Keramer

Formgivande processer

Primärprocesser

Formning

Vid formningen ges en komponent en önskad geometri. De efterföljande processerna torkning och densifiering kräver att komponenten (grönkroppen) är lämpligt överdimensionerad.

Pressning

Processen: Flera olika varianter av pressning förekommer: Verktygspressning (enaxlig pressning), där pulvret tillåts rinna ner i ett hålrum som efter fyllning utsätts för ett mekaniskt tryck. Efter kompaktering stöts grönkroppen ut. En jämnare tryckfördelning erhålls genom pressning från två håll och genom tillsats av smörjmedel.

Vid kall isostatisk pressning, CIP, placeras pulvret i en polymerkapsel, som utsätts för ett högt yttre hyd-rauliskt tryck via en vätska eller gas. Två varianter av CIP förekommer, dels wet-bag, där en försluten polymerbag nedsänks i en vätska och trycksätts, dels dry-bag, där kapseln är fast monterad i pressen, och där förslutning sker med en stämpel, varefter den trycksätts. Därefter öppnas bagen, grönkroppen avlägsnas, ny påfyllning sker i samma bag, och proceduren upprepas.

het isostatisk pressning, HIP, utnyttjas som formningsmetod, används kapsel av metall eller glas, vari pulvret hälls. Kapseln försluts, varefter den vid hög temperatur utsätts för ett högt yttre gastryck, som via kapseln pressar innehållet till önskad form. Kapseln avlägsnas med olika kemiska och mekaniska metoder. HIP kan även utnyttjas som sintringsteknik för förformade kroppar. Se även nedanstående tabell.
Process Geometri Seriestorlek Exempel
Enaxlig pressning Enkla och plana geometrier Massproduktion Keramiska skär, tättningar
Wet bag Stora komponenter, symmetriska detaljer Korta serier Högspänningsisolatorer
Dry bag Små komponenter, symmetriska detaljer Massproduktion Tändstift

Gjutning

Slamgjutning

Processen: Pulver uppslammas i vatten eller annat lösningsmedel. Halten kerampulver maximeras med bibehållen låg viskositet hos slamman. Slamman hälls i en negativform av gips. Vatten eller lösningsmedel sugs in i gipset genom porsystemets kapillärverkan. Ett skikt bildas på gipsytan. Överskott av slamma avlägsnas, och efter viss tids torkning öppnas gipsformen och formad grönkropp frigörs. Ytterligare torkning föregår sintringen.

Formkostnad: Låg

Seriestorlek: Korta serier, prototyptillverkning

Exempel: Avskiljare för massaindustrin, pumphus

Tryckgjutning är en variant av slamgjutning där slamman utsätts för ett övertryck och pressas in i en gipsform eller porös polymerform. Gjuttiden förkortas högst väsentligt vilket gör att metoden blir attraktiv för massproduktion.

Tejpgjutning

Processen: Tejpgjutning är en formningsmetod speciellt lämplig för framställning av tunna plattor. En slamma liknande den för slamgjutning men som innehåller ett polymersystem, sprids ut på ett horisontellt substrat med hjälp av en rörlig kammare med två knivar på olika höjd, som bestämmer skiktets tjocklek. Efter torkning avlägsnas den flexibla filmen från substratet. Filmen skärs eller lamineras till önskad design före avbränning av processhjälpmedlen. Slutligen sker en sintring.

Geometri: Tunna skikt ( 0,1< t < 5 mm), multipelskikt

Seriestorlek: Massproduktion

Exempel: Substrat för elektrisk utrustning

Plastisk formning

Formsprutning

Processen:. Tekniken kan liknas vid plastsprutning men där fyllmedlet utgörs av kerammaterial.

Geometri: Små komponenter. Komplicerade geometrier.

Seriestorlek: Massproduktion

Exempel: Turborotorer, trådledare, munstycken

Extrudering

Processen: Plastisk kerammassa pressas genom ett munstycke och klipps av i rätta längder. Utnyttjas ofta för lerhaltiga material men kan utnyttjas för konstruktionskeramer generellt om smörj- och/eller bindemedel tillsätts.

Geometri: Långa komponenter, hålformiga, symmetriska

Seriestorlek: Massproduktion

Exempel: Rör, värmeväxlare

Grönbearbetning

Bearbetning av grönkropp eller kompakterad pulvermassa.

Sintring

Sintring är den process i vilken råvarupartiklarna sammanfogas till större korn, porositeten minskar, kroppens densitet ökar, och slutlig form erhålls.

Utan övertryck (PS)

Processen: Sintring vid normaltryck. Kan även utföras i vakuum.

Toleranser: 1 %

Kommentar: Vanligast, generell

Med övertryck

Hetpressning (HP)

Processen: Pressning av pulver eller grönkropp med hjälp av verktyg vid förhöjd temperatur.

Toleranser: 1 %

Kommentar: Begränsad till enkla komponenter.

Het isostatisk pressning (HIP)

Processen: Pressning av pulver eller grönkropp i en kapsel med hjälp av yttre mycket högt tryck.

Toleranser: 0,1 - 0,2 %

Kommentar: Små och stora komponenter, komplicerad geometri, heltäta material, goda toleranser

Gasövertryckssintring (GPS)

Processen: Sintring i tryckkammare för minimering av sönderfallsreaktioner och förhöjd reaktivitet.

Kommentar: Används vid speciella tillfällen (sönderfallsproblem)

Reaktionssintring (RS)

Processen: Pulver av reaktanter reagerar under bildning av ny fas.

Kommentar: Produkten blir porös. Processen används främst för framställning av billigare material med något lägre hållfasthet.

Sekundärprocesser

Bearbetning

Slutlig form och ytfinhet erhålls normalt först efter slutbearbetning. Då keramer är hårda och relativt sprickkänsliga ställs specifika krav på bearbetningen. Se nedanstående tabell.
Bearbetningsmetod Ytfinhet Ra [µm] Kommentar
Diamantslipning 0,005 - 2 Vanligast, under stark utveckling
Ultraljudbearbetning 0,2 - 1,5  
Laserbearbetning ca 1  
Gnistbearbetning 0,5 - 1 Endast för elektriskt ledande keramer
Abrasiv vattenstråleskärning   Mest för kapning

Icke formande processer

Värmebehandling

Ytbehandling

Sammanfogande processer

Fasta förband

Keramer kan fogas med traditionella metoder som limning och lödning. För högtemperaturfogar fordras diffusionsbindning.

Limning mot metall kan göras med oorganiska lim, polyuretanlim, epoxilim och silikonlim. Vid limning över 250 °C fordras oorganiska lim (cement, silikat eller glas). epoxy

Lödning delas upp i mjuklödning för lod med smälttemperatur < 450 °C och hårdlödning för lod med smälttemperatur > 450 °C.

Lösbara förband

Dessa går i bland även under namnet fästelement, om de inte är integrerade i detaljen.
Fästelement räknas som maskinelement, och dessa tas inte upp som sådana i KonstruktörsLotsen.