ما هو التشكيل بالحقن الخزفي | المزايا والتطبيقات
ما هو تشكيل الحقن الخزفي (CIM)؟
تشكيل الحقن الخزفي (CIM) هو عملية تصنيع متقدمة تُستخدم في العديد من الصناعات لإنتاج قطع خزفية عالية الدقة. مثل تشكيل حقن المعادن (MIM)، تجمع عملية CIM بين قدرات تشكيل الحقن البلاستيكي وعلوم المواد، مما يتيح إنتاج أشكال معقدة يصعب أو يستحيل أو تكون باهظة التكلفة تصنيعها بطرق تقليدية.
خطوات تشغيل تشكيل الحقن الخزفي (CIM)
تحضير الخامة
تبدأ عملية CIM بتحضير خامة خزفية خاصة تتكون من مسحوق خزفي ناعم، مادة رابطة (عادة بوليمر حراري)، وعدة إضافات. يتم اختيار نوع المسحوق الخزفي بناءً على الخصائص المطلوبة للمنتج النهائي، سواء كان ألومينا أو زركونيا أو نيتريد السيليكون أو غيرها من المواد الخزفية.
تصنيع قالب التشكيل بالحقن
قوالب تشكيل الحقن الخزفي هي قوالب ضغط عالي تشبه قوالب تشكيل الحقن البلاستيكي. يتم تصميمها وتصنيعها داخلياً باستخدام تقنيات CAD/CAM، مما يضمن إمكانية تصنيع الجزء الخزفي طبقًا لرسومات التصميم. وتكون التكلفة الأولية لـ CIM مرتفعة نسبيًا بسبب وجود قوالب الحقن، لكن العملية تعتبر الأكثر جدوى من حيث التكلفة عند الإنتاج الكمي لقطع خزفية معقدة.
تحضير مسحوق السيراميك
يتم اختيار مسحوق السيراميك وفقاً لمتطلبات العميل من حيث حجم الحبيبات وشكلها وتوزيعها. ثم يُخلط المسحوق مع روابط وإضافات خاصة تحت ظروف مراقبة بدقة لتحضير خليط صالح للحقن.
تشكيل الحقن
مساحيق السيراميك الملبدة لا تمتلك سيولة أو خصائص التشكيل بالحقن، لكن بعد مزجها مع المادة الرابطة تصبح ذات سيولة ويصبح التشكيل مماثلاً لـعملية الحقن البلاستيكي.
إزالة الرابط والتلبيد
إزالة الرابط والتلبيد: يتم إزالة المادة الرابطة من القطعة المشكلة عن طريق التبخر والتفاعل الطارد للحرارة، ويُترك جزء بسيط منها فقط. تتم عملية التلبيد في جو مؤكسد أو مختزل أو في الفراغ. في النهاية تتقلص القطعة لتشكل جزءًا خزفيًا كثيفًا.
المعالجة النهائية
تتوفر طرق معالجة متنوعة للتطبيقات التي تتطلب جودة سطحية أو دقة أعلى من تلك التي يحققها التلبيد، مثل التشغيل باستخدام CNC للوصول إلى أبعاد دقيقة، أو التلميع أو الطحن لإعطاء لمسة مرآة، أو PVD (الترسيب الفيزيائي للبخار) لإضافة طلاء ملون على أجزاء CIM.
المعدات المستخدمة في CIM
تقدم Neway خدمة تشكيل الحقن الخزفي والتي تتطلب معدات متخصصة تشمل آلات تشكيل الحقن، أفران إزالة الرابط، وأفران التلبيد. تلعب هذه المعدات دورًا حيويًا في ضمان إنتاج قطع خزفية عالية الجودة.
آلات تشكيل الحقن
مثل التشكيل بالحقن البلاستيكي، تضغط آلة الحقن مسحوق السيراميك تحت ضغط عالٍ لملء القوالب. تتطلب هذه الآلات دقة عالية وأجزاء مقاومة للتآكل لتحمل المساحيق الكاشطة.
أفران إزالة الرابط
تستخدم هذه الأفران لإزالة المادة الرابطة من القطعة المشكّلة، لتبقى قطعة خزفية نقية.
أفران التلبيد
تسخن هذه الأفران القطعة لدرجات حرارة عالية لتحقيق الكثافة والقوة النهائية.
تصنيف المواد الخزفية
تتميز المواد الخزفية بنقاط انصهار عالية وصلابة فائقة ومقاومة للأكسدة، وتُستخدم في العديد من التطبيقات. هي مواد غير معدنية وغير عضوية مشتقة من مركبات طبيعية أو صناعية، تُشكّل وتُلبد في درجات حرارة عالية.
