特种陶瓷种类怎么区分
特种陶瓷,发展于二十世纪,最近二十几年发展的比较迅速。随着科技的发展和技术的越发先进,特种陶瓷种类越来越多,可以用层出不穷,令人眼花缭乱来形容。说到特种陶瓷种类,很多人就觉得很乱,因为种类可以从化学、性能等方面进行区分。对于门外汉的人来说挑选特种陶瓷确实比较累。那么特种陶瓷的种类应该怎么分呢?
特种陶瓷简介:
特种陶瓷不同的化学组成和组织结构决定了它不同的特殊性质和功能,如高强度、高硬度、高韧性、耐腐蚀、导电、绝缘、磁性、透光、半导体以及压电、光电、电光、声光、磁光等。由于性能特殊,这类陶瓷可作为工程结构材料和功能材料应用于机械、电子、化工、冶炼、能源、医学、激光、核反应、宇航等方面。一些经济发达国家,特别是日本、美国和西欧国家,为了加速新技术革命,为新型产业的发展奠定物质基础,投入大量人力、物力和财力研究开发特种陶瓷,因此特种陶瓷的发展十分迅速,在技术上也有很大突破。特种陶瓷在现代工业技术,特别是在高技术、新技术领域中的地位日趋重要。本世纪初特种陶瓷的国际市场规模预计将达到500亿美元,因此许多科学家预言:特种陶瓷在二十一世纪的科学技术发展中,必定会占据十分重要的地位。
特种陶瓷是怎么定义的
特种陶瓷,又称精细陶瓷,按其应用功能分类,大体可分为高强度、耐高温和复合结构陶瓷及电工电子功能陶瓷两大类。在陶瓷坯料中加入特别配方的无机材料,经过1360度左右高温烧结成型,从而获得稳定可靠的防静电性能,成为一种新型特种陶瓷,通常具有一种或多种功能,如:电、磁、光、热、声、化学、生物等功能以及耦合功能,如压电、热电、电光、声光、磁光等功能。
特种陶瓷分类
(1)按化学组成成分分
①氧化物陶瓷:氧化铝、氧化锆、氧化镁、氧化钙、氧化铍、氧化锌、氧化钇、二氧化钛、二氧化钍、三氧化铀等。
②氮化物陶瓷:氮化硅、氮化铝、氮化硼、氮化铀等。
③碳化物陶瓷:碳化硅、碳化硼、碳化铀等。
④硼化物陶瓷:硼化锆、硼化镧等。
⑤硅化物陶瓷:二硅化钼等。
⑥氟化物陶瓷:氟化镁、氟化钙、三氟化镧等。
⑦硫化物陶瓷:硫化锌、硫化铈等。
⑧其他:砷化物陶瓷,硒化物陶瓷,碲化物陶瓷等。
(2)根据陶瓷的性能
把它们分为高强度陶瓷,高温陶瓷,高韧性陶瓷,铁电陶瓷,压电陶瓷,电解质陶瓷,半导体陶瓷,电介质陶瓷,光学陶瓷(即透明陶瓷),磁性瓷,耐酸陶瓷和生物陶瓷等等。
特种陶瓷的市场应用
陶瓷制品生产在中国历史悠久,经过长期的发展,制造工艺得到不断发展。特别是近二十年来,陶瓷制品结构的合理调整,迎合了国内外消费者的消费需求,并随着社会的发展和生活水平的提高,在生活中的应用范围越来越广。
总结:特种陶瓷,在我们日常生活中应用比较广泛。不过一般的消费者其实也是不会去详细的了解这种陶瓷,大部分的消费者都是从价格和外表去区分陶瓷。那么相信通过小编对特种陶瓷的介绍,大家对特种陶瓷有了更深的了解,也知道特种陶瓷怎样去区分,有什么种类。如果你对这种陶瓷感兴趣,不妨你在装修的时候可以购买。
什么是特种陶瓷?特种陶瓷是具有高强、耐温、耐腐蚀特性或具有各种敏感特性的陶瓷材料,由于其制作工艺、化学组成、显微结构及特性不同于传统陶瓷,所以有特种陶瓷之称,又叫先进陶瓷、新型陶瓷、高性能陶瓷、高技术陶瓷、精细陶瓷等。那么,特种陶瓷成型工艺你了解多少呢?下面就具体给大家讲讲特种陶瓷成型工艺是什么吧。
什么是特种陶瓷
特种陶瓷不同的化学组成和组织结构决定了它不同的特殊性质和功能,如高强度、高硬度、高韧性、耐腐蚀、导电、绝缘、磁性、透光、半导体以及压电、光电、电光、声光、磁光等。由于性能特殊,这类陶瓷可作为工程结构材料和功能材料应用于机械、电子、化工、冶炼、能源、医学、激光、核反应、宇航等方面。一些经济发达国家,特别是日本、美国和西欧国家,为了加速新技术革命,为新型产业的发展奠定物质基础,
投入大量人力、物力和财力研究开发特种陶瓷,因此特种陶瓷的发展十分迅速,在技术上也有很大突破。特种陶瓷在现代工业技术,特别是在高技术、新技术领域中的地位日趋重要。本世纪初特种陶瓷的国际市场规模预计将达到500亿美元,因此许多科学家预言:特种陶瓷在二十一世纪的科学技术发展中,必定会占据十分重要的地位。
特种陶瓷成型工艺
一、成形方法与结合剂的选择
特种陶瓷成形方法有很多种,生产中应根据制品的形状选择成形方法,而不同的成形方法需选用的结合剂不同。常见陶瓷成形方法、结合剂种类及用量如下所示:
特种陶瓷成形方法、结合剂种类和用量成形方法 结合剂举例
千压法聚乙烯醇缩丁醛等 1~5;浇注法 丙烯基树脂类 1~3;挤压法 甲基纤维素等 5~15;注射法 聚丙烯等 10~25;等静压法 聚羧酸铵等 0~3
结合剂可分为润滑剂、增塑剂、分散剂、表面活性剂(具有分散剂和润滑功能)等,为满足成形需要,通常采用多种有机材料的组合。选择结合剂,要考虑以下因素:
1)结合剂能被粉料润湿是必要条件。当粉料的临界表面张力(yoc)或表面自由能(yos)比结合剂的表面张力(yoc)大时,才能很好地润湿。
2)好的结合剂易于被粉料充分润湿,且内聚力大。当结合剂被粉料润湿时,在相互分子间发生引力作用,结合剂与粉料间发生红结合(一次结合),同时,在结合剂分子内,由于取向、诱导、分散效果而产生内聚力(二次结合)。虽然水也能把杨料充分润湿,但水易挥发,分子量较小,内聚力小,不是好的结合剂。按各种有机材料内聚力大小顺序,用基表示可排列如下:
一CONH一>;-CONH2>;一COOH>;一OH>;-NO2>;-COOC2H5>;一COOCH5>;-CHO>=CO>;-CH3>= CH2>;-CH2
3)结合剂的分子量大小要适中。要想充分润湿,希望分子量小,但内聚力弱。随着分子量增大,结合能力增强。但当分子量过大时,围内聚力过大而不易被润湿,
且易使坯体产生变形。为了帮助分子内的链段运动,此时要适当加入增塑剂,在其容易润湿的同时,使结合剂更加柔软,便于成形。
4)为保证产品质量,还需要防止从结合剂、原材料和配制工序混人杂质,使产品产生有害的缺陷。
在原料配制中,用粉碎、混合等机械方法和结合剂、分散剂配合,达到分散,尽可能不含有凝聚粒子。结合剂受到种类及其分子量,粒子表面的性质和溶剂的溶解性等影响,吸附在原料粒子表面上,通过立体稳 定化效果,起到防止粉末原料凝聚的作用。在成形工序中,结合剂给原料以可塑性,具有保水功能,提高成形体强度和施工作业性。一般来说,结合剂由于妨碍陶瓷的烧结,应在脱脂工序通过加热使其分解挥发掉。因此,要选用能够易于飞散除去以及不含有害无机盐和金属离子的有机材料,才能确保产品质量。
