Processo di lucidatura a specchio del pistone in ceramica di zirconia

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I pistoni in ceramica di zirconio sono ampiamente utilizzati in apparecchiature chiave nei settori medico, alimentare e delle bevande, chimico e petrolifero grazie alla loro elevata durezza, all'eccellente resistenza all'usura, alla buona stabilità chimica e all'ottima resistenza alle alte temperature. Tuttavia, l'elevata durezza e la fragilità della ceramica di zirconio fanno sì che il processo di lucidatura debba affrontare molte sfide. Questo articolo presenterà in dettaglio il processo di lucidatura a specchio degli stantuffi in ceramica di zirconio, includendo l'applicazione di metodi tradizionali e di tecniche di lucidatura avanzate.

Necessità della lucidatura a specchio dello stantuffo in ceramica zirconia
Sebbene le ceramiche di zirconio abbiano di per sé proprietà eccellenti, le loro superfici originali lavorate presentano ancora alcune rugosità e piccoli difetti a livello microscopico. Questi difetti possono causare una serie di problemi in condizioni di movimento alternativo ad alta velocità dello stantuffo, trasporto di fluidi ad alta pressione e contatto frequente con la guarnizione, come l'aumento del coefficiente di attrito, l'accelerazione dell'usura e l'alterazione della purezza del fluido. Pertanto, il processo di lucidatura a specchio è fondamentale per migliorare le prestazioni degli stantuffi in ceramica di zirconio.

Analisi completa del processo di lucidatura degli specchi

1. Metodi tradizionali di rettifica e lucidatura
   La rettifica e la lucidatura dei tradizionali pistoni in ceramica di zirconio adottano principalmente un abrasivo libero. Le fasi specifiche comprendono:
2. Taglio del pezzo grezzo e formatura preliminare: con l'ausilio di una macchina di lucidatura piana, utilizzando una piastra di ferro per il trattamento di irruvidimento per rimuovere la maggior parte delle indennità di lavorazione.
3. Lucidatura fine: sostituire con un panno bianco immerso in una pasta abrasiva per la lucidatura fine. Sotto il movimento relativo del panno bianco e della superficie ceramica, l'abrasivo contenuto nella pasta abrasiva produce un effetto di taglio fine sulla superficie ceramica, riducendo gradualmente la rugosità della superficie.
4. Svantaggi: Questo metodo è poco efficiente. La fase di lucidatura con panno bianco richiede solitamente 30-40 minuti per ottenere un effetto a specchio e l'efficienza della lavorazione è strettamente correlata alla tenacità del materiale.

(2) Tecnologia di lucidatura avanzata

1. Lucidatura chimico-meccanica (CMP)
   La lucidatura chimico-meccanica sfrutta l'effetto combinato della corrosione e della rimozione meccanica del liquido di lucidatura per ottenere la lucidatura. Le sostanze chimiche contenute nel liquido di lucidatura reagiscono chimicamente con la superficie della ceramica di zirconio formando uno strato di reazione più morbido. Allo stesso tempo, il tampone di lucidatura si muove rispetto alla superficie della ceramica sotto una certa pressione per rimuovere meccanicamente questo strato di reazione. La CMP è in grado di ridurre efficacemente i graffi e i difetti superficiali e di ottenere una superficie a specchio ultrapiatta, adatta ai settori che richiedono una precisione superficiale estremamente elevata.
2. Lucidatura a ultrasuoni
   La lucidatura a ultrasuoni inserisce il pezzo in una sospensione contenente abrasivo e lo pone in un campo di ultrasuoni. L'oscillazione ad alta frequenza delle onde ultrasoniche fa sì che l'abrasivo produca un impatto ad alta velocità e ad alta accelerazione e un microtaglio sulla superficie del pezzo, rimuovendo rapidamente le sporgenze microscopiche sulla superficie. Questo metodo è adatto a pistoni in ceramica di zirconio di forma complessa e può ridurre in una certa misura i danni termici durante la lucidatura.
3. Smerigliatura e lucidatura centrifuga ad alta velocità con controllo numerico
   Con l'ausilio di un'apparecchiatura di rettifica centrifuga ad alta velocità a controllo numerico, lo stantuffo in ceramica di zirconio e lo speciale mezzo di rettifica sono collocati insieme nella camera di rettifica rotante ad alta velocità. Sotto l'azione di una forte forza centrifuga, il mezzo di macinazione colpisce e sfrega la superficie del pistone in ceramica a una velocità estremamente elevata per ottenere una lucidatura rapida e uniforme. Questo metodo è estremamente efficiente e può lavorare più pistoni contemporaneamente, il che è adatto alle esigenze di produzione su larga scala.
4. Lucidatura laser assistita da ultrasuoni
   La lucidatura laser assistita da ultrasuoni combina i vantaggi della lucidatura laser e della vibrazione ultrasonica. La lucidatura laser fonde il materiale attraverso un raggio laser ad alta densità energetica, e la parte sollevata in superficie riempie la parte incassata sotto l'azione della propria gravità e della tensione superficiale per ottenere la levigatezza della superficie. La vibrazione a ultrasuoni modifica periodicamente la posizione di messa a fuoco e il diametro del punto del raggio laser, riducendo il flusso causato dalla forza capillare termica e migliorando ulteriormente l'effetto di lucidatura. Gli esperimenti dimostrano che la lucidatura laser assistita da ultrasuoni può ridurre la rugosità superficiale della ceramica di zirconio da 2,479 μm a 0,477 μm, con un tasso di riduzione di 80,7%.

