طراحي و ساخت قالب پرس ايزواستاتيك سرد براي توليد عايق‌هاي سراميكي شمع يك موتور جت به كمك المان محدود

Designe and Fabrication of Cold Isostatic Pressing Mold for Ceramic Insulators of an Aerial Engine Igniter Plug by FEM

وجود سراميك هاي عايق در يك شمع موتور هوايي از اهميت بسزايي برخوردار است. يكي از روش هاي توليد اين سراميك ها، فرآيند پرس ايزواستاتيك سرد (CIP) است. دراين فرآيند با استفاده از اعمال فشار هيدرواستاتيك به سراميك پودر شده كه درون يك ظرف انعطاف پذير قرار دارد، شكل نهايي قطعه بدست مي آيد. در اين مقاله به طراحي و ساخت قالب CIP براي توليد عايق سراميكي يك شمع موتور هوايي J79-17 پرداخته شده است. پس از مهندسي معكوس سراميك شمع اصلي، قالب مورد نظر طراحي شده و به كمك تحليل المان محدود، ابعاد نهايي و مقدار تغيير شكل¬هاي ناشي از بارگزاري محاسبه گرديده است. سپس قالبها از جنس فولاد VCN150 و توسط فرآيند ماشينكاري ساخته شده اند. توسط اين قالب 9 نمونه تحت شرايط مختلف از لحاظ پوشش محافظ، فشار و زمان پرس توليد شده است. نتايج نشان مي‌دهند اصطكاك بين پودر و ديواره قالب در طول فشرده‌سازي، باعث به وجود آمدن تنش پسماند و چگال‌سازي ناهمگن و توليد قطعات معيوب مي گردد. براي كاهش اصطكاك بايد از قالبي با صافي سطح بالا استفاده كرد. افزايش زمان نگهداري باعث بهبود كيفيت ظاهري قطعات شده است. استفاده از پودر نانو سراميك درجه حرارت لازم براي تف‌جوشي را كاهش مي‌دهد.

Ceramic isolator is an important part in air engine spark plug. One of production methods of this ceramics is Cold Isostatic Pressing (CIP). In order to build ceramics with this method, we must use a special machine for ceramic powder compression. In this paper, cold isostatic pressing machine is designed for ceramic insulator of jet engine spark plug and simulated in FEM software and then a mold is fabricated that can tolerate a force more than 350 MPa. Raw material is VCN150 steel. Via this mold 9 specimens were made and exanimated. Results indicate that friction between powder and mold causes residual stresses and imperfect specimen. For decrease friction, mold surface must be smooth. When holding time in mold increase, seeming quality of specimen in good.