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特种陶瓷是一种利用陶瓷工艺,却不是原本的陶土材料或是陶土加上其他的物质所制造而成的一种 特殊的材质。特种陶瓷由于他的化学惰性,化学性质相当的稳定。近些年来被大量的进行推广及应用。随着特种陶瓷行业的发展,特种陶瓷的价格不断地下降、质量不断地上升、品种也更加的多样性,应用范围也越来越广泛。
什么是特种陶瓷
特种陶瓷不同的化学组成和组织结构决定了它不同的特殊性质和功能,如高强度、高硬度、高韧性、耐腐蚀、导电、绝缘、磁性、透光、半导体以及压电、光电、电光、声光、磁光等。由于性能特殊,这类陶瓷可作为工程结构材料和功能材料应用于机械、电子、化工、冶炼、能源、医学、激光、核反应、宇航等方面。一些经济发达国家,特别是日本、美国和西欧国家,为了加速新技术革命,为新型产业的发展奠定物质基础,投入大量人力、物力和财力研究开发特种陶瓷,因此特种陶瓷的发展十分迅速,在技术上也有很大突破。特种陶瓷在现代工业技术,特别是在高技术、新技术领域中的地位日趋重要。本世纪初特种陶瓷的国际市场规模预计将达到500亿美元,因此许多科学家预言:特种陶瓷在二十一世纪的科学技术发展中,必定会占据十分重要的地位。
陶瓷阀芯使用寿命是钢铁十倍
“这种陶瓷阀芯具有耐磨、耐高温、耐腐蚀、硬度强、弹性系数大及无污染等特性,使用寿命是钢铁的十倍,可以与国际上用于航空航天、汽车制造等领域的同类材料相媲美。”在春秋陶瓷总经理郭新端的办公室,一字排开陈列着各种规格的特种陶瓷水龙头阀芯。主营工艺陶瓷出口业务的他,响应政府号召,从广东潮州回归创业,选择把宝押在特种陶瓷上。
而相比仍有待量产的陶瓷阀芯,一种新型的LED陶瓷灯头已经收获不少订单。“目前已经申请了6个实用新型专利,相比传统的LED灯头,它的散热效果更好,使用寿命也更长,得到不少LED厂家的青睐。”在生产车间,郭新端告诉记者,转型进入特种陶瓷领域,是一个可以尝试的战略之举。
事实上,转向特种陶瓷的,远不止春秋陶瓷一家。据德化县委宣传部工作人员介绍,已有不少企业通过与国内一流科研院校合作,引进稀缺专业人才,寻求将陶瓷材料与其他前景广阔的产品嫁接,福杰公司的特种陶瓷轴承就是其中一例。
以上就是小编今天要为大家讲述的有关于特种陶瓷的一些相关信息。特种陶瓷从某种意义上来讲已经不属于陶瓷的范畴了,但是因为他的制作方法和传统陶瓷的手法详尽所以我们就称这种新型的材料为特种陶瓷,这是一种特别贴切的叫法。相信随着科学技术的不断发展,将来还会出现特种丝绸、特种木材、特种钢铁等等各种新型材料。
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(1)在粉末制备方面,目前最引人注目的是超高温技术。利用超高温技术不但可廉价地研制特种陶瓷,还可廉价地研制新型玻璃,如光纤维、磁性玻璃、混合集成电路板、零膨胀结晶玻璃、高强度玻璃、人造骨头和齿棍等。此外,利用超高温技术还可以研制出象钽、钼、钨、钒铁合金和钛等能够应用于太空飞行、海洋、核聚变等尖端领域的材料。例如日本在4000—15000℃和一个大气压以下制造金钢石,其效率比普遍采用的低温低压等离子体技术高一百二十倍。
超高温技术具有如下优点:能生产出用以往方法所不能生产的物质;能够获得纯度极高的物质:生产率会大幅度提高;可使作业程序简化、易行。在超高温技术方面居领先地位的是日本。据统计,2000年日本超高温技术的特种陶瓷市场规模也将会超过20万亿日元。此外,溶解法制备粉末、化学气相沉积法制备陶瓷粉末、溶胶K凝胶法生产莫来石超细粉末以及等离子体气相反应法等也引起了人们的关注。在这几种方法中,绝大部分是开发研究出来的或是得以完善的。
(2)成型方面:特种陶瓷成型方法大体分为干法成型和湿法成型两大类,干法成型包括钢模压制成型、等静压成型、超高压成型、粉末电磁成型等;湿法成型大致可分为塑性成型和胶态浇注成型两大类。近些年来胶态成型和固体无模成型技术在特种陶瓷的成型研究中也取得了较为快速的发展。
陶瓷胶态成形是高分散陶瓷浆料的湿法成形,与干法成形相比,可以有效控制团聚,减少缺陷。无模成形实际上是快速原型制造技术(Rapid prototyping manufacturing technology,RP &M) 在制备陶瓷材料中的应用。特种陶瓷材料胶态无模成形过程是通过将含或不含粘结剂的陶瓷浆料在一定的条件下直接从液态转变为固态,然后按照RP &M 的原理逐层制造得到陶瓷生坯的过程。成形后的生坯一般都具备良好的流变学特性,可以保证后处理过程中不变形。
特种陶瓷成型技术未来的发展将集中于以下几个发面:
a、进一步开发已经提出的各种无模成形技术在制备不同陶瓷材料中的应用;
b、性能更加复杂的结构层以及在层内的穿插、交织、连接结构和成分三维变化的设计;
c、大型异形件的结构设计与制造;
d、 陶瓷微结构的制造及实际应用;
e、进一步开发无污染和环境协调的新技术。
(3)烧结方面:特种陶瓷制品因其特殊的性能要求,需要用不同于传统陶瓷制品的烧成工艺与烧结技术。随着特种陶瓷工业的发展,其烧成机理、烧结技术及特殊的窑炉设施的研究取得突破性的进展。特种陶瓷的主要烧结方法有:常压烧结法、热压烧结/热等静压烧结法、反应烧结法、液相烧结法、微波烧结法、电弧等离子烧结法、自蔓延烧结法、气相沉积法等。
(4)在特种陶瓷的精密加工方面:特种陶瓷属于脆性材料,硬度高、脆性大,其物理机械性能(尤其是韧性和强度)与金属材料有较大差异,加工性能差,加工难度大。因此,研究特种陶瓷材料的磨削机理,选择最佳的磨削方法是当前要解决的主要问题。
如今兴起的磨削加工方法主要有:
a、超声波振动磨削加工方法;
b、在线电解修整金刚石砂轮磨削加工方法;
c、电解、电火花复合磨削加工工艺;
d、电化学在线控制加工方法。
采用刀具加工陶瓷也引起了人们的极大兴趣。这方面的工作仅处于研究实验阶段,由于用超高精度的车床和金刚石单晶车刀进行加工,以微米数量级的微小吃刀深度和微小的走刀量,能获得0.1微米左右的加工精度,因而许多国家把这种加工技术作为超精密加工的一个方面而加以开发研究,在中国,清华大学新型陶瓷与精细工艺国家重点实验室在这方面的研究成果已位居世界前列。 特种陶瓷由于拥有众多优异性能,因而用途广泛。现按材料的性能及种类简要说明。
(1)耐热性能优良的特种陶瓷可望作为超高温材料用于原子能有关的高温结构材料、高温电极材料等;
(2)隔热性优良的特种陶瓷可作为新的高温隔热材料,用于高温加热炉、热处理炉、高温反应容器、核反应堆等;
(3)导热性优良的特种陶瓷极有希望用作内部装有大规模集成电路和超大规模集成电路电子器件的散热片;
(4)耐磨性优良的硬质特种陶瓷用途广泛,如今的工作主要是集中在轴承、切削刀具方面;
(5)高强度的陶瓷可用于燃气轮机的燃烧器、叶片、涡轮、套管等;在加工机械上可用于机床身、轴承、燃烧喷嘴等。这方面的工作开展得较多,许多国家如美国、日本、德国等都投入了大量的人力和物力,试图取得领先地位。这类陶瓷有氮硅、碳化硅、塞隆、氮化铝、氧化锆等;
