سهند آذرین: ارائه دهنده خدمات ریخته گری ژل
جهت دریافت مشاوره تماس بگیرید.
ریخته گری ژله ای چیست؟
روش ریخته گری ژله ای یک فرایند تولید مواد سرامیکی، پلیمری و فلزی است که در دسته‌بندی روش‌های حجم-ثابت برای فرآوری سرامیک‌ها قرار میگیرد. این روش با استفاده از سیستم‌هایی با سمیت کم توسعه یافته است و معرف‌های استفاده‌شده در این سیستم‌ها سمیت حاد بسیار کمی دارند.
عملکرد سیستم‌های جدید در برخی موارد بهتر از سیستم اصلی بر پایه آکریل‌آمید است و این فرایند یک روش نوین برای ساخت سرامیک‌های متخلخل و متراکم و ساختارهای فلزی از طریق پلیمریزاسیون به‌شمار می‌رود. این روش به‌دست آوردن، بدنه‌های خام همگنی را فراهم می‌کند و امکان ساخت اشکال ساده، پیچیده و مرکب را به‌وجود می‌آورد.
انواع ریخته گری ژل
انواع ریخته گری ژل شامل موارد زیر می‌شود:
- ریخته‌گری ژله‌ای سرد: در این روش، ژل به‌صورت کاملا سرد ریخته می‌شود و سپس با استفاده از یک عامل حرارتی یا شیمیایی به حالت نهایی تبدیل می‌شود.
- ریخته‌گری ژله‌ای گرم: در این روش از ریخته‌گری ژله ای، ژل با استفاده از گرما به حالت مایع تبدیل شده و سپس ریخته می‌شود. با تغییر دما، ژل به حالت جامد باز می‌گردد.
- ریخته‌گری ژله‌ای تحت فشار یا دایکاست: این روش با استفاده از فشار برای تزریق ژل به داخل قالب صورت میگیرد و سپس ژل به حالت جامد تبدیل می‌شود.
- ریخته‌گری ژله‌ای پلاستیک: در این روش از ریخته گری ژل، این ماده به‌صورت پلاستیک در محیطی با دما و فشار مناسب ریخته شده و سپس به حالت جامد تبدیل می‌شود.
هر کدام از این انواع ریخته گری ژل برای کاربردهای خاصی مناسب است و به ویژگی‌های مواد مورد استفاده و نیازهای فرآیند تولید بستگی دارد.
ریخته گری ژل چگونه انجام می‌شود؟
روش ریخته گری ژله ای به این صورت است که اول سوسپانسیون‌هایی آماده می‌شوند که بار جامد بالا و ویسکوزیته پایینی دارند، سپس این سوسپانسیون‌ها با استفاده از ریخته‌گری در قالبی خالی از تخلخل جامد می‌شوند.
بدنه‌های خام حاصل از این فرآیند، ریزساختار یکنواختی دارند که بهبود همگنی ساختار و قابلیت اطمینان سرامیک‌ها را ایجاد می‌کند.
در فرآیند ریخته گری ژل، پودرهای سرامیکی در یک محلول آبی پراکنده می‌شوند که حاوی مونومر، اتصال‌دهنده عرضی، آغازگر رادیکال‌های آزاد و کاتالیزور است و یک دوغاب سیال و قابل ریخته‌گری تشکیل می‌دهد.
سپس دوغاب در قالب مناسب ریخته و پلیمریزاسیون درجا می‌شود تا ژل آب-پلیمری ایجاد گردد که ذرات پودر سرامیک پراکنده را در شکل حفره قالب بی‌حرکت می‌کند.
سپس قسمت ژلی را همانطور در حالت مرطوب از قالب بیرون می‌آورند و آن را در شرایطی خاص خشک می‌کنند. بدنه خام خشک‌شده به اندازه کافی قوی است که باید ماشین‌کاری شود. در نهایت، حذف چسب و زینتر کردن مانند سایر فرایندهای سرامیکی انجام می‌شود.
مشخصات ریخته گری ژله ای
مشخصات ریخته گری ژل شامل موارد زیر می‌شود:
- مواد اولیه موردنیاز: روش ریخته گری ژله ای شامل استفاده از موادی مانند پودرهای سرامیکی یا مواد پلیمری به‌عنوان ماده اولیه است.
- مواد پلیمری: ممکن است شامل مونومرها، اتصال دهنده‌ها، آغازگرهای رادیکالی و کاتالیزورها باشد که برای تشکیل ژل آب-پلیمری لازم هستند.
- محلول آبی: این محلول شامل آب و مواد پلیمری است که برای پراکنده کردن پودرهای سرامیکی یا دیگر مواد اولیه استفاده می‌شود و وجود آن در ریخته گری ژل الزامی است.
- دوغاب سیال و قابل ریخته‌گری: محلول آب-پلیمری که حاوی مواد اولیه پلیمریزاسیون است و قادر به پراکندن و تثبیت پودرها در داخل قالب خواهد بود.
