Ceramic forming techniques
સિરામિક બનાવવાની તકનીકો સિરામિક્સ બનાવવાની રીતો છે, જેનો ઉપયોગ ટેબલવેર જેવા કે ચાના વાસણોથી લઈને કમ્પ્યુટર ભાગો જેવા ઇજનેરી સિરામિક્સ સુધી બધું બનાવવા માટે થાય છે. માટીકામની તકનીકોમાં કુંભારનું ચક્ર, સ્લિપ કાસ્ટિંગ અને અન્ય ઘણા લોકોનો સમાવેશ થાય છે. સિરામિક કાચા માલના પાવડરને જટિલ આકારમાં બનાવવાની પદ્ધતિઓ તકનીકીના ઘણા ક્ષેત્રોમાં ઇચ્છનીય છે. ઉદાહરણ તરીકે, સિરામિક કાચા માલના પાવડરમાંથી હીટ એન્જિન ઘટકો, પુનઃપ્રાપ્તકર્તાઓ જેવા અદ્યતન, ઉચ્ચ-તાપમાનના માળખાકીય ભાગોના ઉત્પાદન માટે આવી પદ્ધતિઓ જરૂરી છે. આ ઉત્પાદન કામગીરી સાથે ઉત્પાદિત લાક્ષણિક ભાગોમાં સ્ટેઈનલેસ સ્ટીલ, બ્રોન્ઝ, જટિલ કટીંગ ટૂલ્સ, પ્લાસ્ટિક મોલ્ડ ટૂલિંગ અને અન્યમાંથી બનેલા ઇમ્પેલર્સનો સમાવેશ થાય છે. ઉપયોગમાં લેવાતી લાક્ષણિક સામગ્રીઓ છેઃ લાકડું, ધાતુ, પાણી, પ્લાસ્ટર, ઇપોક્સી અને એસટીએલ, સિલિકા અને ઝિર્કોનિયા. આ ઉત્પાદન કામગીરી પરિમાણીય સ્થિરતા, સપાટીની ગુણવત્તા, ઘનતા અને એકરૂપતા સાથે સાધનો પ્રદાન કરવા માટે જાણીતી છે. દાખલા તરીકે, સ્લિપ કાસ્ટિંગ પ્રક્રિયા પર કાસ્ટ ભાગ કાચા માલની ઊંચી સાંદ્રતાનો હોય છે જેમાં થોડું એડિટિવ હોય છે, આ એકરૂપતામાં સુધારો કરે છે. પણ, પ્લાસ્ટર મોલ્ડ રેડવામાં આવેલી સ્લિપમાંથી પાણી ખેંચે છે અને મોલ્ડની સપાટી પર કાસ્ટિંગ બનાવે છે. આ ગાઢ કાસ્ટ બનાવે છે. સ્લિપ કાસ્ટિંગ સિરામિક્સ બનાવવા માટે ઘણી રચના તકનીકો છે, પરંતુ એક ઉદાહરણ સ્લિપ કાસ્ટિંગ છે. આ તે જગ્યા છે જ્યાં સ્લિપ અથવા પ્રવાહી માટીને પ્લાસ્ટર મોલ્ડમાં રેડવામાં આવે છે. સ્લિપમાં પાણીને પ્લાસ્ટર મોલ્ડની દિવાલોમાં ખેંચવામાં આવે છે, જે અંદરની બાજુએ નક્કર માટીનું સ્તર છોડી દે છે, જે ઝડપથી સખત બને છે. જ્યારે સૂકાય છે, ત્યારે નક્કર માટી પણ દૂર કરી શકાય છે. સ્લિપ કાસ્ટિંગમાં ઉપયોગમાં લેવાતી સ્લિપને ઘણીવાર એવા પદાર્થ સાથે પ્રવાહી કરવામાં આવે છે જે સ્લિપને નરમ કરવા માટે વધારાના પાણીની જરૂરિયાત ઘટાડે છે (જ્યાં સુધી ક્રેઝિંગની જરૂર ન હોય); આ અતિશય સંકોચનને અટકાવે છે જે ત્યારે થાય છે જ્યારે ઘણું પાણી ધરાવતો ટુકડો સૂકાય છે; બીજો અભિગમ વસ્તુઓને ધીમે ધીમે સૂકવવાનો છે. સ્લિપ-કાસ્ટિંગ પદ્ધતિઓ અન્ય સિરામિક કાસ્ટિંગ તકનીકો, જેમ કે હાઇડ્રોલિક કાસ્ટિંગ પર ઉચ્ચ-શુદ્ધતા સિરામિક