(6)具有润滑性的陶瓷如六方晶型氮化硼极为引人注目,国外正在加紧研究;
(7)生物陶瓷方面正在进行将氧化铝、磷石炭等用作人工牙齿、人工骨、人工关节等研究,这方面的应用引起人们极大关注;
(8)一些具有其他特殊用途的功能性新型陶瓷(如远红外陶瓷等)也已开始在工业及民用领域发挥其独到的作用。 (1)特种陶瓷基础技术的研究,例如烧结机理、检测技术和粉末制备技术等;
(2)超导陶瓷的研究;
(3)特种陶瓷的薄膜化或非晶化是提高陶瓷功能的有效方法,因而许多国家都把它作为一项主要内容而加以研究;
(4)陶瓷的纤维化是研制隔热材料、复合增强材料等的重要基础,如今国外,尤其是日本对陶瓷纤维及晶须增强金属复合材料的研究极为重视,其研究主要集中于碳化硅及氮化硅;
(5)多孔陶瓷由于具有特殊结构,所以引起了各界的重视;
(6)陶瓷与陶瓷或陶瓷与其它材料复合(陶瓷纤维增强陶瓷,陶瓷纤维增强金属)问题也是现阶段的研究重点;
(7)在非氮化物陶瓷中,目前国外研究最多的是陶瓷发动机,高压热交挽器及陶瓷刀具等;
(8)随着生物化学,生物医学这些新兴学科的发展,生物陶瓷的开发研究也变得越来越重要。
Ⅰ.基本要求
1.熟练掌握工程制图标准和表示方法。掌握公差配合的选用和标注。
2.熟悉常用金属材料的性能、试验方法及其选用。掌握钢的热处理原理,熟悉常用金属材料的热处理方法及其选用。了解常用工程塑料、特种陶瓷、光纤和纳米材料的种类及应用。
3.掌握机械产品设计的基本知识与技能,能熟练进行零、部件的设计。熟悉机械产品的设计程序和基本技术要素,能用电子计算机进行零件的辅助设计,熟悉实用设计方法,了解现代设计方法。
4.掌握制订工艺过程的基本知识与技能,能熟练制订典型零件的加工工艺过程,并能分析解决现场出现的一般工艺问题。熟悉铸造、压力加工、焊接、切(磨)削加工、特种加工、表面涂盖处理、装配等机械制造工艺的基本技术内容、方法和特点并掌握某些重点。熟悉工艺方案和工艺装备的设计知识。了解生产线设计和车间平面布置原则和知识。
5.熟悉与职业相关的安全法规、道德规范和法律知识。熟悉经济和管理的基础知识。了解管理创新的理念及应用。
6.熟悉质量管理和质量保证体系,掌握过程控制的基本工具与方法,了解有关质量检测技术。
7.熟悉计算机应用的基本知识。熟悉计算机数控(CNC)系统的构成、作用和控制程序的编制。了解计算机仿真的基本概念和常用计算机软件的特点及应用。
8.了解机械制造自动化的有关知识。
Ⅱ.考试内容
一、工程制图与公差配合
1.工程制图的一般规定
(1)图框
(2)图线
(3)比例
(4)标题栏
(5)视图表示方法
(6)图面的布置
(7)剖面符号与画法
2.零、部件(系统)图样的规定画法
(1)机械系统零、部件图样的规定画法(螺纹及螺纹紧固件的画法 齿轮、齿条、蜗杆、蜗轮及链轮的画法 花键的画法及其尺寸标注 弹簧的画法)
(2)机械、液压、气动系统图的示意画法(机械零、部件的简化画法和符号 管路、接口和接头简化画法及符号 常用液压元件简化画法及符号)
3.原理图
(1)机械系统原理图的画法
(2)液压系统原理图的画法
(3)气动系统原理图的画法
4.示意图
5.尺寸、公差、配合与形位公差标注
(1)尺寸标注
(2)公差与配合标注(基本概念 公差与配合的标注方法)
(3)形位公差标注
6.表面质量描述和标注
(1)表面粗糙度的评定参数
(2)表面质量的标注符号及代号
(3)表面质量标注的说明
7.尺寸链
二、工程材料
1.金属材料
(1)材料特性(力学性能 物理性能 化学性能 工艺性能)
(2)晶体结构(晶体的特性 金属的晶体结构 金属的结晶 金属在固态下的转变 合金的结构)
(3)铁碳合金相图(典型的铁碳合金的结晶过程分析 碳对铁碳合金平衡组织和性能的影响 铁碳合金相图的应用)
(4)试验方法(拉力试验 冲击试验 硬度试验 化学分析 金相分析 无损探伤)
(5)材料选择(使用性能 工艺性能 经济性)
2.其他工程材料
(1)工程塑料(常用热塑性工程塑料 常用热固性工程塑料 常用塑料成型方法 工程塑料的应用)
(2)特种陶瓷(氧化铝陶瓷 氮化硅陶瓷 碳化硅陶瓷 氮化硼陶瓷 金属陶瓷)
(3)光纤(种类 应用)
(4)纳米材料(种类 应用)
3.热处理
(1)热处理工艺(钢的热处理 铸铁热处理 有色金属热处理)
(2)热处理设备(燃料炉 电阻炉 真空炉 感应加热电源)
(3)热处理应用(轴类 弹簧类 齿轮类 滚动轴承类 模具类 工具类 铸铁、铸钢件 有色金属件)
三、产品设计
1.新产品设计开发程序
(1)可行性分析(市场调研 产品定位 可行性分析报告)
(2)概念设计(设计要求 功能分析 方案设计 设计任务书)
(3)技术设计(工作内容与要求 机械结构设计 设计计算说明书)
(4)设计评价与决策(评价目标、准则 评价方法)
2.机械设计基本技术要素
(1)强度、刚度
(2)结构工艺性设计(可加工性设计 可装配性设计 可包装运输的设计原则要点)
(3)可靠性(可靠性的评价指标 可靠性设计)
(4)摩擦/磨损/润滑(摩擦定律 磨损定律 影响摩擦磨损的因素 减少摩擦与磨损的方法)
(5)机械振动与噪声(基本概念 振动、噪声产生的根源与危害 防止和降低振动、噪声的策略措施)
(6)安全性(安全设计的原则 防护设计)
(7)标准化、通用化
3.机械零、部件设计
(1)机械传动及其零、部件(齿轮的功能特点及设计计算 轴的功能特点及设计 丝杠的功能特点及设计 带传动的功能特点及设计计算 减速器的功能特点及设计选用 调速器的功能特点及设计)
(2)联接、紧固件(螺栓联接的功能特点与设计 键的功能特点与设计计算 销的功能特点与设计 联轴器的功能特点与设计计算 过盈联接的功能特点与设计)
(3)操作调节与控制件(弹簧的功能特点与设计 离合器的功能特点与设计 制动器的功能特点)
(4)箱体/机架件(箱体、机架的设计准则 箱体、机架设计的一般要求 箱体、机架的设计步骤)
4.气动、液压的传动控制系统
(1)常用气动、液压元件(控制阀 泵和马达)
(2)气、液传动原理及系统设计(气动系统基本管路设计 液压系统基本管路设计)
(3)常见故障诊断与维护
(4)密封设计
5.电气传动基础
(1)电动机(直流电动机 异步电动机 同步电动机)
(2)电气调速(直流电动机的调速 异步电动机的调速)
(3)电气制动(直流电动机制动 异步电动机制动)
(4)电动机的选用
6.设计方法与应用
(1)计算机辅助设计(概念 应用)
(2)实用设计方法(工业造型设计 优化设计 人机工程 反求技术 模块化设计 有限元分析 快速原型制造)