السيراميك الكربيدي
المكونات الرئيسية للسيراميك الكربيدي هي الكربيدات وروابطها. تشمل الكربيدات: WC، TiC، TaC، NbC، VC، إلخ؛ والمادة الرابطة غالباً الكوبالت (Co). بالمقارنة مع الفولاذ الأدواتي، يتمتع السيراميك الكربيدي بصلابة عالية (حتى 87~91HRA)، ومتانة حرارية جيدة (مقاومة تآكل ممتازة حول 1000 درجة مئوية)، وتبلغ سرعة القطع كأداة 4~7 مرات ضعف الفولاذ عالي السرعة وعمر الخدمة 5~8 مرات أطول. العيب الرئيسي هو صلابته العالية وهشاشته وصعوبة تشغيله، لذا غالباً ما يُصنع على هيئة شفرات يتم لحامها على حوامل الأدوات. ويستخدم الكربيد في أدوات القطع، والقوالب المختلفة، وقوالب السحب، وقوالب الدرفلة الباردة، وأنواع مختلفة من مثاقب التعدين، وأدوات الجيولوجيا والبترول وغيرها.
السيراميك الهيكلي
المكون الرئيسي لـسيراميك الألومينا هو Al2O3 بنسبة تفوق 45%. يتمتع سيراميك الألومينا بخواص ممتازة مثل مقاومة درجات الحرارة العالية (يمكن استخدامه لفترات طويلة عند 1600℃)، ومقاومة التآكل، وقوة ميكانيكية عالية (2~3 أضعاف الخزف العادي، وأقصاها حتى 5~6 مرات). العيب الرئيسي هو الهشاشة وعدم تحمل التغيرات الحرارية المفاجئة. يُستخدم على نطاق واسع في البوتقات، وشمعات الإشعال، ومواد المقاومة الحرارية العالية، وأغلفة الثرموكوبل، والحلقات المانعة للتسرب، وأيضًا في أدوات القطع والقوالب.
المكون الرئيسي لسيراميك نيتريد السيليكون هو Si3N4، وهو سيراميك عالي الحرارة بخصائص مثل الصلابة العالية ومقاومة التآكل والتآكل الذاتي. معامل التمدد الخطي هو الأصغر بين جميع أنواع السيراميك، وتصل درجة حرارة الخدمة إلى 1400 درجة مئوية. يتمتع بمقاومة ممتازة للتآكل (باستثناء حمض الهيدروفلوريك)، ويقاوم الأحماض والقواعد والمعادن وله عزل كهربائي ممتاز ومقاومة للإشعاع. يمكن استخدامه ككراسي تحميل في درجات حرارة عالية، وحلقات إحكام في الأوساط المسببة للتآكل، وأغلفة الثرموكوبل وأدوات قطع المعادن.
المكون الرئيسي لسيراميك كربيد السيليكون هو SiC، وهو سيراميك عالي القوة والصلابة ومقاوم لدرجات الحرارة العالية. يحافظ على قوة انحناء عالية عند الاستخدام بين 1200~1400 درجة مئوية، ويعد السيراميك الأعلى مقاومة للحرارة. يتمتع سيراميك كربيد السيليكون أيضًا بموصلية حرارية جيدة ومقاومة للأكسدة وتوصيل كهربائي وقوة تحمل صدمات عالية. هو مادة هيكلية ممتازة للاستخدام في درجات حرارة عالية مثل فوهات الصواريخ وأغلفة الثرموكوبل وأنابيب الأفران؛ كما يُستخدم في صنع مبادلات حرارية وعجلات سنفرة ومواد كاشطة بسبب صلابته ومقاومته للتآكل.
المكون الرئيسي لسيراميك نيتريد البورون السداسي هو BN وبنية بلورية سداسية. خواص وبنية النيتريد السداسي قريبة من الجرافيت، لذا يسمى "الجرافيت الأبيض". يتميز بصلابة منخفضة وسهولة التشغيل وخواص تزييت ذاتي، ويمكن استخدامه لصناعة كراسي تحميل ذاتية التزييت عالية الحرارة وقوالب تشكيل الزجاج وغيرها.