કાચા માલના કાસ્ટિંગમાં ઉચ્ચ સપાટીની ગુણવત્તા, ઘનતા અને એકરૂપતા પ્રદાન કરે છે, કારણ કે કાસ્ટ ભાગ ઓછી ઉમેરણો સાથે સિરામિક કાચા માલની વધુ સાંદ્રતા ધરાવે છે. સ્લિપ એ પાણી અથવા આલ્કોહોલ જેવા પ્રવાહીમાં સૂક્ષ્મ કાચા માલના પાવડરનું સસ્પેન્શન છે, જેમાં ડિસ્પર્સન્ટ્સ, સર્ફેક્ટન્ટ્સ અને બાઈન્ડર જેવી ગૌણ સામગ્રીની થોડી માત્રા હોય છે. પોટરી સ્લિપ કાસ્ટિંગ તકનીકો પ્લાસ્ટર બ્લોક અથવા ફ્લાસ્ક મોલ્ડનો ઉપયોગ કરે છે. પ્લાસ્ટર મોલ્ડ રેડવામાં આવેલી સ્લિપમાંથી પાણી ખેંચે છે અને મોલ્ડની સપાટી પર કાસ્ટિંગ બનાવે છે. આ હાનિકારક હવાના અંતરાયોને દૂર કરીને અને અંતિમ સિંટરિંગ પ્રક્રિયામાં સંકોચનને ઘટાડીને ગાઢ કાસ્ટ બનાવે છે. એડિટિવ મેન્યુફેક્ચરિંગ નાના જથ્થામાં જટિલ આકારોના ઉત્પાદન માટે, એડિટિવ મેન્યુફેક્ચરિંગ (એએમ) એક અસરકારક અભિગમ રજૂ કરે છે, અને તે નોંધપાત્ર સંશોધન અને વિકાસનો વિષય છે. પોલિમરીક સામગ્રીના એડિટિવ ઉત્પાદનથી વિપરીત, સિરામિક્સના એએમનો અવકાશ સામગ્રી પ્રક્રિયા પડકારોને કારણે ખૂબ મર્યાદિત રહે છે. સિરામિક્સના એએમ માટે વ્યાવસાયિક રીતે ઉપલબ્ધ સાધનો મોટે ભાગે પાવડરના સ્તર-દર-સ્તર સિંટરિંગ પર આધાર રાખે છે અને ભાગ્યે જ ખર્ચ-અસરકારક હોય છે. જો કે, સિરામિક વસ્તુઓના મશીનિંગમાં મુશ્કેલીઓનો અર્થ એ છે કે એ. એમ. તકનીકો એવી પરિસ્થિતિઓમાં આકર્ષક હોઈ શકે છે જ્યાં ઉત્પાદનનું પ્રમાણ ખૂબ ઓછું હોય અને સ્લિપ કાસ્ટિંગ પદ્ધતિઓ માટે મોલ્ડનું ઉત્પાદન કરી શકાય નહીં. ખાસ કરીને સ્ટીરિયોલિથોગ્રાફી સહિતની તકનીકોનો ઉપયોગ કરીને પ્રીસેરામિક પોલિમરમાંથી સિરામિક્સનું એડિટિવ ઉત્પાદન, ત્યારબાદ પોલિમર વ્યુત્પન્ન સિરામિક્સ મેળવવા માટે પાયરોલિસિસ સાથે, એડિટિવલી ઉત્પાદિત સિરામિક્સના પડકારને પહોંચી વળવા માટે એક ઉભરતા અભિગમને રજૂ કરે છે. સિલિકા, ઝિર્કોનિયા અને અન્ય પ્રત્યાવર્તન સામગ્રીનો ઉપયોગ કરીને સિરામિક શેલ કાસ્ટિંગ તકનીકોનો ઉપયોગ હાલમાં ધાતુના ભાગો ઉદ્યોગ દ્વારા 'નેટ કાસ્ટિંગ' માટે કરવામાં આવે છે, જે પીગળેલા ધાતુના કાસ્ટિંગ માટે ચોકસાઇવાળા શેલ મોલ્ડ બનાવે છે. આ તકનીકમાં મોલ્ડ શેલ સ્તરનું નિર્માણ કરવા માટે ક્રમિક ભીનું ડૂબવું અને સૂકા પાવડર કોટિંગ અથવા સાગોળનો સમાવેશ થાય છે. શેલ કાસ્ટિંગ પદ્ધતિ સામાન્ય રીતે પરિમાણીય સ્થિરતા માટે જાણીતી છે અને તેનો ઉપયોગ એરોસ્પેસ અને