(3)现代设计方法(并行设计 智能设计 生命周期设计 绿色设计 创新设计)
四、制造工艺
1.工艺过程设计
(1)工艺过程基本概念(生产过程 工艺过程 机械加工工艺过程 机械加工工艺规程)
(2)工艺规程设计的依据、程序和主要问题(工艺规程设计的依据 工艺规程设计的程序 工艺规程设计中的主要问题)
(3)产品结构工艺性审查(产品结构工艺性审查对象 产品结构工艺性审查目的 产品结构工艺性审查时应考虑的主要因素 产品结构工艺性审查内容)
(4)定位基准选择(基准的概念 精基准的选择 粗基准的选择)
(5)工艺路线设计(表面加工方法的选择 加工阶段的划分 加工顺序的安排 工序的合理组合)
(6)加工余量确定(加工余量概念 影响加工余量的因素 确定加工余量的方法)
(7)工艺尺寸计算(工艺尺寸链的基本概念 基本的工艺尺寸链求解 综合的工艺尺寸链的图表计算法)
(8)工艺方案的技术经济分析(工艺方案的评价原则 工艺方案的分析与比较)
(9)典型零件工艺设计示例(箱体件的加工工艺 主轴加工工艺 圆柱齿轮加工工艺)
2.工艺装备的设计与制造
(1)工艺装备及其类型(工艺装备 工艺装备的类型)
(2)工艺装备选择的依据(工艺方案 工艺规程 工序要求与设备 本企业的现有工艺装备条件 各类工艺装备的标准、订购手册、图册及使用说明书等)
(3)工艺装备的选择与设计的原则
(4)工艺装备选择的程序
(5)工艺装备设计程序
(6)工艺装备设计(或选择)的技术经济评价指标
(7)工艺装备的验证(工艺装备验证的目的 验证的范围 验证的主要内容 验证的方法)
3.车间平面设计
(1)车间生产设备布置原则
(2)产品种类与生产分析(按产品(或流水线、生产线)的设备布置方案 按工种(或专业化)的设备布置方案 成组(或单元)设备布置方案)
(3)车间设备的布置方式(机群式布置 流水线布置)
4.切(磨)削加工
(1)切(磨)削加工基本知识(基本概念 金属切削率 切削力 切削热与切削温度刀具磨损与刀具耐用度 切削加工方法与特点 经济加工精度)
(2)车削(常用车削方式 典型车削加工表面类型 车床类型与适用范围 典型的车削加工(非数控车削方法) 新的车削技术)
(3)铣削(常用铣削方式 典型铣削加工表面类型 铣床类型与适用范围 典型零件表面的铣削 超精铣削)
(4)磨削(常用磨削方式 典型磨削加工表面类型 主要磨床类型与适用范围 典型零件表面磨削)
(5)影响切(磨)削加工质量的因素和改进措施(工艺系统方面的因素 工艺过程的因素 环境因素 提高切削加工质量的原则措施)
(6)切削用量的选择
(7)切削用的工夹具(机床夹具 切削刀具)
5.特种加工
(1)特种加工方法与特点
(2)电火花加工(电火花成形加工 电火花成形加工工艺过程 电火花成形加工机床 影响电火花成形加工工艺质量的因素及提高措施)
(3)电火花线切割加工(电火花线切割加工特点 电火花线切割加工工艺过程 电火花线切割加工设备 线切割加工的主要工艺质量指标 影响工艺经济性的因素与分析)
(4)激光加工(激光加工原理、特点和分类 激光加工设备 激光打孔 激光切割)
(5)超声加工(超声加工的原理与特点 超声加工设备 超声加工工艺参数及其影响因素 超声加工的应用)
6.铸造
(1)铸造及其特点(铸造工艺基础 铸造工艺设计 铸造工艺文件)
(2)砂型铸造(造型材料 铸铁件铸造 铸钢件铸造 铜、铝合金铸件铸造)
(3)金属型铸造(铜合金铸件 铝合金铸件)
(4)压铸(压铸件的结构 压铸合金 压铸机)
(5)熔模铸造(熔模铸件的结构 熔模铸造的工艺参数 模型壳的特点及应用)
(6)铸造工艺装备(模样 模板 芯盒 砂箱)
7.压力加工
(1)压力加工及其分类(压力加工的涵义和特点 压力加工的分类与应用)
(2)锻造(自由锻 模锻)
(3)冲压(冲压加工的特点 冲压工艺分类 冲压工艺的应用要求)
(4)影响锻压加工质量的因素及其提高的措施
(5)压力加工用的工艺装备(冲压模设计 热锻模设计 胎模结构设计 快速经济制模技术)
8.焊接
(1)焊接方法和特点(熔焊工艺基础 弧焊电源及其特性 焊接工艺)
(2)电弧焊(手弧焊及其设备 埋弧焊)
(3)氩弧焊
(4)气焊(气焊与气割设备选用 气焊工艺参数的选择 气焊工艺参数的选择)
(5)焊接工艺装备(焊接用夹具 焊接辅助加工装置 焊接操作机)
9.表面处理
(1)表面处理的特点和分类(表面处理特点 表面工程技术分类)
(2)涂装技术(涂装材料 涂装工艺与装备 涂膜干燥 典型产品涂装 涂膜质量的评价)
(3)热喷涂技术(常用热喷涂工艺分类和热喷涂技术特点 热喷涂工艺流程 热喷涂工艺方法 热喷涂材料 热喷涂技术的应用 热喷涂涂层质量评定)
(4)电镀(电镀的实施方式 电镀的工艺过程 影响镀层质量的因素 电镀种类及应用 电镀层质量评价)
10.装配
(1)基本知识(组装、部装、总装 装配单元、基准零件与基准组件、基准部件 装配精度 影响装配质量的主要因素)
(2)装配尺寸链及装配方法(装配尺寸链 装配方法)
(3)装配方法类型及其选择(完全互换装配法 部分互换装配法(亦称大数互换装配法) 选择装配法 修配装配法 调整装配法)
(4)典型部件装配(滚动轴承部件装配 圆柱齿轮传动部件装配)
五、管理/经济
1.安全/环保
(1)设备维护保障(保养)与安全操作(设备的维护保障(保养) 加工和起重机械的安全 机器人、数控机床和自动生产线的安全技术)
(2)常见劳动安全与卫生防范(防火、防爆 防触电和静电 防噪声)
(3)环境保护(工业废气、废水、固体废弃物及其处理技术 环保法律、法规及标准 清洁生产 ISO 14000环境管理系列标准介绍)
2.与职业相关的道德、法律知识
(1)公民基本道德规范
(2)公民道德建设的主要内容
(3)机械工程师职业道德规范
(4)财务及税务制度(会计基本制度 财务三表 税种、税率)
(5)知识产权法(基本知识 专利法 商标法 著作权法 反不正当竞争法)
(6)现代企业制度相关法律(公司法 合同法 招投标法 生产许可制度)
(7)WTO规则和政府产业政策(历史和我国的承诺 WTO基本原则 WTO的四大宗旨 反补贴与反倾销 加入WTO对我国社会的影响)
3.工程经济
(1)经济学基本概念(需求 供给 供给和需求平衡 市场 市场经济 指令经济和混合经济)
(2)成本分析(成本的分类 量—本—利之间的关系 量—本—利分析)
(3)价值工程(价值工程的基本概念 实施价值工程的基本程序 产品功能分析 产品功能评价 提出改进设想 分析与评价方案 试验,检查,评价效果)
4.管理
(1)管理的基本职能(管理的重要性和工作性质 管理的基本职能)
(2)现代企业制度(企业所有制 两权分离 企业财产组织形式 公司治理结构)
