ООО Хэбэй Дэъоу по производству механических технологий
Город Шицзячжуан, Зона экономического и технологического развития, ул. Сунцзян 86, Международный инновационный промышленный парк Тяньшань, Завод д.10.
ООО Хэбэй Дэъоу по производству механических технологий
Город Шицзячжуан, Зона экономического и технологического развития, ул. Сунцзян 86, Международный инновационный промышленный парк Тяньшань, Завод д.10.
Современная керамическая промышленность активно ищет пути повышения эффективности и качества производства деталей сложной формы. Часто можно услышать оптимистичные заявления о том, что многослойная керамика совместного обжига – это панацея от всех проблем. Но, как и с любым новым технологическим ходом, реальность зачастую отличается от идеального теоретического расчета. В этой статье я хотел бы поделиться своим опытом, а также взглядом на текущее состояние и перспективы этой области. Не буду скрывать, на пути к идеальному конечному продукту приходится сталкиваться с немалым количеством сложностей и пересматривать первоначальные гипотезы.
Прежде чем погрузиться в детали, стоит кратко напомнить, что такое многослойная керамика совместного обжига. Суть технологии заключается в последовательном нанесении слоев керамического порошка, содержащего различные компоненты, каждый из которых обладает своими свойствами (например, для достижения оптимальной пористости, прочности, термической стойкости). Затем происходит обжиг всей детали в одном цикле, что обеспечивает высокую плотность и однородность материала. По сути, это комбинация традиционных технологий керамического производства с современными подходами к автоматизации и контролю параметров процесса.
В отличие от монослойной керамики, где сложно получить детали сложной геометрии, СЖК позволяет создавать изделия с переменными свойствами по глубине, что открывает новые возможности для инженерных решений. Например, можно создать деталь с высокой износостойкостью на поверхности и меньшей теплопроводностью внутри. Именно эта гибкость и является одним из ключевых преимуществ технологии. Но давайте не будем забывать про сложность – каждый слой требует точного контроля состава, технологии нанесения и параметров обжига.
Первая и, пожалуй, самая важная проблема – это обеспечение равномерного и плотного нанесения каждого слоя. Мы в нашей компании, ООО Хэбэй Дэъоу по производству механических технологий (https://www.dokj.ru), часто сталкиваемся с неоднородностями в толщине и плотности слоев, что напрямую влияет на механические свойства конечной детали. Это может быть связано с различными факторами: с качеством порошка, параметрами распыления, температурой и влажностью среды нанесения. Неправильно подобранные параметры могут привести к образованию дефектов, таких как поры, трещины и неполное склеивание слоев.
Мы экспериментировали с различными методиками нанесения – от традиционного сухого распыления до более современных методов, таких как атомно-слоевое осаждение (ALD) для отдельных слоев. ALD, безусловно, позволяет получить очень тонкие и однородные слои, но его стоимость и сложность реализации делают его непригодным для массового производства. В итоге мы остановились на оптимизированном варианте сухого распыления с добавлением связующих, тщательно контролируя скорость распыления, угол наклона сопла и влажность воздуха. Даже небольшие изменения в этих параметрах могут существенно повлиять на качество слоев.
После нанесения слоев следующим этапом является обжиг. Именно здесь происходит формирование окончательных свойств керамики. Параметры обжига – температура, время выдержки, скорость нагрева и охлаждения – оказывают огромное влияние на плотность, прочность, термическую стойкость и другие характеристики детали. Оптимизация этих параметров – это сложная задача, требующая глубокого понимания физико-химических процессов, происходящих в керамическом материале.
Мы использовали метод статистического планирования эксперимента (DOE) для оптимизации параметров обжига для конкретного состава многослойной керамики совместного обжига. Этот метод позволяет систематически изменять параметры обжига и оценивать их влияние на свойства конечной детали, минимизируя количество необходимых испытаний. Результаты оптимизации показали, что небольшое увеличение температуры обжига на 5-7 градусов может существенно повысить плотность керамики и снизить ее пористость. Однако, превышение определенного порога температуры может привести к растрескиванию детали.
Контроль качества на каждом этапе производства – это обязательное условие успешного внедрения технологии многослойной керамики совместного обжига. Мы используем различные методы контроля – визуальный осмотр, микроскопию, рентгенографию и измерительные приборы для определения размеров и формы деталей, а также для оценки их механических свойств. Важно выявлять дефекты на ранних стадиях, чтобы предотвратить их распространение и минимизировать потери материала.
Наиболее распространенными дефектами в многослойной керамике являются поры, трещины и неполное склеивание слоев. Поры снижают прочность и увеличивают пористость детали, а трещины могут привести к ее разрушению под нагрузкой. Неполное склеивание слоев также снижает прочность и может привести к отслоению слоев при эксплуатации. Для выявления этих дефектов мы используем неразрушающие методы контроля, такие как ультразвуковой контроль и рентгеновский контроль. Например, недавний случай с детальми для авиационной техники показал, насколько важно выявить микротрещины, которые не видны визуально. Именно благодаря рентгеновскому контролю мы смогли предотвратить попадание дефектной детали в дальнейшую обработку.
Несмотря на существующие сложности, я уверен, что технология многослойной керамики совместного обжига имеет огромный потенциал для развития. Развитие новых материалов, методов нанесения и оптимизация параметров обжига позволяют создавать детали с улучшенными свойствами и расширять область их применения. Особый интерес представляют исследования в области создания керамических композитов с добавлением углеродных нанотрубок и других наноразмерных материалов. Это позволит значительно повысить прочность и теплопроводность керамики, а также снизить ее вес. Кроме того, автоматизация и роботизация производственных процессов позволит повысить эффективность и снизить стоимость производства.
ООО Хэбэй Дэъоу постоянно работает над совершенствованием своих производственных процессов и освоением новых технологий в области керамики. Мы уверены, что сможем внести значительный вклад в развитие этой перспективной отрасли. В частности, сейчас мы активно изучаем возможности использования аддитивных технологий (3D-печати) для создания сложной геометрии деталей из многослойной керамики.
