Ceramic Processing 4

4,532 views
4,268 views

Published on

Published in: Technology
1 Comment
1 Like
Statistics
Notes
No Downloads
Views
Total views
4,532
On SlideShare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
0
Actions
Shares
0
Downloads
145
Comments
1
Likes
1
Embeds 0
No embeds

No notes for slide

Ceramic Processing 4

  1. 1. 620211 Introduction to Ceramic Engineering Nutthita Chuankrerkkul 4 February 2011
  2. 2. ทบทวน กระบวนการผลิตเซรามิก- การขึ้นรูปโดยอาศัยความเหนียว - Throwing - Jiggering - Extrusion - Powder injection moulding- การหลอแบบ (slip casting)- การหลอเทป (tape casting) 2
  3. 3. ทบทวน กระบวนการผลิตเซรามิก Four categories of shaping processes used for traditional ceramics, compared to water content and pressure required to form the clayM. P. Groover 2011 Principles of Modern Manufacturing 3
  4. 4. 4
  5. 5. หัวขอในการบรรยายการผลิตเซรามิกโดยการอัดแบบ uniaxial die pressing, isostatic pressing (CIP, HIP)การทําผงแหงโดยวิธีพนฝอย (Spray drying)Bayer procesตัวอยางผลิตภัณฑเซรามิกการวิเคราะหและการทดสอบสมบัติ 5
  6. 6. กิจกรรม 6
  7. 7. การอบแหงแบบพนฝอย Spray drying การอบแหงแบบพนฝอย เปนกระบวนการผลิตผงวัสดุที่ประหยัด ทําไดอยางตอเนื่อง ไดผงในปริมาณมาก และมีขนาดคอนขางสม่ําเสมอ ไดผงวัสดุที่มรูปทรงคอนขางกลม ี เหมาะกับการนําไปอัดแบบ เกิดจากการพน สเลอรี – slurry (ของ ผสมที่มีลักษณะเปนสารแขวนลอยที่ผสม อยูในตัวกลางที่เปนของเหลว) เขาไปใน หองอบที่มีการเปาอากาศรอนhttp://www.chec.kt.dtu.dk/Research/Chemical Product Design/Particle technology/Research.aspx 7
  8. 8. เครื่องอบแหงแบบพนฝอย การทํางานของเครื่อง เมือสเลอรีถูกปมดวยแรงดันเขาไปในเครื่องทําละออง จะถูกเรงให ่  ออกมาจากเครื่องทําละอองโดยแตกเปนละอองเล็กๆ และเมือสัมผัสกับ ่ อากาศรอนในหองอบ จะทําใหของเหลวระเหยออกอยางรวดเร็ว เครื่องทําลมรอน หัวพนน้ําดินใหเปนฝอย เครื่องปมน้ําดิน เครื่องทําลมรอน ดิน ถังอบแหง หัวพนน้ําดิน ใหเปนฝอย ถังเก็บ ดินผง ดินผง ดินผง ถังเก็บดินผง เครื่องปมน้ําดิน Co-current Mixed-flowhttp://www.ceramic.lpru.ac.th/files/chap 1.ppt 8
  9. 9. Spray dried granules SEM micrograph of smooth, round, dense granules of alumina SEM micrograph of zinc oxide granules having a “donut” shape High temperature High binder content solids Low solids loadingJames S Reed 1998, Principles of Ceramic Processing 9
  10. 10. การอัดขึ้นรูปแบบทิศทางเดียวhttp://www.metroceramics.com 10
  11. 11. VDO Pressinghttp://www.youtube.com/watch?v=6O3FQ7SI6YcDie pressing (0.42)http://www.youtube.com/watch?v=_0wd8sgNIOgAdvanced Powder Products pressing ofaluminum annular (1.06)http://www.youtube.com/watch?v=-6UHfRXLwGICeramic tiles and how they are made by Ceratec (6.00)
  12. 12. การอัดขึ้นรูปแบบทิศทางเดียว Uniaxial pressing ประกอบดวย 3 ขั้นตอน คือ 1) Die filling 2) Compaction 3) “Green” compact part ejection and removalGreen = unsintered powder compact 12
  13. 13. ปจจัยที่มีผลตอการขึ้นรูปดวยการอัด (๑) • ความชื้นผงดิน ถาความชื้นสูงเกินไปจะทําใหผงดินติด หนาโมลด สําหรับผงดินที่มีความชื้นต่ําเกินไปจะเกิดปญหามุม ยุย มุมบิ่นงาย และเกิด Lamination ไดงายกวา • Grain size distribution สงผลตอการpack ตัวของ green tile ถา การกระจายตัวของผงดินไมเหมาะสมจะทําใหคา density ของ green tile เปลี่ยนแปลงไปสงผลตอการหดตัวของ กระเบื้องหลังเผาhttp://www.thaiceramicsociety.com/pc_press_feature.php 13