(3)生产率分析与提高(生产率 方法研究 时间研究 熟练曲线)
(4)物流基础(物流及其系统的基本概念 制造企业的物流系统 常用物料搬运设备的特点及选用 供应链和供应链管理)
(5)现场管理(5S活动 定置管理)
5.管理创新
(1)制造模式的变化和先进制造模式(制造模式从大量生产开始 成组技术、数控技术和单元制造——多品种成批生产的解决方案 当代的先进制造模式)
(2)MRP/MRPⅡ/ERP (MRP MRPⅡ ERP)
(3)精益生产(准时制(JIT)生产 看板管理)
(4)项目管理(项目及项目管理概念 项目管理三要素和目标 项目管理的过程和内容)
(5)灵捷制造(灵捷制造战略产生背景 灵捷制造战略的基本概念 企业灵捷化案例)
六、质量管理/质量控制
1.质量管理/质量保证
(1)质量/产品质量(质量定义 产品质量和质量特性 产品质量的形成与质量职能及职责)
(2)质量管理和全面质量管理(质量管理的含义 质量管理的发展 全面质量管理的特点 全面质量管理的基础工作)
(3)ISO 9000族标准与质量体系(ISO 9000族标准的产生与发展 ISO 9000族标准的构成与内容 质量保证和质量体系建立)
(4)质量认证(质量认证的类型 产品质量认证 质量体系认证)
2.过程质量控制
(1)质量控制概念
(2)过程质量控制的基本工具(统计分析表 排列图 因果图)
(3)统计过程控制工具(直方图 工序能力和工序能力指数Cp 控制图)
(4)相关分析(相关图(散点图)法 回归方程法 相关分析在质量控制中的用途)
3.计量与检测
(1)产品制造中的计量与检测
(2)几何量测量(测量基准 长度测量用的器具 角度测量器具 形状测量器具)
(3)机械量测量(力、重量的测量 力矩的测量 位移测量 转速测量 振动测量)
(4)其他物理量测量(温度测量 压力测量 噪声测量)
七、计算机应用
1.计算机应用的基本知识
(1)微机的构成及种类
(2)常用微机的结构性能特点(十六位微机(8086/8088CPU)的结构性能特点 八位微机(Z80CPU)的结构性能特点 单片机的结构性能特点 I/O接口及存储器的扩展 可编程逻辑控制器(PLC))
(3)微机软硬件的选用原则
2.计算机仿真
(1)仿真的基本概念
(2)计算机仿真的发展和意义
(3)计算机仿真的一般过程
(4)仿真在CAD/CAPP/CAM系统中的应用
3.计算机数字控制(CNC)
(1)CNC控制程序编制基础(CNC加工程序编制的内容及步骤 普通程序格式及典型程序代码)
(2)CNC程序编制方法(手工编程与自动编程 手工编程举例 程序语言方法自动编程流程及APT编程简例普通程序格式)
(3)直线插补与圆弧插补
4.CAD/CAPP/CAM/CAE
(1)CAD/CAPP/CAM的基本概念
(2)CAD/CAPP/CAM的基本功能和工作流程
(3)计算机辅助设计(CAD)
(4)计算机辅助工艺规程设计(CAPP)
(5)计算机辅助制造(CAM)
(6)CAD/CAPP/CAM的应用状况
(7)计算机辅助工程(Computer Aided Engineering-CAE)
八、机械制造自动化
1.机械制造自动化发展及其技术内容分类
2.加工作业自动化(设备自动化)
(1)刚性自动化加工设备(普通的自动化机床 组合机床 刚性自动线)
(2)柔性自动化加工设备(数控机床 加工中心)
3.物流自动化
(1)物流概念和功能
(2)物流自动化设备分类(上、下料/装卸自动化设备 传输/搬运自动化设备 存储自动化设备)
4.信息流自动化
(1)信息涵义与信息流/信息系统
(2)信息源
(3)信息采集/输入
(4)信息处理
(5)信息传输与交换
(6)信息存储
5.管理自动化
(1)管理含义及其自动化基础
(2)MRP-Ⅱ
6.常见的机械制造柔性自动化系统
(1)DNC系统
(2)FMC(柔性加工单元)
(3)柔性自动线(FTL)
(4)FMS(柔性制造系统)
(5)计算机集成制造系统(CIMS)
Ⅲ.有关规定和说明
一、考试形式
机械工程师资格考试分两个单元分别进行,均为笔试。
第一单元考试时间为3小时。试卷中所有考题应考者一律必答。应考者需携带计算器、三角板和圆规。
第二单元考试时间为2小时。试卷中包含必答题和选答题。应考者可携带《机械工程师资格考试指导书》,需携带计算器、三角板和圆规。
第一单元试卷满分为120分,第二单元试卷满分为80分。两个单元满分之和为200分,120分为及格分。
二、命题原则
1.命题以本大纲为依据。
2.考试命题覆盖本大纲所规定的所有考试内容,适当突出重点内容,加大重点内容的覆盖密度。本大纲的重点内容为设计/制造和管理/经济(含质量管理)部分。
3.加强应用能力的考核,即注重考核应考者运用所学知识分析和解决实际问题的能力,以应用性、实用性考题为主。
4.考试题型为选择题、简单应用题和综合应用题。第一单元考试试卷中,含80分的选择题和40分的简单应用题,满分为120分;第二单元考试试卷中,含40分的简单应用题(考生必答)和40分的综合应用题(考生选答),满分为80分。综合应用题将按设计/制造和管理/经济两个侧重面命题。
5.选择题主要考查“了解”、“熟悉”和“掌握”层次的基本知识和基本技能;应用题主要考查应试者运用“熟悉”和“掌握”层次的知识,进行任务分析、论述、计算、绘图以及简单设计的基本能力。
6.试卷中合理安排不同难易程度的试题。每份试卷中不同难度(易、较易、较难、难)试题的分数比例一般为2∶3∶3∶2。
三、辅导材料和参考书
《机械工程师资格考试指导书》 中国机械工程学会技术资格认证中心
《机械工程师继续教育丛书》有关分册 机械工程师进修学院
机械制造与自动化、工业工程、管理工程等专业大学本科有关教学用书等。
Ⅳ、样题示例
第一单元
一、选择题
1.塑性最好,具有高抗拉强度、高延伸率且变形最小,适合用作需要注入模型的产品的工程塑料是
A)聚碳酸脂 B)聚苯乙烯 C)酚醛塑料 D)环氧树脂
2.铸模中的冒口是为了
A)帮助提升模具 B)与上模箱固定
C)加强拔模斜度 D)铸件冷却时补充金属
二、简单应用题
下列各步骤是一般零件拟定加工工艺的基本方法,它们是:工艺分析,选择毛坯,确定各工序的机床,确定各工序加工余量,编制工艺卡片,拟定工艺顺序,技术要求分析,共7项(顺序已打乱),请按合理顺序排列,并简单说明工作内容。
第二单元
一、简单应用题
1.下图为一活塞支承在螺纹端盖上,试分析存在什么问题,如何改进 (绘出改进图)。
二、综合应用题
1.齿轮是机器中最常用的传动件,一般要求其传动平稳、强度高、硬化层深、耐磨和尺寸稳定,如果是批量生产的圆柱齿轮,试问应选用何种材料,何种方法制作毛坯,整个工艺过程(含冷、热加工)的流程应是怎样?为什么?