પીગળેલા ધાતુના કાસ્ટિંગમાં અન્ય ઉદ્યોગો માટે ઘણી નેટ-કાસ્ટિંગ પ્રક્રિયાઓમાં થાય છે. સ્વચાલિત સુવિધાઓ વૃક્ષો પર બહુવિધ મીણની પેટર્ન, મોટા સ્લરી મિક્સર્સ અને સ્વચાલિત ડૂબકી માટે પ્રવાહી પાવડર બેડનો ઉપયોગ કરે છે. તકનીકી સિરામિક્સ જ્યારે પ્રક્રિયા માટે તૈયાર કરવામાં આવેલા સૂકા પાવડરમાંથી તકનીકી સિરામિક સામગ્રીની રચના કરવામાં આવે છે, ત્યારે જરૂરી આકારમાં રચનાની પદ્ધતિ સામગ્રીની તૈયારીની પદ્ધતિ અને રચવાના ભાગના કદ અને આકાર પર આધારિત હોય છે. સૂકા પાવડરની રચના માટે તૈયાર કરવામાં આવેલી સામગ્રી સામાન્ય રીતે યાંત્રિક અથવા હાઇડ્રોલિક પાવડર કોમ્પેક્ટિંગ પ્રેસમાં "સૂકા" દબાવીને બનાવવામાં આવે છે, જે જરૂરી બળ અને પાવડર ભરવાની ઊંડાઈ માટે પસંદ કરવામાં આવે છે. ડ્રાય પાવડર આપમેળે નોન-ફ્લેક્સિબલ સ્ટીલ અથવા ટંગસ્ટન કાર્બાઇડ ઇન્સર્ટમાં ડાઇમાં વિસર્જિત થાય છે અને પછી પાવડરને ડાઈના આકારમાં કોમ્પેક્ટ કરે છે. જો ભાગ મોટો હોવો જોઈએ અને એકસમાન દબાવેલી ઘનતા માટે યોગ્ય રીતે દબાણ પ્રસારિત કરવામાં અસમર્થ હોય તો આઇસોસ્ટેટિક પ્રેસિંગનો ઉપયોગ કરી શકાય છે. જ્યારે આઇસોસ્ટેટિક રીતે દબાવવામાં આવે છે ત્યારે પાવડર મોલ્ડ તરીકે કામ કરતા લવચીક પટલનો આકાર લે છે, જે દબાવેલા પાવડરનો આકાર અને કદ બનાવે છે. આઇસોસ્ટેટિક પ્રેસ કાં તો સ્પાર્ક પ્લગ અથવા સેન્ડ બ્લાસ્ટ નોઝલ માટે સિરામિક ઇન્સ્યુલેટર જેવા ભાગો માટે હાઇ સ્પીડ, હાઇ આઉટપુટ પ્રકારનાં ઓટોમેટિક પ્રેસ હોઈ શકે છે, અથવા ધીમી ગતિએ કાર્યરત "વેટ બેગ" પ્રેસ હોઈ શકે છે જે કામગીરીમાં વધુ મેન્યુઅલ હોય છે પરંતુ ખાસ કરીને મોટા મશીનેબલ બ્લેન્ક્સ અથવા બ્લેન્ક્સ માટે યોગ્ય હોય છે જે કાપવામાં આવશે અથવા અન્યથા અંતિમ આકાર સુધી ગૌણ કામગીરીમાં રચાય છે. જો તકનીકી સિરામિક ભાગોની જરૂર હોય જ્યાં લંબાઈ અને વ્યાસનો ગુણોત્તર ખૂબ મોટો હોય, તો એક્સટ્રુઝનનો ઉપયોગ કરી શકાય છે. સિરામિક એક્સટ્રુડર્સના બે પ્રકારો છે, જેમાં એક પિસ્ટન પ્રકારનો છે, જેમાં હાઇડ્રોલિક બળ રેમ પર દબાણ કરે છે, જે બદલામાં લોડેડ મટિરિયલ સિલિન્ડર દ્વારા સિરામિકને ડાઇ તરફ અને તેના દ્વારા દબાણ કરે છે, જે એક્સટ્રુડેટ બનાવે છે. એક્સટ્રુડરનો બીજો પ્રકાર સ્ક્રૂ અથવા ઑગર છે, જેમાં સ્ક્રૂ સામગ્રીને ડાઇ તરફ અને તેમાંથી પસાર થવા માટે દબાણ કરે છે જે ફરીથી ભાગને આકાર આપે છે. બંને