Introduction du procédé de formation des résistances à l'oxyde de zinc
Sélectionner l'équipement de processus de moulage
Les résistances à oxyde de zinc sont généralement moulées par compression à l'aide de presses hydrauliques unidirectionnelles ou bidirectionnelles. La compression unidirectionnelle signifie que le moule pénètre dans la cavité sous l'action d'une seule pression latérale. Lors de la compression bidirectionnelle, les moteurs de compression supérieur et inférieur pressurisent simultanément la matrice, et les deux matrices compriment la poudre depuis les deux extrémités de la cavité. La densité du corps cru présente une distribution trapézoïdale, mais la section centrale du corps cru forme une surface de coupe, et la distribution de densité a une structure en haltère, avec une densité minimale au centre et maximale aux extrémités. Par conséquent, lors de l'utilisation de cette presse, le procédé de moulage doit être choisi avec soin. Les feuilles de résistances à oxyde de zinc à gradient élevé sont généralement moulées par compression à l'aide d'une presse bidirectionnelle. La presse associée à la presse hydraulique de formage traditionnelle est une presse à pression verticale. Elle actionne un piston de haut en bas, comprime le matériau granulé, maintient la pression pendant 15 secondes, puis utilise une force d'extraction élevée pour ramener le poinçon. De ce fait, la surface de la pièce brute est facilement endommagée. La nouvelle presse hydraulique de moulage de poudre entièrement automatique à quatre colonnes permet de contrôler le taux de compression et l'augmentation de densité de la poudre dans le manchon de la matrice par pressage à sec, et de réduire la vitesse de compression afin d'éliminer les bulles d'air présentes dans la pièce. Par conséquent, cette presse bidirectionnelle est devenue l'équipement principal du procédé actuel de fabrication des résistances à l'oxyde de zinc.
Procédés de moulage
1. Moulage par pression à sec. Le procédé de fabrication des feuilles résistives en oxyde de zinc consiste principalement en un pressage à sec, suivi d'un frittage. Lors du pressage, les matrices supérieure et inférieure compriment la poudre granulée, réorganisent les particules, vident les pores entre elles et réduisent l'énergie de surface. Pour certaines céramiques spécialement formulées, la compacité et la croissance des grains sont affectées lors du moulage, ce qui influe sur le gradient de potentiel et le coefficient non linéaire de la feuille résistive. Il est donc impossible de les modifier malgré l'augmentation de la densité de moulage.
Par conséquent, le procédé de formage est une étape cruciale pour la fabrication des résistances à l'oxyde de zinc. Le principe de base du pressage à sec consiste à injecter un matériau granulé, préalablement humidifié, dans le moule d'une presse hydraulique. Sous l'action de la force hydraulique, les matrices supérieure et inférieure se déplacent lentement, le gaz est évacué, puis, une fois la pression stabilisée, la poudre dispersée et compactée est pressée pour former l'ébauche de la plaque résistive souhaitée.
2. Les paramètres clés du processus de moulage. Le procédé de moulage par compression est déterminé par la densité relative de la pièce crue et la courbe de pressage. La densité relative est une donnée essentielle, car elle permet de caractériser les propriétés de la pièce crue après la formation de la feuille de résistance. La courbe de pressage est elle-même déterminée à partir de la densité relative. Sous l'effet de la pression appliquée, les zones de moindre densité se déforment légèrement lors du réarrangement et de la fixation des granulés. Cependant, lorsque la pression atteint une certaine valeur, l'espace entre les particules disparaît presque complètement et la densité relative se stabilise. Des variations de densité subsistent toujours dans la pièce crue, dues à un remplissage irrégulier du moule et à un manque de contrôle pendant le pressage.
3. Contrôle du processus de moulage. Le réglage du programme de pressage permet de contrôler le taux de compression lors du moulage de la pièce défectueuse. Il convient donc de paramétrer judicieusement le temps de décompression, le nombre de cycles de décompression, ainsi que la pression et le délai de décompression en fonction des dimensions de la pièce. Si le programme de pressage prévoit deux cycles de décompression et trois cycles de compression, la pression doit être initialement minimale, puis augmentée progressivement lors des deux compressions suivantes.
Lors de l'adoption de cette procédure, la première pressurisation et compression vise principalement à éliminer l'air contenu dans l'espace entre les particules de poudre. La deuxième compression permet d'évacuer l'air expulsé lors du processus de déformation par compression des particules. La troisième compression expulse l'air produit lors du broyage et du compactage des particules. Durant ces trois compressions, il est crucial de contrôler la force de pressurisation et le degré de compression de la pièce crue dans le manchon du moule, afin de maîtriser l'augmentation de densité relative. Lors de la dernière pressurisation, il est particulièrement important de veiller à une évacuation d'air optimale. Un contrôle insuffisant pourrait entraîner la formation d'une couche d'air. Pour garantir une évacuation complète de l'air, il est conseillé de faire descendre le manchon du moule de 3 à 5 mm lors de cette dernière pressurisation, favorisant ainsi une évacuation d'air fluide. Afin d'éviter la formation d'une couche d'air intermédiaire, il est essentiel de contrôler la vitesse de pressurisation. Le programme maximal ralentit la vitesse de pressurisation. Lorsque la matrice supérieure est en contact avec la poudre, la vitesse de descente de la matrice supérieure doit être réduite autant que possible à 3-5 mm/s, et le délai de pressurisation doit être réglé à 3 s pour garantir un temps de décompression et d'évacuation suffisant.
Afin de réduire l'apparition de faibles densités linéaires au centre de la pièce, il est possible de les contrôler en augmentant le nombre de cycles d'évacuation et le temps de maintien de la pression. L'objectif est de garantir un temps de compression suffisant, un déplacement complet de la poudre et un équilibre entre la densité au centre et aux extrémités de la pièce crue. Lors du pressage à sec, le déplacement des granulés doit être ralenti à mesure que la taille de la pièce formée augmente, afin de favoriser l'évacuation des particules et le transfert de pression. La vitesse de déplacement du piston est de 3 à 5 mm/s, et le temps d'évacuation pour la dépressurisation après chaque pressurisation doit être de 2 à 3 secondes. La pression finale est maintenue afin de permettre le transfert des contraintes dans la pièce crue. En particulier, si la différence de densité de la pièce crue augmente en raison d'une vitesse de pressage excessive, l'allongement du temps de maintien permet de réduire l'impact négatif de cette différence de densité.
Le procédé de fabrication des feuilles de résistance en oxyde de zinc influe directement sur leurs paramètres de performance électrique et détermine la qualité de ces feuilles. Actuellement, les exigences relatives aux résistances à oxyde de zinc dans les systèmes électriques sont en constante amélioration. Le procédé et l'équipement de moulage par pressage à sec bidirectionnel sont utilisés pour le pressage, ce qui permet de mieux garantir la qualité des résistances à oxyde de zinc, d'éviter certains défauts inhérents au procédé et d'assurer ainsi la qualité des feuilles de résistance à oxyde de zinc.