السيراميك الوظيفي
يتميز السيراميك الوظيفي بخواص فيزيائية فريدة ويُستخدم في العديد من المجالات. فيما يلي جدول يوضح أهم الأنواع واستخداماتها:
الفئة | الخصائص | المكونات الرئيسية | الاستخدامات |
السيراميك العازل | عزل كهربائي | Al2O3, Mg2SiO4 | قواعد الدوائر المتكاملة |
حراري كهربائي | PbTiO3, BaTiO3 | المقاومات الحرارية | |
كهرباء ضغطية | PbTiO3, LiNbO3 | المذبذبات | |
عازل عالي | BaTiO3 | المكثفات | |
السيراميك البصري | تألق، توهج | زجاج Al2O3CrNd | الليزر |
شفافية الأشعة تحت الحمراء | CaAs, CdTe | نوافذ الأشعة تحت الحمراء | |
شفافية عالية | SiO2 | الألياف البصرية | |
كهربائي لوني | WO3 | شاشات العرض | |
السيراميك المغناطيسي | مغناطيسي لين | ZnFe2O, Fe2O3 | شرائط مغناطيسية، أنوية التردد العالي |
مغناطيسي صلب | SrO, Fe2O3 | مغانط لأجهزة الصوت والأجهزة والمتحكمات | |
السيراميك شبه الموصل | كهرضوئي | CdS, Ca2Sx | الخلايا الشمسية |
درجة حرارة المقاومة | VO2, NiO | حساسات الحرارة | |
انبعاث حراري إلكتروني | LaB6, BaO | انبعاث حراري إلكتروني |
السيراميك الدقيق
برز السيراميك الدقيق ضمن المواد الخزفية بفضل خواصه الممتازة مثل مقاومة الحرارة الفائقة، القوة العالية، وتعدد الوظائف. يشير السيراميك الدقيق إلى الخزفيات عالية الأداء المصنعة من مركبات غير عضوية مكررة وعالية النقاء، والمحضرة من خلال عمليات تحكم دقيقة؛ لذا يسمى أيضًا السيراميك المتقدم أ������������������������������������������������������������� الحديث. يمكن تقسيم السيراميك الدقيق لثلاث فئات رئيسية: الهيكلية، والإلكترونية، والبيوسيراميك.
السيراميك الإلكتروني
ويقصد به السيراميك الوظيفي المستخدم لإنتاج المكونات الإلكترونية والأجزاء الهيكلية للأنظمة الإلكترونية. بالإضافة إلى الخصائص الميكانيكية مثل الصلابة العالية، يتميز هذا السيراميك باستقراره العالي وعدم تأثره بالبيئة، وهي ميزة أساسية للمكونات الإلكترونية، مع تحمله لدرجات الحرارة العالية.
السيراميك الحيوي
السيراميك الحيوي هو مادة خزفية تُستخدم لصنع أو إصلاح أو استبدال أعضاء أو أنسجة من نظام "العظام-العضلات" في جسم الإنسان.
كيف صُنعت غطاء السيراميك الخلفي لهاتف Mi MIX4
تشتهر صناعة الهواتف الذكية بالتطور السريع والابتكار. من أهم التحولات التي شهدناها تطور مواد هيكل الهواتف الذكية، حيث انتقلت من البلاستيك إلى المعدن ثم الزجاج وأخيراً السيراميك. تستعرض هذه المقالة عملية تشكيل الحقن الخزفي (CIM) المستخدمة في تصنيع الغطاء الخلفي لهاتف Mi MIX4 الرائد من شاومي.
أغطية خلفية خزفية للهواتف: مزيج من الجمال والمتانة
حازت الأغطية الخلفية الخزفية على شعبية واسعة مؤخراً لجمالها ومتانتها. كانت شاومي من أوائل الشركات التي أدخلت عملية "السيراميك ثلاثي الأبعاد" بهاتف Mi 5 الرائد، والذي توفر باللونين الأسود والأبيض الخزفيين.
تطور مواد هيكل الهاتف: رحلة نحو الابتكار
شهدت مواد الهياكل تطورًا سريعًا؛ ففي أقل من عقد انتقلنا من البلاستيك إلى المعدن والزجاج. مؤخرًا، أصبح الهيكل السيراميكي - الممكن بفضل تقنية CIM وقوالب الحقن المتخصصة - يحوز حصة متزايدة في السوق، مدفوعًا بالحاجة لتصاميم أكثر متانة وجاذبية وابتكارًا.
شاومي والتقنية الخزفية: الريادة في التغيير
لعبت شاومي دورًا محورياً في تطوير التقنية الخزفية في صناعة الهواتف الذكية، حيث سجلت العديد من براءات الاختراع في المجال ونجحت في خفض تكلفة إنتاج الأغطية السيراميكية. ورغم أن الاستثمار الأولي كان كبيرًا ولم تحقق سوى نسبة قليلة من المنتجات معايير الجودة، إلا أن شاومي واصلت الابتكار وتحسين عملية تصنيع الأغطية الخزفية.
قطع خزفية عالية الجودة: مستقبل تصميم الهواتف الذكية
أصبح إنتاج القطع الخزفية عالية الجودة مثل الزركونيا والألومينا أمرًا أساسيًا في صناعة الهواتف الذكية. تُستخدم هذه المواد في إنتاج صفائح خزفية متعددة ال�بق�ت، ي�م من�ا تص�يع أ�طي� �له�ات� �لخ�في�. و�تي� �مل�ة ال�صن�ع ال�لو�، ال�ي تت�من ت�بي�اً م�قداً، ابتكار تصاميم خزفية مخصصة تجمع بين المتانة والجمال.
