1.6. Формование заготовок (прессование)
Операция формования заключается в придании порошкообразной или гранулированной шихте необходимой формы и размера, плотности и механической прочности. Поскольку исходная шихта не обладает достаточной пластичностью, то трудно обеспечить высокую плотность заготовок увеличением давления прессования, так как такое увеличение приводит к разрушению частичек шихты. Введение в шихту пластификатора позволяет снизить давление прессования и обеспечить более равномерное распределение плотности заготовки благодаря увеличению подвижности частиц.
Различают следующие методы формования: холодное прессование в пресс-формах; мундштучное прессование; изостатическое прессование; вибрационное уплотнение; горячее прессование; горячее литье.
1.7. Высокотемпературный обжиг (спекание)
Сформованные заготовки помещают в печь, температуру в которой определяют и регулируют с помощью платина - платинородиевой термопары. Цель высокотемпературной обработки заготовок – получение керамического материала с необходимыми размерами, формой и физическими свойствами, высокой механической прочностью и т.д. Термообработка включает в себя две стадии: удаление влаги и органических веществ (связки), и собственно спекание.
Рис. 3. График зависимости температуры в печи от времени при спекании
На рис. 3 приведен пример кривой изменения температуры в печи во время обжига. Участок А в керамической промышленности называют периодом сушки. Этот период характеризуется относительно длительной выдержкой при температуре 150-200 0С с целью удаления из заготовок влаги и органических веществ. Чем больший объем печи заполнен заготовками, тем более осторожно следует поднимать температуру. В противном случае возрастает пористость керамики, что оказывает отрицательное влияние на электрические характеристики, в частности на электрическую прочность и диэлектрические потери. Участок В – это период подъема температуры. Чем больше габариты изделий, тем медленнее следует проводить подъем температуры. Например, при обжиге крупногабаритных заготовок для керамических конденсаторов диаметром 30 см период нагрева может продолжаться 48-72 часа. В этой области температур имеет место интенсивное расширение или интенсивная усадка, поэтому подъем температуры должен быть особенно осторожным. При этом подъем температуры может характеризоваться не только прямой линией, как показано на рис. Участок С – период выдержки при максимальной температуре, который обычно длится 2 часа. В этот период весьма важно точно поддерживать заданную температуру, так как при этом происходят химические реакции образования соединения.
Спекание является основным процессом керамической технологии. На этой стадии полностью завершается образование керамического изделия с необходимыми физическими свойствами, необходимой формой и размерами. Как правило, температура спекания составляет 0.8 от температуры плавления керамического материала.
1.8. Механическая обработка
Получаемая после обжига керамика представляет собой заготовку, которой механической обработкой придают желаемую форму и доводят до заданных размеров. Применяются различные виды и способы механической обработки: шлифование, полирование, обработка по диаметру, фигурная обработка и др.
Мокрая шлифовка по плоскости производится на плоскошлифовальных станках или на чугунных планшайбах. В первом случае она осуществляется с применением шлифовальных кругов, а во втором случае – с применением шлиф-порошков. Обработку по диаметру производят на круглошлифовальных станках. Изделия в форме пирамид, трапеций и др. получают обработкой на плоскошлифовальных станках с применением специальных зажимов. Вогнутые и выпуклые формы получают обработкой на притирах.
Обрабатывать резанием на токарных, фрезерных и сверлильных станках можно заготовки для элементов сложной геометрической формы (полые сферы, конусы и проч.) как в сыром, так и в обожженном состояниях. При обработке сырых или обожженных заготовок резанием рекомендуется применять твердосплавные (победитовые) резцы, фрезы и сверла.
Чистовую обработку поверхностей, резку и сверление керамики можно производить, используя ультразвуковые методы. При этом легко могут быть сделаны отверстия или углубления любой формы и сечения.