Высокожесткие формы строго необходимы, поскольку увеличение доли твердых керамических фаз (таких как карбид кремния или оксид алюминия) резко увеличивает боковое давление, действующее на стенки формы во время прессования. Без материала формы, способного противостоять этой внешней силе, инструмент будет подвергаться упругой деформации, что приведет к снижению давления прессования в центре детали и несогласованным конечным размерам.
При прессовании композитов с высоким содержанием керамики твердые частицы создают интенсивные внешние силы. Высокожесткие формы, такие как изготовленные из карбида вольфрама, предотвращают изгиб стенок формы, гарантируя, что приложенное давление используется для уплотнения порошка, а не для расширения оснастки.
Механика прессования керамики
Проблема бокового давления
Когда вы сжимаете композитный порошок с высоким процентом содержания керамики, материал ведет себя иначе, чем более мягкие порошки. Твердые керамические фазы нелегко деформируются; вместо этого они перестраиваются и сцепляются друг с другом.
Это сопротивление вертикальному сжатию приводит к значительному боковому давлению, толкающему наружу стенки формы. Если форме не хватает достаточной жесткости, это давление заставляет стенки расширяться наружу.
Максимизация передачи давления
Основная цель гидравлического пресса — уплотнение порошка. Однако эффективное уплотнение зависит от того, насколько хорошо это давление достигает центра порошкового тела.
Если стенки формы раздуваются (упругая деформация) под нагрузкой, часть вашей гидравлической силы тратится на изгиб металла, а не на сжатие порошка. Высокожесткие формы гарантируют, что давление формования точно передается к ядру композитного материала.
Поддержание точности размеров
Окончательная форма вашего композитного образца определяется внутренней полостью формы.
Если форма деформируется во время цикла прессования, полученная деталь будет иметь непоследовательную форму. Использование материалов с высокой твердостью, таких как карбид вольфрама, эффективно противостоит этой деформации, гарантируя, что готовая деталь соответствует точным допускам по размерам.
Тепловые соображения и отверждение
Роль теплопроводности
Хотя жесткость является основной проблемой для механического прессования, процесс формования часто включает нагрев для отверждения матрицы.
Высококачественные металлические формы, включая высокопрочную сталь и карбид вольфрама, обладают отличной теплопроводностью. Это позволяет им быстро передавать тепло от плит лабораторного гидравлического пресса к материалу внутри.
Обеспечение однородной внутренней структуры
Стабильная теплопередача имеет решающее значение для композитов, требующих термического отверждения.
Проводящая, жесткая форма обеспечивает равномерное распределение тепла по всему материалу. Это предотвращает градиенты температуры, которые могут привести к неравномерному отверждению или внутренним напряжениям в готовой композитной детали.
Понимание компромиссов
Высокая твердость против хрупкости
Хотя такие материалы, как карбид вольфрама, обеспечивают экстремальную жесткость, необходимую для высокотемпературного прессования керамики, они создают риск хрупкости.
В отличие от более мягких сталей, которые могут деформироваться или получать вмятины, сверхтвердые формы могут треснуть или разбиться при внезапной ударной нагрузке или неравномерном напряжении. Они требуют осторожного обращения и точного выравнивания в прессе.
Финансовые последствия
Высокожесткие формы представляют собой значительные инвестиции по сравнению со стандартными инструментальными сталями.
Однако использование более дешевых форм с меньшей жесткостью для применений с высоким содержанием керамики часто приводит к более высокой стоимости отказа из-за бракованных деталей, несогласованной плотности и последующего повреждения инструмента из-за чрезмерной деформации.
Сделайте правильный выбор для вашей цели
Чтобы выбрать правильную оснастку для вашего конкретного композитного применения, рассмотрите следующие принципы:
- Если ваш основной фокус — максимальная плотность и точность размеров: Отдавайте предпочтение сверхжестким материалам, таким как карбид вольфрама, чтобы исключить упругую деформацию и обеспечить полную передачу давления на керамические частицы.
- Если ваш основной фокус — эффективность термического отверждения: Убедитесь, что выбранная вами высокопрочная металлическая форма обеспечивает высокую теплопроводность для быстрого и равномерного теплопереноса от плит пресса.
Согласовывая жесткость формы с твердостью вашего керамического наполнителя, вы гарантируете, что приложенная сила обеспечит требуемую структурную целостность.
Сводная таблица:
| Характеристика | Высокожесткие формы (например, карбид вольфрама) | Стандартные формы из инструментальной стали |
|---|---|---|
| Сопротивление боковому давлению | Отличное; предотвращает раздувание стенок | Низкое; склонность к упругой деформации |
| Передача давления | Максимальная; сила направлена к ядру порошка | Снижена; сила тратится на расширение формы |
| Точность размеров | Высокая; поддерживает точные допуски | Ниже; несогласованные размеры деталей |
| Теплопроводность | Высокая; равномерное распределение тепла | Умеренная; переменная теплопередача |
| Лучший сценарий использования | Высокое содержание керамики (SiC, оксид алюминия) | Мягкие порошки или низконапорные применения |
Оптимизируйте ваши исследования композитов с помощью прецизионной оснастки KINTEK
Не позволяйте деформации формы ставить под угрозу целостность вашего материала. KINTEK специализируется на комплексных лабораторных решениях для прессования, предлагая ряд ручных, автоматических, нагреваемых и многофункциональных моделей, разработанных для решения самых сложных задач по прессованию керамики. Независимо от того, нужны ли вам установки, совместимые с перчаточными боксами, или передовые изостатические прессы, наша высокожесткая оснастка обеспечивает максимальную передачу давления и идеальную точность размеров для ваших исследований аккумуляторов и материалов.
Готовы повысить производительность вашей лаборатории? Свяжитесь с нами сегодня, чтобы найти идеальное решение для прессования!
Ссылки
- Ileana Nicoleta Popescu, Ruxandra Vidu. Compaction of Metal-Ceramic Powder Mixture. Part.1. DOI: 10.14510/araj.2017.4123
Эта статья также основана на технической информации из Kintek Press База знаний .
Связанные товары
- Лабораторная пресс-форма против растрескивания
- Пресс-форма специальной формы для лабораторий
- Твердосплавная пресс-форма для лабораторной пробоподготовки
- Соберите квадратную форму для лабораторного пресса
- Лабораторная пресс-форма Polygon
Люди также спрашивают
- Как прецизионные лабораторные формы улучшают приготовление электролитов для батарей сэндвич-типа? Повышение точности лабораторных исследований
- Какова функция прецизионных пресс-форм при порошковом прессовании сплавов Ti-Pt-V/Ni? Оптимизация плотности сплава
- Каково техническое значение использования прецизионных прямоугольных форм? Стандартизация исследований керамики из оксида цинка
- Почему для электролитов ТПВ используются специальные формы с лабораторным прессом? Обеспечение точных результатов испытаний на растяжение
- Почему высокоточные пресс-формы необходимы для электролитов на основе МОФ-полимеров? Обеспечение превосходной безопасности и производительности аккумуляторов