(III) Selezione del liquido di lucidatura
La scelta della soluzione di lucidatura è fondamentale per l'effetto di lucidatura. La soluzione di lucidatura tradizionale a base di sol di silice ha una bassa efficienza in ambiente alcalino ed è facile che si indurisca durante il processo di lucidatura. Un nuovo tipo di soluzione di lucidatura per ceramica a specchio ad alta efficienza controlla le proprietà del doppio strato elettrico della superficie ceramica ossidata attraverso un valore di pH adeguato, idratando e ammorbidendo efficacemente la superficie dura dell'ossido ceramico. Questa soluzione di lucidatura ha un'efficienza di lucidatura fino a 10 μm/h o più nell'intervallo di pH da 1,5 a 4,5.

IV. Esempi di applicazione industriale del processo di lucidatura a specchio
(1) L'industria medica e farmaceutica
Nella pompa a stantuffo delle apparecchiature farmaceutiche, la superficie dello stantuffo in ceramica zirconia lucidata a specchio è liscia come uno specchio, il che elimina la possibilità di residui di farmaci e di crescita microbica e garantisce l'accuratezza e la stabilità del dosaggio di infusori, riempitrici e altre apparecchiature durante il trasporto del farmaco liquido.
(2) Lavorazione di alimenti e bevande
Nel processo di produzione di alimenti e bevande, i requisiti per l'igiene delle apparecchiature sono molto severi. La superficie dello stantuffo in ceramica di zirconio lucidato a specchio è facile da pulire e disinfettare, evitando l'adesione di impurità e batteri e soddisfacendo gli standard di igiene alimentare.
(3) Industrie chimiche e petrolifere
Nelle pompe chimiche ad alta pressione e nelle apparecchiature per l'estrazione del petrolio, il processo di lucidatura a specchio migliora la resistenza alla corrosione del pistone, rendendo la sua superficie meno suscettibile agli attacchi chimici. Allo stesso tempo, la superficie a specchio a basso attrito riduce la perdita di energia in ambienti ad alta pressione e prolunga il ciclo di manutenzione dell'apparecchiatura.

Il processo di lucidatura a specchio dei pistoni in ceramica di zirconio è una tecnologia chiave per migliorarne le prestazioni e ampliarne i campi di applicazione. Sebbene il metodo tradizionale di rettifica e lucidatura sia semplice, l'efficienza è bassa. Tecnologie di lucidatura avanzate come la lucidatura meccanica chimica, la lucidatura a ultrasuoni, la rettifica e la lucidatura centrifuga ad alta velocità a controllo numerico e la lucidatura laser assistita da ultrasuoni possono migliorare significativamente l'efficienza della lucidatura e la qualità della superficie. Nei settori con elevati requisiti di igiene e precisione, come quello medico, alimentare e delle bevande, chimico e petrolifero, i pistoni in ceramica di zirconio lucidati a specchio hanno dimostrato prestazioni eccellenti e un grande potenziale di applicazione.