قالب گیری تزریقی سرامیک Injection Molding

قالب گیری تزریقی سرامیک Injection Molding (CIM) چیست؟

فرآیند CIM (تزریق سرامیک) یک فرآیند تولید پیشرفته است که در صنایع مختلف برای سرامیک های تزریقی در تولید قطعات سرامیکی با دقت بالا استفاده می‌شود. مشابه فرآیند تزریق فلز (MIM)، فرآیند CIM ترکیبی از قابلیت‌های تزریق پلاستیک و علم مواد است که امکان تولید اشکال پیچیده‌ای را فراهم می‌کند که با روش‌های سنتی بسیار دشوار، پرهزینه یا حتی غیرممکن است.

مراحل عملیات تزریق سرامیک

۱. آماده‌سازی مواد اولیه

فرآیند CIM با ایجاد یک ترکیب اولیه سرامیکی تخصصی آغاز می‌شود. این ترکیب شامل پودر سرامیکی ریزدانه، ماده‌ای برای اتصال (معمولاً پلیمر ترموپلاستیک) و افزودنی‌های مختلف است. انتخاب نوع پودر سرامیکی بر اساس ویژگی‌های موردنظر قطعه نهایی انجام می‌شود، مانند آلومینا، زیرکونیا، نی‌ترید سیلیکون یا سایر مواد سرامیکی.

۲. طراحی و ساخت قالب تزریق

قالب‌های تزریق سرامیک مشابه قالب‌های تزریق پلاستیک بوده و از نوع قالب‌های با فشار بالا هستند. این قالب‌ها با استفاده از فناوری CAD/CAM طراحی و به‌صورت سفارشی ساخته می‌شوند تا قطعه سرامیکی مطابق با نقشه‌های طراحی تولید شود. هزینه اولیه CIM به دلیل وجود قالب‌های تزریقی نسبتاً بالاست. بااین‌حال، این فرآیند برای تولید قطعات سرامیکی با پیچیدگی بالا در حجم‌های زیاد مقرون‌به‌صرفه‌ترین گزینه است.

۳. آماده‌سازی پودر سرامیکی

انتخاب پودر سرامیکی بر اساس نیاز مشتری انجام می‌شود و عواملی مانند اندازه دانه، شکل و توزیع در نظر گرفته می‌شود. سپس پودر سرامیکی با اتصال‌دهنده‌ها و افزودنی‌های خاص تحت شرایط کنترل‌شده مخلوط می‌شود تا ترکیبی مناسب برای فرآیند تزریق به دست آید.

۴. تزریق

پودر سرامیکی پس از ترکیب با اتصال‌دهنده، دارای خاصیت سیالیت می‌شود و فرآیند تزریق آن مشابه فرآیند تزریق پلاستیک انجام می‌گیرد.

۵. حذف اتصال‌دهنده و زینترینگ

اتصال‌دهنده از پیش‌فرم‌ها از طریق تبخیر و واکنش گرمازا حذف می‌شود و تنها مقدار کمی از اتصال‌دهنده باقی می‌ماند. قطعات در محیطی اکسیدکننده، کاهش‌دهنده یا خلأ زین‌تر شده و به قطعات سرامیکی فشرده تبدیل می‌شوند.

۶. پردازش‌های نهایی

برای کاربردهایی که نیاز به کیفیت سطح خاص یا دقتی فراتر از آنچه در زینترینگ حاصل می‌شود دارند، روش‌های مختلف پردازشی در دسترس است. این روش‌ها شامل ماشین‌کاری CNC برای دستیابی به تلرانس‌های دقیق، پولیش یا سنگ‌زنی برای ایجاد سطح آینه‌ای و PVD (رسوب فیزیکی بخار) برای افزودن پوشش رنگی به قطعات CIM است.

تجهیزات مورد استفاده در فرآیند قالب گیری تزریقی سرامیک(Injection molding)  

۱. دستگاه‌های تزریق سرامیک

سرامیک های تزریقی خدمات تزریق سرامیک را با استفاده از تجهیزات تخصصی ارائه می‌دهد که شامل دستگاه‌های تزریق، کوره‌های حذف اتصال‌دهنده و کوره‌های زینترینگ می‌شود. این تجهیزات نقش حیاتی در تضمین تولید قطعات سرامیکی با کیفیت بالا دارند.