પ્રકારના એક્સટ્રુઝનમાં પ્રક્રિયામાં સામગ્રીના પ્રવાહને મંજૂરી આપવા અને પ્રેરિત કરવા માટે કાચા માલનું પ્લાસ્ટિકાઇઝેશન કરવું આવશ્યક છે. જટિલ તકનીકી સિરામિક ભાગો સામાન્ય રીતે ઇન્જેક્શન મોલ્ડિંગ પ્રક્રિયા અથવા "હોટ વેક્સ મોલ્ડિંગ" નો ઉપયોગ કરીને રચાય છે. બંને ઉષ્મા સંવેદનશીલ પ્લાસ્ટિસાઈઝર્સ પર આધાર રાખે છે જેથી સામગ્રીને ડાઈમાં વહેવા દે. પછી ડાઇમાંથી દૂર કરવા માટે ભાગને ઝડપથી ઠંડુ કરવામાં આવે છે. સિરામિક ઈન્જેક્શન મોલ્ડિંગ એ પ્લાસ્ટિસાઈઝિંગ માટે વિવિધ પોલિમરનો ઉપયોગ કરીને પ્લાસ્ટિક ઈન્જેક્શન મોલ્ડિંગ જેવું છે. ગરમ મીણના મોલ્ડિંગમાં મોટા ભાગે પેરાફિન મીણનો ઉપયોગ થાય છે. અન્ય તકનીકો હાથ બાંધવાની કેટલીક પરંપરાગત તકનીકો પણ છે, જેમ કે પિંચિંગ, સોફ્ટ સ્લેબ, હાર્ડ સ્લેબ અને કોઇલનું નિર્માણ. અન્ય તકનીકોમાં સામગ્રીના સ્તરો બનાવવા માટે પેપરક્લે સ્લિપ દ્વારા પ્રાણી અથવા કૃત્રિમ ઉન ફાઇબરને થ્રેડિંગનો સમાવેશ થાય છે. પરિણામ સ્વરૂપો પર લપેટી શકાય છે અથવા કાપી શકાય છે, સૂકવી શકાય છે અને પછી પ્રવાહી અને નરમ પેપરક્લે સાથે જોડાઈ શકે છે. સિરામિક સામગ્રીની ખૂબ જ પાતળી શીટ્સ બનાવતી વખતે, "ટેપ કાસ્ટિંગ" નો સામાન્ય રીતે ઉપયોગ થાય છે. આમાં ફરતા વાહક પટ્ટા પર સ્લિપ (જેમાં તેને તાકાત આપવા માટે પોલિમર "બાઈન્ડર" હોય છે) રેડવાનો સમાવેશ થાય છે, અને પછી જાડાઈને સમાયોજિત કરવા માટે તેને સ્થિર "ડૉક્ટર બ્લેડ" હેઠળ પસાર કરે છે. પછી ફરતી કાપલીને હવામાં સૂકવવામાં આવે છે, અને આ રીતે રચાયેલી "ટેપ" ને વાહક પટ્ટામાંથી છાલવામાં આવે છે, લંબચોરસ આકારમાં કાપવામાં આવે છે અને આગળ પ્રક્રિયા કરવામાં આવે છે. વાહક ધાતુના પાવડર સ્તરો સાથે વારાફરતી 100 જેટલા ટેપ સ્તરો ગોઠવી શકાય છે. ત્યારબાદ પોલિમરને દૂર કરવા માટે તેને સિન્ટર ("ફાયર") કરવામાં આવે છે અને આમ "બહુસ્તરીય" કેપેસિટર્સ, સેન્સર વગેરે બનાવવામાં આવે છે. અમેરિકન સિરામિક સોસાયટીના ડી. ડબલ્યુ. રિચરસનના જણાવ્યા અનુસાર, દરરોજ આવા એક અબજથી વધુ કેપેસિટર્સનું ઉત્પાદન થાય છે. (લગભગ 100 સામાન્ય સેલ્યુલર ટેલિફોનમાં હોય છે, અને લગભગ એક હજાર સામાન્ય ઓટોમોબાઇલમાં હોય છે.) જેલ કાસ્ટિંગ એ બીજી તકનીક છે જેનો ઉપયોગ ઇજનેરી સિરામિક્સ બનાવવા માટે થાય છે. સિરામિક મોલ્ડ કાસ્ટિંગ ચકવેર સંદર્ભો માટીકામ સિરામિક સામગ્રી કલાત્મક તકનીકો પણ જુઓ