من التلبيد إلى الطحن الدقيق: كيف يتم إنشاء-قلب مضخة سيراميك عالي الأداء
قلب أي مضخة هو الخرطوشة المخبأة بداخلها. بالنسبة للمستخدمين الذين يقدرون المتانة والتشغيل الهادئ، أصبحت خراطيش المضخات الخزفية خيارًا شائعًا في -المواقع المستقلة المتطورة. على عكس الخراطيش المعدنية،-لا يتم تصنيع الخراطيش الخزفية عالية الأداء باستخدام أدوات القطع. ويتبع تشكيلها وتلبيدها وتشطيبها مسار تصنيع مختلف تمامًا.
يبدأ الأمر بمسحوق ناعم جدًا-من الألومينا أو الزركونيا. تحت المجهر، تكشف الجسيمات عن بنية غير منتظمة إلى حد ما على شكل سلسلة من متعددات السطوح بحجم عادةً بضعة ميكرونات. سيتم خلط المسحوق الجاف مع بعض السائل والذي يمكن تحويله إلى جسم ناعم للتشكيل إذا تمت إضافة كمية مناسبة من المادة الرابطة العضوية والماء منزوع الأيونات، ويتم خلط المواد معًا في مطحنة كروية لساعات. الهدف من القيام بهذه العملية ليس الخلط فحسب، بل أيضًا وضع طبقة رقيقة موحدة فوق كل سطح جسيم. يتم إدخال الملاط الرطب أيضًا في مجفف الرش حيث يقوم الهواء الساخن بإزالة الرطوبة بسرعة ونتيجة لذلك، يتم ترك حبيبات كروية متدفقة حرة دقيقة. إن الكثافة الظاهرية لهذه الحبيبات ومدى جودة تعبئتها أثناء الضغط تحدد بشكل مباشر تجانس الجسم الأخضر.
عادة ما يتم التشكيل عن طريق الضغط الجاف أو الضغط المتوازن. في الضغط الجاف، -يتم تحميل الحبيبات المجففة بالرش في قالب دقيق، ويتم تطبيق الضغط من خلال اللكمات العلوية والسفلية من كلا الاتجاهين على طول منحنى محدد مسبقًا. الخطر الأكثر خطورة في هذه المرحلة هو التصفيح-الشقوق الصغيرة التي تتشكل داخل الجزء إذا تم تحرير الضغط بسرعة كبيرة. هذه العيوب غير المرئية سوف تتسبب في فشل الجزء أثناء التلبيد. بالنسبة للأشكال الأكثر تعقيدًا مثل الدوارات، فإن الضغط المتوازن يعمل بشكل أفضل. يتم إغلاق الحبيبات داخل قالب مرن ويتم غمرها في حجرة سائلة عالية الضغط-، حيث يؤدي الضغط الموحد من جميع الاتجاهات إلى الحصول على جسم أخضر بكثافة أكثر اتساقًا.
في هذه المرحلة، يكون الجسم الأخضر المتشكل هشًا مثل الطباشير. ثم يمر بخطوتين حراريتين: إزالة الربط والتلبيد. يحدث فك الارتباط ببطء عند درجات حرارة منخفضة، مما يسمح للمادة الرابطة العضوية بالتحلل والهروب تدريجيًا من الداخل إلى الخارج. يجب أن يكون معدل التسخين بطيئًا بما يكفي لتنتشر الغازات دون التسبب في ظهور بثور أو شقوق. بعد فك الارتباط، ينتقل الجسم إلى فرن التلبيد، حيث ترتفع درجات الحرارة إلى ما فوق 1600 درجة. في هذا النطاق، يحدث نقل المواد بين جزيئات المسحوق، وتتغير حدود الحبوب، ويتم إزالة المسام أو إغلاقها تدريجيًا. ينكمش الجسم بالكامل بنسبة 15 إلى 20 بالمائة، ويتحول إلى سيراميك صلب وكثيف. إن توحيد هذا الانكماش هو أكبر عقبة فنية هنا. حتى الاختلافات الصغيرة يمكن أن تجعل من المستحيل إنقاذ الجزء في الطحن اللاحق.
تعتبر خرطوشة السيراميك الملبدة صلبة للغاية ولكنها لا تزال بعيدة عن الاستخدام من حيث دقة الأبعاد وتشطيب السطح. يجب أن يتم تأريضها بدقة-باستخدام الأدوات الماسية. يتم طحن الأقطار الخارجية والأوجه النهائية والتجويف الداخلي وأسطح جلوس العمود بشكل تسلسلي على آلات طحن غير مركزية أو تهزهز. نظرًا لأن السيراميك يأتي في المرتبة الثانية بعد الماس من حيث الصلابة، فإن عمق القطع يكون ضحلًا جدًا-في كثير من الأحيان لا يتجاوز بضعة ميكرونات لكل تمريرة-وتحتاج عجلات الطحن إلى الصقل في كثير من الأحيان أكثر مما تحتاج إليه عند طحن المعدن. الهدف ليس مجرد الوصول إلى تفاوتات الأبعاد. يعد النسيج الدقيق للسطح-محددًا أمرًا بالغ الأهمية أيضًا. لا يمكن لطلاء المرآة المصقول تمامًا أن يحتفظ بالماء، مما يجعل بداية الجفاف عرضة للتهيج. تحتوي الخشونة الخاضعة للتحكم على كميات ضئيلة من الماء، مما يوفر تأثير تشحيم حدودي.
بعد الطحن يأتي التنظيف والفحص. يعمل التنظيف بالموجات فوق الصوتية على إزالة حطام الطحن المتبقي من الأسطح والمسام الدقيقة، ثم يتم بعد ذلك فحص كل خرطوشة باستخدام مقاييس هواء عالية الدقة أو أجهزة قياس CMM. تعد استدارة التجويف الداخلي والأسطوانة وتدفق العمود بمثابة فحوصات إلزامية. تنتقل الأجزاء التي تم أخذ عينات منها أيضًا إلى أجهزة اختبار التآكل- المخصصة للتشغيل-، وذلك باستخدام عمليات محاكاة الحياة المتسارعة للتحقق من التوافق الاحتكاكي للزوج المتزاوج.
من المسحوق الخام إلى الخرطوشة النهائية، لا تتم إضافة أي مواد معدنية أو بوليمر. الأمر كله يتعلق بالتحكم في منحنيات درجة الحرارة، وتوزيع الضغط، ومعلمات الطحن. خرطوشة مضخة السيراميك المنتجة من خلال نظام المواد والعمليات هذه تقدم صلابة عالية، معدل تآكل منخفض، ومقاومة كيميائية قوية. يبقى الخلوص بين العمود والتجويف ضمن مواصفات التصميم على المدى الطويل. حتى عند ضخ محاليل حمضية خفيفة أو مياه البحر، فإن الاحتكاك الجاري عند سدادة العمود لا يزيد بشكل ملحوظ بمرور الوقت. بالنسبة إلى بائعي المواقع المستقلين، فإن فهم منطق العملية هذا يوضح سبب تحمل خراطيش السيراميك-عالية الأداء الكثير من الوزن عند اختيار المضخات-منخفضة الضوضاء وطويلة-العمر.