- قالب خالی از تخلخل: قالبی که برای ریخته گری ژله‌ای به‌کار می‌رود و دارای شکل و ابعاد مورد نیاز برای تولید نهایی محصول است.
- شرایط کنترل‌شده: شامل دما، فشار، و رطوبت مناسب برای فرآوری و خشک شدن بدنه خام حاصل از ریخته‌گری ژله‌ای است.
این مشخصات بستگی به نوع مواد استفاده شده، فرآیند تولید و نیازهای محصول نهایی دارد.
مشخصات قالب در روش ریخته گری ژله ای
قالب ریخته گری ژله‌ای باید:
- اجازه انقباض قطعه در حین خشک شدن را بدهد و کمترین تنش را ایجاد نماید.
- قالب باید به‌صورتی باشد که قطعه خشک‌شده به راحتی و با کمترین حرکتی از آن خارج شود.
- قالب باید تا حدامکان بسته باشد و اجازه نشتی و تغییر شکل مواد را ندهد.
کاربرد ریخته گری ژله ای در صنایع چیست؟
کاربردهای ریخته‌گری ژله ای در صنایع مختلف شامل تولید مواد سرامیکی و پلیمری و فلزی با شکل‌های پیچیده می‌شود. این فرایند به‌عنوان یک روش فرآوری کلوئیدی حجم-ثابت برای ساخت قطعات سرامیکی با کیفیت بالا و شکل پیچیده مورد استفاده قرار میگیرد.
این فرآیند می‌تواند منجر به تولید بدنه‌های خام همگن با شکل‌های ساده، پیچیده و مرکب شود و امکان ساخت ساختارهای سه بعدی متنوعی از جمله سرامیک‌های متخلخل و متراکم را فراهم می‌کند.
مراحل ریخته گری ژله ای
مراحل ریخته‌گری ژله‌ای به شرح زیر است:
- آماده‌سازی سوسپانسیون: در این مرحله، سوسپانسیون‌هایی با بار جامد بالا و ویسکوزیته کم آماده می‌شوند. این سوسپانسیون‌ها شامل پودرهای سرامیکی و محلول آبی حاوی مونومر، اتصال دهنده عرضی، آغازگر رادیکال‌های آزاد و کاتالیزور است.
- ریختن در قالب: سوسپانسیون‌های آماده‌شده با استفاده از ریخته‌گری در قالبی خالی از تخلخل، حالت جامد پیدا می‌کنند. این فرآیند باعث شکل‌دهی بدنه‌های خام با ریزساختار یکنواخت می‌شود.
- پلیمریزاسیون درجا: در مرحله بعدی روش ریخته گری ژله ای، پس از ریختن، دوغاب در قالب مناسب ریخته شده و سپس پلیمریزاسیون درجا انجام می‌شود تا با ایجاد ژل آب-پلیمری، ذرات پودر سرامیک را در شکل حفره قالب بی‌حرکت کند.
- خشک کردن: قسمت ژل‌شده از قالب خارج شده و سپس در شرایط کنترل شده خشک می‌شود تا به‌صورت بدنه خام خشک متمایز درآید.
- ماشین‌کاری: مرحله بعدی ریخته گری ژل بعد از خشک شدن اتفاق می‌افتد، در این مرحله بدنه خام به قدر کافی مستحکم است که ماشین‌کاری شود تا به شکل نهایی خود برسد.
- مرحله پایانی: در این مرحله، حذف چسب و زینتر کردن مانند سایر فرآیندهای سرامیکی انجام می‌شود.
سخن نهایی
همانطور که بالاتر گفته شد ریخته گری ژل، یک روش فرآوری کلوئیدی حجم-ثابت است که برای تولید قطعات سرامیکی با ساختار پیچیده و با کیفیت بالا به‌کار می‌رود. در این روش، پودرهای سرامیکی در یک محلول آبی پراکنده شده و به شکل ژلی در قالب ریخته می‌شوند. سپس با پلیمریزاسیون و خشک شدن، قطعات سرامیکی نهایی به‌دست می‌آید.
سوالات متداول
1.انواع ریخته گری ژله ای چیست؟
ریخته گری ژله ای تحت فشار، گرم، سرد و ریخته گری ژله ای پلاستیک.
2.ریخته گری ژله ای سرامیک چیست؟
ریخته گری ژل برای تولید مواد متفاوتی انجام میگیرد، سرامیک، پلیمر و فلزی، ریخته گری ژله ای سرامیک به معنی انجام ریخته گری ژل برای تولید محصولات سرامیکی است که کاربرد این نوع ریخته گری برای سرامیک بسیار زیاد است.
3.روش های ریخته گری ژل چیست؟
همانطور که بالاتر گفته شد ریخته گری ژل انواع متفاوتی دارد و هر یک روش های به خصوص حود را دارد که بالاتر به صورت کامل به آن اشاره شد.
