Процесс зеркальной полировки плунжера из циркониевой керамики

---

Плунжеры из циркониевой керамики широко используются в ключевом оборудовании в медицине, пищевой промышленности, химической и нефтяной отраслях благодаря своей высокой твердости, отличной износостойкости, хорошей химической стабильности и отличной устойчивости к высоким температурам. Однако из-за высокой твердости и хрупкости циркониевой керамики процесс полировки сталкивается со многими проблемами. В этой статье мы подробно рассмотрим процесс зеркальной полировки плунжеров из циркониевой керамики, включая применение традиционных методов и передовых технологий полировки.

Необходимость зеркальной полировки циркониевого керамического плунжера
Хотя циркониевая керамика сама по себе обладает превосходными свойствами, ее первоначально обработанные поверхности все еще имеют определенную шероховатость и мелкие дефекты на микроскопическом уровне. Эти дефекты могут вызвать ряд проблем в условиях высокоскоростного возвратно-поступательного движения плунжера, транспортировки жидкости под высоким давлением и частого контакта с уплотнением, таких как увеличение коэффициента трения, ускорение износа и ухудшение чистоты жидкости. Поэтому процесс зеркальной полировки имеет решающее значение для улучшения характеристик плунжеров из циркониевой керамики.

Полный анализ процесса полировки зеркал

1. Традиционные методы шлифовки и полировки
   При шлифовке и полировке традиционных плунжеров из циркониевой керамики в основном используется свободный абразив. Конкретные этапы включают:
2. Резка заготовок и предварительная формовка: с помощью плоского полировального станка, используя железную пластину для шероховатой обработки, чтобы удалить большую часть припусков на обработку.
3. Тонкая полировка: для тонкой полировки используйте белую ткань, смоченную в абразивной пасте. При относительном движении белой ткани и керамической поверхности абразив в абразивной пасте производит тонкий режущий эффект на керамической поверхности, постепенно уменьшая шероховатость поверхности.
4. Недостатки: Этот метод неэффективен. Для достижения зеркального эффекта на этапе полировки белой тканью обычно требуется от 30 до 40 минут, а эффективность обработки тесно связана с прочностью материала.

(2) Передовая технология полировки

1. Химико-механическая полировка (ХМП)
   Химико-механическая полировка использует комбинированное воздействие коррозии и механического удаления полировочной жидкости для достижения полировки. Химические вещества в полировочной жидкости вступают в химическую реакцию с поверхностью циркониевой керамики, образуя более мягкий реакционный слой. В то же время полировальник перемещается относительно керамической поверхности под определенным давлением, чтобы механически удалить этот реакционный слой. CMP может эффективно уменьшить поверхностные царапины и дефекты и получить сверхплоскую зеркальную поверхность, которая подходит для областей, требующих чрезвычайно высокой точности поверхности.
2. Ультразвуковая полировка
   При ультразвуковой полировке заготовка помещается в суспензию, содержащую абразив, и помещается в ультразвуковое поле. Высокочастотные колебания ультразвуковых волн заставляют абразив производить высокоскоростные, высокоускоренные удары и микрорезы на поверхности заготовки, быстро удаляя микроскопические выступы на поверхности. Этот метод подходит для плунжеров из циркониевой керамики сложной формы и позволяет в определенной степени снизить термическое повреждение при полировке.
3. Высокоскоростное центробежное шлифование и полировка с числовым программным управлением
   С помощью высокоскоростного центробежного шлифовального оборудования с числовым программным управлением керамический плунжер из диоксида циркония и специальная шлифовальная среда помещаются вместе в высокоскоростную вращающуюся шлифовальную камеру. Под действием мощной центробежной силы шлифовальная среда ударяется и трется о поверхность керамического плунжера на чрезвычайно высокой скорости, что позволяет добиться быстрой и равномерной полировки. Этот метод чрезвычайно эффективен и позволяет обрабатывать несколько плунжеров за один раз, что подходит для крупномасштабного производства.
4. Ультразвуковая лазерная полировка
   Ультразвуковая лазерная полировка сочетает в себе преимущества лазерной полировки и ультразвуковой вибрации. При лазерной полировке материал расплавляется под действием лазерного луча высокой плотности, а поднятая на поверхность часть заполняет углубление под действием собственной силы тяжести и поверхностного натяжения для достижения гладкости поверхности. Ультразвуковая вибрация периодически изменяет положение фокуса и диаметр пятна лазерного луча, уменьшая поток, вызванный тепловой капиллярной силой, и дополнительно улучшая эффект полировки. Эксперименты показали, что лазерная полировка с помощью ультразвука может уменьшить шероховатость поверхности циркониевой керамики с 2,479 мкм до 0,477 мкм, при этом скорость уменьшения составляет 80,7%.

(III) Выбор полировочной жидкости
Выбор полировального раствора имеет решающее значение для достижения эффекта полировки. Традиционный полировочный раствор на основе кремнезема имеет низкую эффективность в щелочной среде и легко затвердевает в процессе полировки. Новый тип высокоэффективного полировочного раствора для зеркальной циркониевой керамики контролирует свойства двойного электрического слоя оксидной керамической поверхности с помощью подходящего значения pH, эффективно увлажняя и смягчая твердую оксидную керамическую поверхность. Этот полировочный раствор имеет эффективность полировки до 10 мкм/ч или более в диапазоне pH от 1,5 до 4,5.

IV. Примеры применения процесса зеркальной полировки в промышленности
(1) Медицинская и фармацевтическая промышленность
В плунжерном насосе фармацевтического оборудования поверхность зеркально отполированного плунжера из циркониевой керамики гладкая как зеркало, что исключает возможность попадания остатков лекарств и размножения микроорганизмов, а также обеспечивает точность и стабильность дозировки инфузомата, фасовочного аппарата и другого оборудования при транспортировке жидкого лекарства.
(2) Производство продуктов питания и напитков
В процессе производства продуктов питания и напитков требования к гигиене оборудования практически строгие. Поверхность зеркально отполированного плунжера из циркониевой керамики легко очищается и дезинфицируется, что позволяет избежать налипания загрязнений и бактерий, а также соответствует гигиеническим стандартам пищевого класса.
(3) Химическая и нефтяная промышленность
В химических насосах высокого давления и оборудовании для добычи нефти процесс зеркальной полировки повышает коррозионную стойкость плунжера, делая его поверхность менее восприимчивой к химическому воздействию. В то же время зеркальная поверхность с низким коэффициентом трения снижает потери энергии в средах высокого давления и продлевает цикл технического обслуживания оборудования.

Процесс зеркальной полировки плунжеров из циркониевой керамики является ключевой технологией для улучшения их характеристик и расширения областей применения. Хотя традиционный метод шлифовки и полировки прост, его эффективность низка. Передовые технологии полировки, такие как химико-механическая полировка, ультразвуковая полировка, высокоскоростная центробежная шлифовка и полировка с числовым программным управлением и лазерная полировка с ультразвуковым сопровождением, позволяют значительно повысить эффективность полировки и качество поверхности. В отраслях промышленности с высокими требованиями к гигиене и точности, таких как медицина, производство продуктов питания и напитков, химическая и нефтяная промышленность, плунжеры из циркониевой керамики с зеркальной полировкой показали отличную производительность и большой потенциал применения.