2.有一零件的尺寸加工要求为 ,在一台普通车床上加工50个样件,得到的尺寸如表所示:
样品
样本号 X1 X2 X3 X4 X5
1 20.08 20.07 20.13 20.13 20.24
2 20.12 19.91 20.08 20.05 19.99
3 20.01 20.05 20.02 20.28 20.01
4 20.13 20.00 20.20 20.07 19.85
5 20.06 20.13 20.18 20.00 20.03
6 20.15 20.08 20.19 20.17 19.98
7 20.03 19.93 20.05 20.10 20.02
8 20.16 19.98 20.04 20.14 20.09
9 20.12 19.96 20.13 20.04 20.14
10 20.15 20.10 19.97 20.05 20.08
请根据这些数据
(1)计算该车床的工序能力指数并绘出其尺寸和公差带的分布图和评价该机床的能力。
(2)绘制出控制图。
申请人须具有良好的职业行为,遵守道德规范,并提供以下有效文件:
⑴.大学毕业证;
⑵.工程师外语培训合格证书(外语四级证书或人事部门职称外语考试合格证书或分中心及我会认可的培训机构培训考核合格证书);
⑶.计算机应用技术培训合格证明(计算机等级考试证书或计算机应用技术三个模块合格证书及我会认可的培训机构培训考核合格证书);
⑷.机械工程师“综合素质与技能”考试合格证书;
⑸.参加中国机械工程学会颁布的《机械工程类专业技术人员继续教育科目指南》中所规定的一门课程的培训并取得合格证书;
⑹.实际工作经历,专科毕业四年以上(非机械类需六年),本科毕业三年以上(非机械类需五年),同等学历者十五年以上,申请人必须有一年以上在生产、科研企业工作经历;
⑺.提供工作总结报告(由本人岗位上级写出工作业绩评语并需经单位领导签署意见及公章证明)。
资格考试
凡申请机械工程师资格认证的人员,必须通过教育部考试中心组织的全国统一资格考试,成绩合格。资格考试每年11月份举行。
资格认证申请资料
⑴.按“条件”要求的内容、顺序装入资料袋或装订成册;
⑵.证件照2张(其中1张贴在申请表上);
⑶.申请表由申请者从网上(www.cmes.org.cn)下载。
机械工程师
一认证的对象
从事机械工程类工作的科技人员。
二认证的分类
ACME分为:机械工程师(C.Me)、高级机械工程师(C.S.Me);
专业工程师(P.E)(含见习专业工程师(I.E));
杰出贡献机械工程师(M.Me)。
三、认证条件
一 机械工程师(Certified Mechanical Engineer 简称:C.Me)
1、申请机械工程师资格应满足以下条件:
⑴具有良好的职业行为,自觉遵守《机械工程师职业道德规范》;
⑵自然条件:
①中国机械工程学会会员;
②工科大学毕业,大学以下学历必须满足实际工作年限及经历中第④条要求;
③工程师外语水平达标;
④计算机应用技术达标。
⑶实际工作年限及经历:
①机械类专科毕业4年以上(非机械类工科需6年)机械工程方面的工作实践经历;
②机械类本科毕业3年以上(非机械类工科需5年)机械工程方面的工作实践经历;
③工科研究生毕业2年以上,从事本专业相关工作二年以上;
④大学以下学历人员,年龄在35岁以上,须有15年以上的机械工程工作实践经历。
⑷全国统一的机械工程师“综合素质与技能”考试成绩合格。
⑸满足《机械工程师技术能力要求》。
⑹用人单位对个人专业技术经历和能力的认可。
⑺申请前须参加中国机械工程学会系统组织的机械工程师继续教育课程培训并达到要求。
百度一下
特种陶瓷定义
特种陶瓷又称精细陶瓷,按其应用功能分类,大体可分为高强度、耐高温和复合结构陶瓷及电工电子功能陶瓷两大 ... 在陶瓷坯料中加入特别配方的无机材料,经过1360度左右高温烧结成型,从而获得稳定可靠的防静电性能,成为一种新型特种陶瓷,通常具有一种或多种功能。如:电、磁、光、热、声、化学、生物等功能,以及耦合功能。如压电、热电、电光、声光、磁光等功能。
特种陶瓷的分类
特种陶瓷是二十世纪发展起来的,在现代化生产和科学技术的推动和培育下,它们"繁殖"得非常快,尤其在近二、三十年,新品种层出不穷,令人眼花缭乱。按照化学组成划分有:
①氧化物陶瓷:氧化铝、氧化锆、氧化镁、氧化钙、氧化铍、氧化锌、氧化钇、二氧化钛、二氧化钍、三氧化铀等。
②氮化物陶瓷:氮化硅、氮化铝、氮化硼、氮化铀等。
③碳化物陶瓷:碳化硅、碳化硼、碳化铀等。
④硼化物陶瓷:硼化锆、硼化镧等。
⑤硅化物陶瓷:二硅化钼等。
⑥氟化物陶瓷:氟化镁、氟化钙、三氟化镧等。
硫化物陶瓷:硫化锌、硫化铈等。还有砷化物陶瓷,硒化物陶瓷,碲化物陶瓷等。
除了主要由一种化合物构成的单相陶瓷外,还有由两种或两种以上的化合物构成的复合陶瓷。例如,由氧化铝和氧化镁结合而成的镁铝尖晶石陶瓷,由氮化硅和氧化铝结合而成的氧氮化硅铝陶瓷,由氧化铬、氧化镧和氧化钙结合而成的铬酸镧钙陶瓷,由氧化锆、氧化钛、氧化铅、氧化镧结合而成的锆钛酸铅镧(PLZT)陶瓷等等。此外,有一大类在陶瓷中添加了金属而生成的金属陶瓷,例如氧化物基金属陶瓷,碳化物基金属陶瓷,硼化物基金属陶瓷等,也是现代陶瓷中的重要品种上。近年来,为了改善陶瓷的脆性,在陶瓷基体中添加了金属纤维和无机纤维,这样构成的纤维补强陶瓷复合材料,是陶瓷家族中最年轻但却是最有发展前途的一个分支。
们为了生产、研究和学习上的方便,有时不按化学组成,而根据陶瓷的性能,把它们分为高强度陶瓷,高温陶瓷,高韧性陶瓷,铁电陶瓷,压电陶瓷,电解质陶瓷,半导体陶瓷,电介质陶瓷,光学陶瓷(即透明陶瓷),磁性瓷,耐酸陶瓷和生物陶瓷等等。
随着科学技术的发展,人们可以预期现代陶瓷将会更快地发展,产生更多更新的品种。
特种陶瓷的制作工艺
1、日用陶瓷:如餐具、茶具、缸,坛、盆、罐、盘、碟、碗等。
2、艺术{工艺}陶瓷:如花瓶、雕塑品.园林陶瓷 器皿 陈设品等。
3、工业陶瓷:指应用于各种工业的陶瓷制品。又分以下6各方面:
①建筑一卫生陶瓷: 如砖瓦,排水管、面砖,外墙砖,卫生洁其等;
