Ceramic là gì?
Ceramic hay còn gọi là gốm là một loại vật liệu rắn, vô cơ,… được tạo ra từ nguyên liệu như đất sét, cao lanh và những chất khác. Quá trình sản xuất ra ceramic bao gồm các giai đoạn : tạo hình, sấy khô và nung ở nhiệt độ cao để tăng độ cứng, khả năng chịu nhiệt, có tính cách điện, chống mài mòn vượt trội của vật liệu ceramic.
Gia công ceramic là quá trình xử lý và định hình các nguyên liệu thô thành các sản phẩm gốm sứ hoàn thiện. Đây là một trong những bước trung gian giữa việc chuẩn bị nguyên liệu thô và cho ra một sản phẩm hoàn chỉnh, các bước kỹ thuật như cắt, gọt, mài, đúc, nung,… và có thể phủ một lớp bảo vệ hoặc trang trí. Tùy thuộc vào từng loại mà gia công ceramic, tùy mục đích sử dụng hoặc yêu cầu khách hàng, quy trình gia công có thể đơn giản hay phức tạp.
Gia công Ceramic
Đặc điểm nổi bật của vật liệu ceramic là gì?
- Chống mài mòn: Ceramic có khả năng chống ăn mòn tốt, không bị ảnh hưởng bởi axit hoặc các hóa chất khác, thích hợp ứng dụng trong môi trường có hóa chất, dầu khí hay môi trường khắc nghiệt.
- Độ cứng cao: Có độ cứng vượt trội hơn một số kim loại, giúp chống trầy xước và bền bỉ hơn khi ứng dụng với nhiều môi trường khác nhau.
- Chịu nhiệt tốt: Ceramic có khả năng chịu nhiệt cao, không bị hư hại khi tiếp xúc với môi trường có nhiệt độ cao, do đó thường được ứng dụng trong các ngành công nghiệp.
- Cách điện: Ceramic là một vật liệu không dẫn điện nên được sử dụng rộng rãi trong ngành điện tử và các thiết bị điện cao thế.
- Tính thẩm mỹ cao: Ceramic không chỉ là một loại vật liệu bền bỉ với nhiều tính ứng dụng cao, ceramic còn mang lại nhiều giá trị nghệ thuật và cảm giác hài hòa mà nó mang lại khi được ứng dụng trong trang trí, nội thất.
Phương pháp gia công ceramic phổ biến
Đúc khuôn
Đúc khuôn là phương pháp đổ hỗn hợp ceramic vào khuôn thạch cao hay khuôn nhựa urethane để tạo hình sản phẩm. Sau khi tạo hình, sản phẩm sẽ được lấy ra để sấy khô và nung để tăng độ bền.
Cắt gọt (CNC, Laser, Tia nước)
Kỹ thuật cắt gọt trong gia công ceramic là quá trình loại bỏ vật liệu từ khối ceramic đã nung để đạt được hình dạng, kích thước và bề mặt sản phẩm theo yêu cầu.
- Gia công CNC là một phương pháp sử dụng máy điều khiển bằng máy tính để thực hiện thao tác cắt, mài,…gia công ceramic bằng các dụng cụ kim cương, đáp ứng được nhu cầu về độ chính xác cao.
- Cắt Laser là phương pháp sử dụng nhiệt từ chùm tia laser với mật độ nhiệt cao để tác động lên bề mặt ceramic. Thực hiện thiết kế sản phẩm qua phần mềm trên máy tính và truyền vào máy. Dụng cụ kim sẽ thực hiện cắt, mài ,…. theo lệnh lập trình.
- Cắt tia nước là phương pháp gia công sử dụng tia nước áp suất cao để tác động lên bề mặt vật liệu. Khi tia nước được trộn với hạt mài, có có thể làm mòn và cắt xuyên qua vật liệu ceramic một cách chính xác mà không gây hư hại.
- Gia công phóng điện ( EDM – Electrical Discharge Machining ) là phương pháp gia công cơ khí đặt biệt, sử dụng các tia lửa điện để tách vật liệu. Khi điện áp được áp dụng, các tia lửa điện được tạo ra giữa điện làm nóng chảy vật liệu tại điểm tiếp xúc.
Ứng dụng của ceramic
Ceramic trong truyền thống
Ceramic (gốm) truyền thống nguyên liệu chủ yếu là đất sét, các vật liệu tự nhiên, sau khi được nung ở nhiệt độ cao, nó sẽ trở thành đồ gốm, đồ sứ có độ cứng cao và bền.
Ceramic hiện tại
Ceramic hiện đại nguyên liệu sản xuất không chỉ giới hạn ở đất sét và các nguyên liệu tự nhiên mà còn có các hợp chất vô cơ khác được sản xuất bằng các công nghệ hiện, công nghệ cao bằng các phương pháp tiên tiến như nung ở áp suất cao. Sự phát triển từ những tiến bộ khoa học, phục vụ các ngành công nghiệp, y tế ,… công nghệ tiên tiến.