  14. 14. ปจจัยที่มีผลตอการขึ้นรูปดวยการอัด (๒) • Pressing pressure ถา pressure สูงจะสงผลให green tile มี density สูง การหดตัวหลังเผาจะมีคาต่ํา ในทาง ตรงขามถา pressure ต่าจะสงผลให density ต่ําลง ํ • การออกแบบโมลด ทําใหความหนาแนนของ green tile ในแตละจุดไมเทากัน สงผลใหมีการหดตัวไมเทากัน ทํา ใหเกิดกระเบื้องราวไดในขณะอบแหงhttp://www.thaiceramicsociety.com/pc_press_feature.php 14
  15. 15. Bayer Process 1) การบด/ผสม บดแรบอกไซต ใหมีขนาดเล็กลง ผสมกับ NaOH 2) การยอย ทําปฏิกิริยาที่อุณหภูมิ และความดันสูง เกิด NaAlO2+ สิ่งเจือปน 3) การทําใหใส สิ่งเจือปนที่เปน red mud ถูกแยกออก 4) การตกตะกอน สารละลาย อะลูมิเนียมไฮดรอกไซด กลายเปนของแข็งสีขาว 5)การเผาไลน้ํา ตะกอนถูกเผา ที่ ~ 1150 oC กลายเปนhttp://www.sherwinalumina.com/process/default.aspx Al2O3 + H2O(ไอน้ํา)http://www.substech.com/dokuwiki/doku.php?id=bayer_process 15
  16. 16. Pycnometer 16
  17. 17. Cold Isostatic Pressingการอัดขึ้นรูปแบบความดันทุกทิศทาง แบงออกเปน 2 ชนิด 1. ชนิดแมแบบสัมผัสกับของเหลวที่สงผานแรงดัน (wet bag isostatic presing) 2. ชนิดแมแบบไมสัมผัสกับของเหลวที่สงผานแรงดัน (dry bag isostatic presing) 17
  18. 18. Cold Isostatic Pressing ขอดี - ไดชิ้นงานที่มีความหนาแนนสม่ําเสมอ - คาใชจายในการผลิต ไมแพงมากนัก - สามารถนําชิ้นงานที่ผานการขึ้นรูปแลว มาอัดเพิมความหนาแนนได ่ ขอจํากัด - อัตราการผลิตคอนขางต่ําความสมบูรณของชิ้นงานจาก wet bag > dry bag 18
  19. 19. Hot Isostatic Pressingการอัดความดันทุกทิศทางแบบรอน ใชกาซเปนตัวกลางสงผานแรง อัดดวยความดัน (~ 100-300 MPa) ที่เทากันจากทุกทิศทางภายใต อุณหภูมิสูงทําใหเกิดพันธะระหวางอนุภาค และลดชองวางระหวางอนุภาคของวัสดุ เกิดผลิตภัณฑที่มีความหนาแนนสูงและสม่ําเสมอใชสําหรับการขึ้นรูปวัสดุผง และชิ้นสวนทางวิศวกรรมสมัยใหม 19
  20. 20. Ceramic Armourhttp://www.azom.com/Details.asp?ArticleID=3658 20
  21. 21. VDO Powder processinghttp://www.youtube.com/watch?v=ET_YJvWQVoABritish Ceramic Tile - Factory Video (4.35)http://www.youtube.com/watch?v=DIT7UILed1oCeramic Armor Used for Batmans Suit – Ceradyne (3.01)Boron Carbide - HP
  22. 22. กระบวนการผลิตเซรามิกProcess Advantages LimitationsJiggering High production rate with automation; Limited to axisymmetric parts; low tooling cost.Extrusion Hollow shapes and small diameters; Parts have constant cross section; limited high production rate. thickness.Powder injection Complex shapes; high production rate. Tooling can be costly.moldingSlip casting Large parts, complex shapes; low Low production rate; limited dimensional equipment cost. accuracy.Dry pressing Close tolerances; high production rate Density variation in parts with high length to with automation. diameter ratios; dies require high abrasive wear resistance; equipment can be costly.Isostatic pressing Uniform density distribution. Equipment can be costly. 22
  23. 23. http://www.mne.eng.psu.ac.th/staff/lek_files/ceramic/home.htm237-341 ENGINEERING CERAMICSเนื้อหา CHAPTER 1 บทนํา กระบวนการเซรามิก และผลิตภัณฑ ตลอดจนการจัดแบงประเภท CHAPTER 2 วัตถุดิบจากแหลงธรรมชาติ และการสังเคราะห CHAPTER 3 เคมีพื้นผิว และสารเติมของกระบวนการ CHAPTER 4 กลศาสตรของอนุภาค และวิทยากระแส CHAPTER 5 กระบวนการลดขนาด การผสม การแยก การลาง และการทําเปนเม็ด CHAPTER 6 กระบวนการขึ้นรูปเซรามิกดวยวิธีตางๆ CHAPTER 7 กระบวนการทําใหแหงและเผา CHAPTER 8 ผลกระทบตอสมบัติของเซรามิก CHAPTER 9 การวิเคราะหสมบัติตางๆของเซรามิก CHAPTER 10 การประยุกตใช 23

×