۲. دستگاه‌های تزریق

مانند فرآیند تزریق پلاستیک، دستگاه تزریق سرامیک نیز پودر سرامیکی را تحت فشار بالا برای پر کردن قالب‌ها اعمال می‌کند. این دستگاه‌ها باید دارای تلرانس‌های بسیار دقیق و قطعات مقاوم به سایش باشند تا بتوانند پودرهای ساینده را تحمل کنند.

۳. کوره‌های حذف اتصال‌دهنده

این کوره‌ها مواد اتصال‌دهنده را از قطعات قالب‌گیری شده حذف می‌کنند و در نهایت یک قطعه سرامیکی خالص باقی می‌ماند.

۴. کوره‌های زینترینگ

این کوره‌ها قطعات را تا دمای بسیار بالا گرم می‌کنند تا به تراکم و استحکام نهایی برسند.

هزینه‌های فرآیند قالب گیری تزریقی سرامیک  (CIM)

هزینه اولیه فرآیند CIM نسبتاً بالا است و شامل هزینه‌های مختلفی می‌باشد، از جمله هزینه قالب تزریق، هزینه تزریق، هزینه حذف چربی، هزینه زینترینگ، هزینه نیروی انسانی ماهر، هزینه بازرسی کیفیت و غیره.

مزایا قالب گیری تزریقی سرامیک

• تولید قطعات با شکل نهایی یا نزدیک به نهایی
• افزایش بهره‌وری و کارایی
• کاهش هزینه‌های تولید
• بهبود عملکرد محصول
• تولید در حجم بالا / درجه بالای تکرارپذیری
• سطح صاف و بدون آثار ماشین‌کاری مانند فرزکاری
• تلرانس‌های دقیق، معمولاً ±۰.۳% از ابعاد
• امکان دستیابی به تلرانس‌های دقیق‌تر و پارامترهای سطحی بالاتر با استفاده از تکنیک‌هایی مانند سنگ‌زنی دقیق CNC پنج‌محوره

کاربردهای قالب گیری تزریقی سرامیک Injection molding

تزریق سرامیک (CIM) این امکان را فراهم می‌آورد که تولید هندسه‌های پیچیده با ویژگی‌هایی مانند برش‌های زیرین، سوراخ‌های عمودی، رزوه‌های پیچ و غیره به‌طور تجاری مقرون به صرفه باشد، ویژگی‌هایی که پیش از این تولید آن‌ها با استفاده از روش‌های تولید سنتی دیگر دشوار و یا گران بود. شکل‌دهی قطعات در یک فرآیند واحد همراه با ویژگی‌های مفید سرامیک مانند مقاومت در برابر سایش و خوردگی، سختی عالی، استحکام مکانیکی بالا و پایداری حرارتی، این تکنولوژی را به گزینه‌ای جذاب برای استفاده در بازارهای مختلف تبدیل کرده است. قطعات CIM می‌توانند به‌عنوان مثال در دستگاه‌های پزشکی، ارتودنسی، خودروسازی، موتورهای هواپیما، ساعت‌ها، کاربردهای خلاء، محصولات مصرفی و بسیاری از کاربردهای دیگر استفاده شوند.

محصولات تولید شده با روش قالب گیری تزریقی Injection Molding در شرکت دانش بنیان نوگرا سرام فناور نیز مشاهده کنید

نتیجه‌گیری

فرآیند تزریق سرامیک (CIM) یک تکنولوژی پیشرفته است که امکان تولید قطعات سرامیکی با هندسه‌های پیچیده را به‌طور مقرون به صرفه فراهم می‌کند. این فرآیند با ترکیب ویژگی‌های مفید سرامیک‌ها مانند مقاومت بالا در برابر سایش و خوردگی، سختی عالی، استحکام مکانیکی و پایداری حرارتی، آن را به یک گزینه جذاب برای استفاده در صنایع مختلف تبدیل کرده است. با استفاده از این تکنولوژی، تولید قطعات با دقت بالا و تلرانس‌های دقیق امکان‌پذیر است، و می‌توان از آن در کاربردهایی مانند دستگاه‌های پزشکی، خودروسازی، هوافضا، ساعت‌سازی، و بسیاری دیگر استفاده کرد. به‌طور کلی، CIM به عنوان یک روش تولید با پتانسیل بالا، فرصت‌های جدیدی برای بازارهای مختلف ایجاد می‌کند.

