수동 유압 프레스는 Al2O3-ZrO2 세라믹 절삭 공구 제조에서 필수적인 사전 성형 도구 역할을 합니다. 주요 목적은 기계적 압력을 가하여 느슨한 혼합 분말을 그린 바디라고 하는 반고체 기하학적 모양으로 변환하는 것입니다.
수동 프레스는 공구의 밀도를 최종적으로 결정하지는 않지만, "구조적 프로토타입"을 만듭니다. 예비 압력을 가함으로써 분말이 고급 이차 소결 공정을 거칠 만큼 충분히 응집되고 안정적인지 확인합니다.
분말을 구조로 변환
기계적 입자 재배열
혼합된 세라믹 분말을 처음 다이에 넣으면 입자가 느슨하고 상당한 간극으로 분리됩니다. 수동 프레스는 정적 압력(종종 수 톤)을 가하여 이러한 입자를 재배열합니다. 이 기계적 힘은 초기 공극을 제거하고 입자 간의 기본 접촉을 설정합니다.
기하학적 모양 정의
고성능 절삭 공구는 정밀한 형상이 필요합니다. 수동 유압 프레스는 단단한 다이를 사용하여 느슨한 분말을 이 특정 모양으로 성형합니다. 이 단계는 최종 소결 전에 공구의 물리적 치수를 설정합니다.
초기 밀도 설정
프레스는 일반적으로 예비 밀도 수준을 달성하기 위해 20MPa와 같은 축 방향 압력을 가합니다. 이는 휘발성 분말 혼합물을 응집력 있는 고체로 변환합니다. 완전히 밀집되지는 않았지만, 이 상태는 재료가 자체 무게를 지탱하는 데 중요합니다.
"그린 바디"의 필요성
취급 강도 생성
느슨한 분말은 혼합물을 방해하지 않고 운반하거나 조작하기 어렵습니다. 압축 공정을 통해 기계적 강도가 충분하여 취급할 수 있는 그린 바디가 생성됩니다. 이를 통해 작업자는 부서질 위험 없이 다음 제조 단계로 부품을 옮길 수 있습니다.
이차 가공 가능
고성능 세라믹은 일반적으로 절삭 공구에 필요한 극도의 밀도 균일성을 달성하기 위해 냉간 등방압축(CIP)이 필요합니다. 수동 프레스는 이를 위한 필수적인 준비 단계 역할을 합니다. CIP 공정(300MPa와 같은 압력)이 나중에 더 압축할 수 있는 물리적 기초 또는 "프로토타입"을 제공합니다.
절충점 이해
단축 압축 대 등방압축
수동 유압 프레스는 일반적으로 단축 압축(한 방향, 보통 위에서 아래로)을 가합니다. 이는 재료가 펀치 면 근처에서 더 밀집되고 중앙에서 덜 밀집되는 밀도 기울기를 생성할 수 있습니다. 이러한 불균일성 때문에 수동 프레스는 고응력 공구의 *유일한* 성형 단계로는 거의 충분하지 않습니다.
예비 밀도 대 최종 밀도
수동 실험실 프레스에서 가해지는 압력은 안정적인 형태를 만들지만, 밀집되고 결함 없는 형태는 만들지 못합니다. 이 방법만 사용하면 소결 중에 응력 집중이나 결함이 발생할 가능성이 높습니다. 이는 냉간 등방압축을 위해 재료를 준비하는 단계별 공정으로 엄격하게 간주되어야 합니다.
공정에 대한 올바른 선택
수동 유압 프레스는 마무리 도구가 아니라 준비 도구입니다. 최종 재료 특성이 아닌 형상을 정의하는 데 사용하십시오.
- 형상 정의가 주요 초점인 경우: 수동 프레스를 사용하여 다이를 사용하여 절삭 공구의 특정 모양을 고정하십시오.
- 구조적 무결성이 주요 초점인 경우: 수동 프레스를 사용하여 냉간 등방압축(CIP)에 필요한 취급을 견딜 수 있을 만큼 안정적인 그린 바디를 만드십시오.
수동 유압 프레스는 휘발성 느슨한 분말을 다루기 쉬운 고체로 변환하는 다리 역할을 하여 세라믹 공구에 궁극적인 내구성을 부여하는 고압 처리를 가능하게 합니다.
요약 표:
| 단계 | 기능 | 결과 |
|---|---|---|
| 분말 압축 | 기계적 입자 재배열 | 공극 및 보이드 제거 |
| 형상 정의 | 단단한 다이 성형 | 예비 공구 모양 설정 |
| 그린 바디 형성 | 저압 축 압축 | 운반을 위한 취급 강도 생성 |
| 이차 준비 | CIP를 위한 사전 성형 | 300MPa 소결을 위한 구조 준비 |
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참고문헌
- A.B. Hadzley, Mahmoud Naim. Effect of sintering temperature on density, hardness and tool wear for alumina-zirconia cutting tool. DOI: 10.15282/jmes.13.1.2019.21.0391
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