Tìm hiểu về gia công ceramic và ứng dụng thực tế
Công nghiệp sản xuất linh kiện cơ khí, chế tạo máy
Ceramic được sử dụng trong lĩnh vực cơ khí và chế tạo máy nhờ vào các đặc tính vượt trội như độ cứng cao, chịu nhiệt tốt,… Được sử dụng làm các linh kiện chịu nhiệt như trong động cơ xe, lớp cách điện trong các lò nung, máy biến áp, ổ trục, van, bơm, ống dẫn chịu nhiệt, các linh kiện các điện và chịu nhiệt trong cơ khí, chất lỏng ăn mòn trong các lò luyện kim hay trong ngành dầu khí, hóa chất.
Công nghiệp ô tô
Trong công nghiệp ô tô ceramic được ứng dụng rộng rãi nhờ có nhiều đặc tính vượt trội, chống mài mòn, đặt biệt là trong lượng nhẹ. Linh kiện động cơ như van động cơ, tua-bin tăng áp, thanh truyền, vòng bi ceramic, các bộ phận hệ thống phanh (đĩa phanh, má phanh), bugi, linh kiện xe điện,….Ceramic được ứng dụng để thay thế thép để giảm trọng lượng cà chịu nhiệt cao, tăng hiệu suất đốt cháy và giảm ma sát, chịu được tốc độ cao và nhiệt độ khí thải , giúp cải thiện hiệu suất, độ bền, tăng hiệu suất động cơ và tiết kiệm nhiên liệu.
Gia công sản phẩm Ceramic
Ngành công nghiệp năng lượng
Ceramic kỹ thuật cao đóng vai trò quan trọng trong ngành năng lượng với nhiều đặc tính nổi bật như chịu nhiệt, chống ăn mòn, độ bền cao, có tính cách điện. Nên ceramic trở thành vật liệu lý tưởng trong việc sản xuất các tấm pin năng lượng mặt trời, ống trục trong tuabin gió, vòng bi trong hộp số và trục quay của tuabin gió, các thiết bị trong năng lượng địa nhiệt như ống dẫn địa nhiệt, canh bơm, trục bơm, lớp lót bơm,….Giúp nâng cao hiệu suất và tuổi thọ của thiết bị, giảm các chi phí bảo hành trong các nhà máy năng lượng, góp phần bảo vệ môi trường.
Công nghiệp điện tử, viễn thông
Ceramic được ứng dụng rộng rãi trong sản xuất các linh kiện điện tử, viễn thông và các thiết bị công nghệ cao. Nhờ tính cách điện tốt giúp bảo vệ và ổn định hoạt động của các linh kiện điện tử. Ngoài ra ceramic còn có khả năng chịu nhiệt độ cao phù hợp với các thiết bị hoạt động với công suất cao, tính bán dẫn một số loại ceramic có thể sử dụng trong điện dung và cảm biến. Ứng dụng ceramic trong việc sản xuất các linh kiện điện tử, ống bán dẫn với công suất cao, tụ điện,…., linh kiện viễn thông như anten, lọc sóng vi ba, gốm cách điện trong môi trường vi sóng, các cảm biến áp điện, các linh kiện quang học hay ứng dụng trong vi mạch và bán dẫn như bảng mạch. lớp cách điện, các kết nối chip.
Ngành y tế
Ceramic đóng vai trò quan trọng trong lĩnh vực y tế và chăm sóc sức khỏe nhờ vào độ bền cao, khả năng kháng khuẩn, tính tương thích, không gây phản ứng hóa học trong cơ thể. Nên ceramic được ứng dụng trong cấy ghép y học như thực hiện các khớp xương nhân tạo, cấy ghép xương, ốc vít và tấm cố định xương, trong nha khoa ceramic được sử dụng làm răng sứ, chất hàn răng hay ứng dụng trong các dụng cụ phẫu thuật, thiết bị y tế và các thiết bị đo.
Xây dựng và nội thất
Ceramic được ứng dụng rộng rãi trong trong ốp lát, vật liệu trang trí, vật liệu chịu nhiệt trong xây dựng và nội thất. Ứng dụng ceramic trong xây dựng như gạch ốp lát nền, tường, các thiết bị vệ sinh như bồn rửa, bồn tắm, gạch chống thấm,… Ceramic được dùng trong nội thất và trang trí như bàn ăn, bàn bếp, lò sưởi các vật chịu nhiệt, cách nhiệt.
Gia công ceramic trong tương lai và tác động đến môi trường
Với xu hướng công nghệ phát triển trong tương lai không chỉ tập trung vào hiệu suất và lợi nhuận mà còn có sự phát triển bền vững, tiết kiệm năng lượng và giảm ô nhiễm môi trường và ứng dụng các công nghệ thông minh vào trong sản xuất. Ứng dụng các công nghệ sản xuất tự động hóa vào trong quy trình sản xuất để giảm lỗi sản phẩm và giám sát được chất lượng bằng các thiết bị cảm biến thông minh, tối ưu hóa quy trình sản xuất. Sản xuất các vật liệu tái chế hoặc sinh học bằng các công nghệ in 3D để in các thiết bị, linh kiện. Ứng dụng các công nghệ sản xuất sạch giảm thiểu khí thải, chất thải và sử dụng các năng lượng tái tạo. Thiết kế các sản phẩm và quy trình sản xuất để tái sử dụng giảm chất thải ra môi trường. Tích hợp các nguồn năng lượng sạch như năng lượng mặt trời, gió hoặc địa nhiệt vào quy trình sản xuất.