پرسش و پاسخ

تزریق سرامیک چیست؟

تزریق سرامیک (CIM) یک فرآیند تولید پیشرفته است که برای تولید قطعات سرامیکی پیچیده با دقت بالا و هزینه کم استفاده می‌شود. این فرآیند شامل تزریق پودر سرامیک به قالب‌های خاص با استفاده از فشار بالا است و ویژگی‌هایی مانند مقاومت در برابر سایش، خوردگی و سختی بالا را در قطعات تولید شده فراهم می‌آورد

مزایای استفاده از تزریق سرامیک (CIM) چیست؟

مزایای تزریق سرامیک شامل تولید قطعات با شکل نهایی، افزایش بهره‌وری، کاهش هزینه‌های تولید، بهبود عملکرد محصول، دقت بالا در تلرانس‌ها (معمولاً ±۰.۳%) و سطح صاف بدون آثار ماشین‌کاری است. این فرآیند برای تولید قطعات در حجم‌های بالا با دقت تکرارپذیر بسیار مناسب است.

تزریق سرامیک (CIM) در کدام صنایع استفاده می‌شود؟

تزریق سرامیک در صنایع مختلفی مانند پزشکی (دستگاه‌های پزشکی)، خودروسازی(شمع خودرو)، هوافضا (موتورهای هواپیما)،الکترونیک (سراميک عايق الکتریکی ولتاژ بالا)، ارتودنسی، ساعت‌سازی، کاربردهای خلاء و محصولات مصرفی استفاده می‌شود. این فرآیند به‌ویژه در تولید قطعات پیچیده که نیاز به ویژگی‌های خاص مانند مقاومت در برابر خوردگی دارند، مفید است.

چه نوع قطعاتی می‌توان با استفاده از تزریق سرامیک (CIM) تولید کرد؟

با استفاده از تزریق سرامیک می‌توان قطعاتی با هندسه‌های پیچیده مانند برش‌های زیرین، سوراخ‌های عمودی و رزوه‌های پیچ تولید کرد. این فرآیند امکان تولید قطعات دقیق و مقاوم در برابر سایش و خوردگی را فراهم می‌آورد که در کاربردهایی مانند یاتاقان‌ها، پوشش‌های ترموکوپل و قالب‌ها کاربرد دارند.

چه موادی برای تولید قطعات تزریق سرامیک (CIM) استفاده می‌شود؟

برای فرآیند تزریق سرامیک، از پودر سرامیک‌های مختلفی مانند آلومینا (Al2O3)، نیترید سیلیکون (Si3N4) و کاربید سیلیکون (SiC) استفاده می‌شود. این مواد دارای ویژگی‌هایی مانند مقاومت بالا در برابر دمای بالا، سختی و مقاومت در برابر خوردگی هستند که برای تولید قطعات با دوام و کارایی بالا مناسب هستند.

آیا می‌توان دقت‌های بسیار بالا را با استفاده از CIM به دست آورد؟

بله، با استفاده از تکنیک‌هایی مانند سنگ‌زنی دقیق CNC پنج محوره، می‌توان تلرانس‌های دقیق‌تر و پارامترهای سطحی بهتری نسبت به فرآیندهای سنتی به دست آورد. این امکان باعث می‌شود که قطعات تولید شده با تزریق سرامیک دارای دقت بالا و کیفیت سطح عالی باشند.

هزینه‌های فرآیند تزریق سرامیک (CIM) چقدر است؟

هزینه اولیه فرآیند CIM نسبتاً بالا است و شامل هزینه‌های مختلفی مانند هزینه قالب تزریق، هزینه تزریق، هزینه حذف چربی، هزینه زینترینگ، هزینه نیروی انسانی ماهر و هزینه بازرسی کیفیت می‌شود. با این حال، این فرآیند برای تولید قطعات با حجم بالا و پیچیدگی زیاد، مقرون به صرفه است.

چگونه تزریق سرامیک (CIM) به افزایش بهره‌وری کمک می‌کند؟

تزریق سرامیک به دلیل امکان تولید قطعات پیچیده با تلرانس‌های دقیق و سطح صاف در یک فرآیند واحد، بهره‌وری را افزایش می‌دهد. این فرآیند هزینه‌های تولید را کاهش می‌دهد و زمان تولید را به طور قابل توجهی بهینه می‌کند که موجب بهبود عملکرد کلی سیستم تولید می‌شود.

دانلود مقاله pdf در مورد قالب گیری تزریقی سرامیک Injection molding