②化工{化学}陶瓷: 用于各种化学工业的耐酸容器、管道,塔、泵、阀以及搪砌反应锅的耐酸砖、灰等;
③电瓷: 用于电力工业高低压输电线路上的绝缘子。电机用套管,支柱绝缘于、低压电器和照明用绝缘子,以及电讯用绝缘子,无线电用绝缘子等;
④特种陶瓷: 甩于各种现代工业和尖端科学技术的特种陶瓷制品,有高铝氧质瓷、镁石质瓷、钛镁石质瓷、锆英石质瓷、锂质瓷、以及磁性瓷、金属陶瓷等
特种陶瓷成形方法有很多种,生产中应根据制品的形状选择成形方法,而不同的成形方法需选用的结合剂不同。常见陶瓷成形方法、结合剂种类及用量如下
所示:
特种陶瓷成形方法、结合剂种类和用量
成形方法 结合剂举例 <;结合剂用量(质量%)
千压法聚乙烯醇缩丁醛等 1~5
浇注法 丙烯基树脂类 1~3
挤压法 甲基纤维素等 5~15
注射法 聚丙烯等 10~25
等静压法 聚羧酸铵等 0~3
结合剂可分为润滑剂、增塑剂、分散剂、表面活性剂(具有分散剂和润滑功能)等,为满足成形需要,通常采用多种有机材料的组合。选择结合剂,要考虑以下因素:
1)结合剂能被粉料润湿是必要条件。当粉料的临界表面张力(yoc)或表面自由能(yos)比结合剂的表面张力(yoc)大时,才能很好地润湿。
2)好的结合剂易于被粉料充分润湿,且内聚力大。当结合剂被粉料润湿时,在相互分子间发生引力作用,结合剂与粉料间发生红结合(一次结合),同时,在结合剂分子内,由于取向、诱导、分散效果而产生内聚力(二次结合)。虽然水也能把杨料充分润湿,但水易挥发,分子量较小,内聚力小,不是好的结合剂。按各种有机材料内聚力大小顺序,用基表示可排列如下:
一CONH一>;-CONH2>;一COOH>;一OH>;-NO2>;-COOC2H5>;一COOCH5>;-CHO>=CO>;-CH3>= CH2>;-CH2
3)结合剂的分子量大小要适中。要想充分润湿,希望分子量小,但内聚力弱。随着分子量增大,结合能力增强。但当分子量过大时,围内聚力过大而不易被润湿,且易使坯体产生变形。为了帮助分子内的链段运动,此时要适当加入增塑剂,在其容易润湿的同时,使结合剂更加柔软,便于成形。
4)为保证产品质量,还需要防止从结合剂、原材料和配制工序混人杂质,使产品产生有害的缺陷。
在原料配制中,用粉碎、混合等机械方法和结合剂、分散剂配合,达到分散,尽可能不含有凝聚粒子。结合剂受到种类及其分子量,粒子表面的性质和溶剂的溶解性等影响,吸附在原料粒子表面上,通过立体稳 定化效果,起到防止粉末原料凝聚的作用。在成形工序中,结合剂给原料以可塑性,具有保水功能,提高成形体强度和施工作业性。一般来说,结合剂由于妨碍陶瓷的烧结,应在脱脂工序通过加热使其分解挥发掉。因此,要选用能够易于飞散除去以及不含有害无机盐和金属离子的有机材料,才能确保产品质量。 氮化硅等特种陶瓷材料具有高强度、高耐磨性、低密度(轻量化)、耐热性、耐腐蚀性等优良性能,适用于制造涡轮加料机叶轮、摇臂式烧嘴、辅助燃烧室等汽车用陶瓷部件。这些部件要求复杂的形状、高精度尺寸和高可靠性。不允许有内在缺陷(裂纹、气孔、异物等)和表面缺陷。
能满足这些质量要求的成形技术之一,就是陶瓷注射成形法。陶瓷注射成型技术来源于高分子材料的注塑成型,借助高分子聚合物在高温下熔融、低温下凝固的特性来进行成型的,成型之后再把高聚物脱除。比传统的陶瓷加工工艺要简单的多,能制造出各种复杂形状的高精度陶瓷零部件,且易于规模化和自动化生产。
由清华大学材料科学与工程系杨金龙教授发明的CiM(陶瓷胶态注射成型方法及装置)技术在国内该领域中处于领先水平。
陶瓷的注射成型技术有着诸多优点,用它制备复杂形状的陶瓷元件,不仅产品尺寸精度高、表面条件好,而且省去了后加工操作,降低了生产成本,缩短了生产周期,还具有自动化程度高、适合于大规模生产的特点。该工艺一般包括下列步骤:陶瓷粉的选取、粘结剂的选取、陶瓷粉与粘结剂的均匀混合、注射成型、脱脂、烧结。其中脱脂是关键。
起初的陶瓷成型注射技术是将大量的高分子树脂与陶瓷粉体混练在一起后得到混合料,然后装入注射机于一定温度注入模具,迅速冷凝后脱模而制成坯体。该技术适合制备湿坯强度大,尺寸精度高,机械加工量少,坯体均一的产品,适于大规模生产。对形状复杂、厚度较薄产品的制备有着明显的优越性。但是由于含有大量的高分子粘结剂,使陶瓷坯体的脱脂成为不可逾越难题,并且有毛坯易变形,容易形成气孔等缺点。
粘结剂能使粉末填充成预期形状,它对整个工艺有重要的影响。理想的粘结剂应该具有以下特点:
1)在成型温度下纯粘结剂的粘度在1Pa·s以下,流动时不发生与粉体的分离,冷却后有足够的强度和硬度;
2)为惰性物质,与粉体不发生反应;
3)在成型和混合温度以上才分解,分解的产物无毒、无腐蚀性且残余灰分少;
4)膨胀系数低,由热膨胀或结晶引起的残余应力低;
5)符合环保要求,价廉、安全、不吸湿、无易挥发组分,贮藏寿命长。
使用的大多数粘结剂可分为3类:蜡基或油基粘结剂、水基粘结剂和固体聚合物溶液。蜡基粘结剂通常含3-4个组分,聚合物控制着流动粘度、生品(烧结前的坯体)强度和脱脂的特征。短分子链的成型性能好且可使成型元件中的定向作用减至最小。蜡或油是主填充剂,在脱脂的初期被除去。表面活性剂用于改善粉末与粘结剂的相容性。增塑剂用来调节聚合物的流动特性。水基粘结剂含有水溶性聚合物、凝胶或水玻璃。这类粘结剂通常采用低压成型以避免粉末与粘结剂的分离和减少模具磨损及残余应力。由于水易于除去,这使得制造较厚的元件成为可能。粘结剂溶液的凝固或胶凝使生品具有了强度。在烧结前,水从生品中蒸发或升华出去,使变形降至最低程度。新型的、采用聚苯乙烯的固体聚合物溶液的粘结剂配方已经被采用以避免变形。主填充剂用溶液浸渍法除去。由于聚苯乙烯的骨架结构没法被削弱,所以避免了生品的变形。主填充剂是一种小的有机物分子,它既有苯环又有极性集团。苯环使它在混合时可溶于聚苯乙烯,极性集团则使它在脱脂时可溶于水或醇等溶剂中。