لقد أحدث تشكيل الحقن الخزفي ثورة في الصناعة، إذ أتاح إنتاج أغطية خلفية عالية الجودة والمتانة والجاذبية البصرية. ومع استمرار التطور الصناعي، من المتوقع أن نشهد مزيدًا من الابتكارات في تصميم وإنتاج قطع الهواتف السيراميكية.
عملية تصنيع الأغطية الخلفية الخزفية
تتسم عملية تصنيع الأغطية الخلفية الخزفية بالتعقيد وتشتمل على عدة مراحل، من أبرزها تكديس صفائح السيراميك.
تكديس صفائح السيراميك
غطاء الهاتف الخزفي ليس مصنوعاً من قطعة واحدة بل يتكون من عدة طبقات. وينطبق ذلك بشكل خاص على الأغطية الملونة، حيث يتم تكديس الصفائح الملونة مع الصفائح البيضاء لتحقيق قوة ومتانة فائقة.
دور السيراميك الأبيض والملون
يلعب استخدام الصفائح البيضاء والملونة دورًا مهمًا في جمال الهاتف. قبل ظهور الهياكل الملونة، كان اللونان الأبيض والأسود هما السائدان. مؤخرًا، كثفت شاومي جهودها في تطوير ألوان جديدة مثل الأخضر الزمردي لهاتف MIX2S (إصدار الفن الدونهواني) والأزرق الياقوتي لـ MIX3.
عملية التلبيد
تُعد عملية التلبيد خطوة حاسمة، حيث يتم تسخين الصفائح الخزفية ضمن درجات حرارة وأوقات محددة لزيادة كثافة الجسيمات وتقليل سماكة الغطاء. وتساعد هذه العملية أيضًا في إزالة الرطوبة والمواد العضوية أو المتطايرة، مما يزيد من كثافة ومتانة الغطاء.
تكاليف تشكيل الحقن الخزفي
التكلفة الأولية لعملية CIM مرتفعة نسبيًا وتشمل تكلفة القالب، تكاليف الحقن، إزالة الرابط، التلبيد، الأيدي العاملة، فحص الجودة، إلخ.
مستقبل السيراميك في صناعة الهواتف الذكية
من المتوقع أن يزداد استخدام السيراميك في صناعة الهواتف الذكية. فهو يوفر مزايا على المواد التقليدية مثل عدم التأثير على الموجات الكهرومغناطيسية، مما يجعله مثالياً للاتصال اللاسلكي، فضلاً عن ملمسه الفريد وجاذبيته البصرية التي تلبي احتياجات العملاء المتميزين.
علاوة على ذلك، فإن إمكانية توفير مزيد من الألوان والتصاميم كبيرة. قدمت شاومي بالفعل خيارات ألوان متعددة لأغطيتها الخزفية، ومن المتوقع أن نشهد المزيد من التصاميم والألوان المبتكرة مستقبلاً.
دور السيراميك في الأجهز� �ل�لكتر�نية ال�خ�ى
ل� �ق�صر �ط�يقات التقن�ة ا�خ�فية على ا�هوات� �ل�كية فح�ب� �ل ي�كن �ست�د�مه� أي�ا� �ي أ�هزة MP3 وMP4 والكاميرات ومكبرات الصوت الذكية. ومع تطور التقنية وانخفاض تكلفتها، من المتوقع أن تحتوي الأجهزة الإلكترونية الأخرى على المزيد من المكونات الخزفية.
لماذا تختار Neway
على مدى أكثر من 30 عامًا، كانت Neway شريكًا موثوقًا في تصنيع القطع غير القياسية، وتقدم مجموعة واسعة من الخدمات مثل تشكيل الحقن المعدني والخزفي والبلاستيكي، الصب الدقيق، تصنيع الصفائح المعدنية، والتصنيع السريع للنماذج الأولية. بفضل خبرتنا الطويلة وكفاءتنا، نُقدّم باستمرار نتائج استثنائية تلبي أعلى معايير الصناعة. التزامنا بالجودة، والتقنية الحديثة، والأسعار التنافسية يجعلنا الشريك المثالي للشركات الباحثة عن حلول تصنيع موثوقة وفعالة من حيث التكلفة. عرض خاص لعام 2023، يمكن للعملاء الجدد الحصول على خصم 20% على أول طلب، وهي فرصة ممتازة لتجربة خدماتنا المتميزة بسعر أقل. تعاون مع Neway وارتقِ بعمليات التصنيع لديك إلى مستوى جديد.