常见的粘结剂有聚丙烯(PP)、无规则聚丙烯(APP)、聚乙烯(PE)、乙烯一醋酸乙烯共聚体(EVA)、聚苯乙烯(PS)、丙烯酸系树脂等。其中PE具有优异的成形性;EVA与其他树脂的相溶性好,流动性、成形性也好;APP具有与其他树脂相溶性好、富于流动性和脱脂性的特征;PS流动性好。助剂有蜡石石蜡、微晶石蜡、变性石蜡、天然石蜡、硬脂酸、配合剂等。成形材料的流动性可以使用高式流动点测定器和熔化分度器进行评价。当脱脂具有结合剂的含量多 时,则脱脂性有降低的倾向,助剂的石蜡多者,脱脂性好。如果有机材料在特定的温度区域不能全部飞散掉,就会影响陶瓷的烧结,因此,需要考虑热分解特性,加以选择。 堇青石由于具有耐热性、耐腐蚀性、多孔质性、低热膨胀性等优良材料特性,所以广泛用作汽车尾气净化催化剂用载体。堇青石蜂窝状物利用原料粒子的取向,产生出蜂窝状结构体的低热膨胀,可用挤压成形法来制造。
根据堇青石分子组成(2MgO·2Al2O3·5SiO2),原料可选用滑石、高岭土和氧化铝。成形用坯土从口盖里面的供给孔进入口盖内,经过细分后,向薄壁扩展,再结合,由此求得延伸性和结合性好的质量。另外,作为挤压成形后的蜂窝状体,为了保持形状,坯土的屈服值高者好,也就是说,选择结合剂应使坯土的流动性和自守性两个性能达到最佳化。
原料粉末、结合剂、助剂(润滑剂、界面活性剂等)及水经机械混练后,用螺杆挤压机连续式挤压或用油压柱塞式挤压机挤压成形。一般来说,挤压成形使用的结合剂只要用低浓度水溶液,便可显示出高粘性的结合性能。常用的有甲基纤维素(MC)、羧甲基纤维素(CMC)、聚氧乙烯(PEO)、聚乙烯醇(PVA)、羟乙基纤维素(HEC)等。MC能很好溶于水中,当加热时很快胶化。CMC能很好溶于水中,分散性、稳定性也高。PVA 广泛地用于各种成形。润滑剂可减少粉体间的摩擦,界面活性剂可提高原料粉末与水的润湿性。
缺乏可塑性,具有膨胀特性的坯土使挤压不够光滑,表面缺陷增加。因此,对结合剂的性能应有评价指标。评价还土的可塑性方法,有施加扭曲、压缩、拉伸等应力,求出应力与变形之间的关系,用毛细管流变计的方法、粘弹性的方法等。用这种方法可以评价坯土的自守性和流动性。在用粘弹性的方法评价时,可得出结合剂配合量增加到一定程度时,自守性和流动性均会增加的结果。也就是说,结合剂配合量的增加有助于原料的可塑性增加。
有机材料是特种陶瓷的主要结合剂,合理选用这些有机材料是保证产品质量的关键。在生产中,应根据粉料的特性、制品的形状、成形方法综合进行选择。
(一)按用途的不同分类
1、日用陶瓷:如餐具、茶具、缸,坛、盆、罐、盘、碟、碗等。
2、艺术{工艺}陶瓷:如花瓶、雕塑品.园林陶瓷 器皿 陈设品等。
3、工业陶瓷:指应用于各种工业的陶瓷制品。又分以下6各方面:
①建筑一卫生陶瓷: 如砖瓦,排水管、面砖,外墙砖,卫生洁其等;
②化工{化学}陶瓷: 用于各种化学工业的耐酸容器、管道,塔、泵、阀以及搪砌反应锅的耐酸砖、灰等;
③电瓷: 用于电力工业高低压输电线路上的绝缘子。电机用套管,支柱绝缘于、低压电器和照明用绝缘子,以及电讯用绝缘子,无线电用绝缘子等;
④特种陶瓷: 甩于各种现代工业和尖端科学技术的特种陶瓷制品,有高铝氧质瓷、镁石质瓷、钛镁石质瓷、锆英
石质瓷、锂质瓷、以及磁性瓷、金属陶瓷等。
(二)按所用原料及坯体的致密程度分类可分为:
粗陶(brickware or terra-cotta), 细陶 (potttery),炻器 (stone Ware),半瓷器 (semivitreous china),以至瓷器(130relain),原料是从粗到精,坯体是从粗松多孔,逐步到达致密,烧结,烧成温度也是逐渐从低趋高。
粗陶是最原始最低级的陶瓷器,一般以一种易熔粘土制造。在某些情况下也可以在粘土中加入熟料或砂与之混合,以减少收缩。这些制品的烧成温度变动很大,要依据粘土的化学组成所含杂质的性质与多少而定。以之制造砖瓦,如气孔率过高,则坯体的抗冻性能不好,过低叉不易挂住砂浆,所以吸水率一般要保持5-15%之间。烧成后坯体的颜色,决定于粘土中着色氧化物的含量和烧成气氛,在氧化焰中烧成多呈黄色或红色,在还原焰中烧成则多呈青色或黑色。
我国建筑材料中的青砖,即是用含有Fe2O3的黄色或红色粘土为原料,在临近止火时用还原焰煅烧,使Fe203还原为FeON成青色,陶器可分为普通陶器和精陶器两类。普通陶器即指土陶盆.罐、缸、瓮.以及耐火砖等具有多孔性着色坯体的制品。精陶器坯体吸水率仍有4-12%,因此有渗透性,没有半透明性,一般白色,也有有色的。釉多采用含铅和硼的易熔釉。它与炻器比较,因熔剂宙量较少,烧成温度不超过1300℃,所以坯体增未充分烧结;与瓷器比较,对原料的要求较低,坯料的可塑性较大,烧成温度较低。不易变形,因而可以简化制品的成形,装钵和其他工序。但精陶的机械强度和冲击强度比瓷器、炻器要小,同时它的釉比上述制品的釉要软,当它的釉层损坏时,多孔的坯体即容易沾污,而影响卫生。
精陶按坯体组成的不同,又可分为:粘土质、石灰质,长石质、熟料质等四种。粘土质精陶接近普通陶器。石灰质精陶以石灰石为熔剂,其制造过程与长石质精陶相似,而质量不及长石质精陶,因之近年来已很少生产,而为长石质精陶所取代。长石质精陶又称硬质精陶,以长石为熔剂。是陶器中最完美和使用最广的一种。近世很多国家用以大量生产日用餐具(杯、碟盘予等)及卫生陶器以代替价昂的瓷器。热料精陶是在精陶坯料中加入一定量熟料,目的是减少收缩,避免废品。这种坯料多应用于大型和厚胎制品(如浴盆,太的盥洗盆等)。
炻器在我国古籍上称“石胎瓷”,坯体致密,已完全烧结,这一点已很接近瓷器。但它还没有玻化,仍有2%以下的吸水率,坯体不透明,有白色的,而多数允许在烧后呈现颜色,所以对原料纯度的要求不及瓷器那样高,原料取给容易。炻器具有很高的强度和良好的热稳定性,很适应于现代机械化洗涤,并能顺利地通过从冰箱到烤炉的温度急变,在国际市场上由于旅游业的发达和饮食的社会化,炻器比之搪陶具有更大的销售量。
半瓷器的坯料接近于瓷器坯料,但烧后仍有3-5%的吸水率(真瓷器,吸水率在0.5%以下),所以它的使用性能不及瓷器,比精陶则要好些。
瓷器是陶瓷器发展的更高阶段。它的特征是坯体已完全烧结,完全玻化,因此很致密,对液体和气体都无渗透性,胎薄处星半透明,断面呈贝壳状,以舌头去舔,感到光滑而不被粘住.硬质瓷具有陶瓷器中最好的性能。用以制造高级日用器皿,电瓷、化学瓷等。