专利名称：含氧感知器的陶瓷感测头成形制造方法
技术领域：
本发明涉及一种含氧感知器的陶瓷感测头成形制造方法，其具有简化工艺，成型快速，降低制造成本，提高产能，以及制出制品可靠度高等优点。
上述陶瓷感测头1’在温度高达300度以上时会产生变化，能将废气中的含氧正离子吸收而产生电压信号，然而，此陶瓷感应头1’以氧化锆材质制成圆锥中空柱体，以增加气体的密封性及产品的组装性，且在产品实测位置上能减少废气的热冲击及增加使用寿命，所以陶瓷感测头1’为整个含氧感知器的关键性零件，其制出品质直接影响到含氧感知器对排放废气含氧量的侦测精度。
目前陶瓷感测头采用冷均压成型或射出成型两种方式制出。但以冷均压成型制出而言，虽能维持陶瓷感应头品质的稳定性，但机器设备成本昂贵，成型速度慢，模具成本与附属周边设备维修保养不易且成本高，以及成型出的制品会产生毛边，产品工艺上需多一道车毛边的二次加工程序。而以射出成型而言，其所制出陶瓷感测头制造成本高，且需在氧化锆中加入许多有机添加物以增加其结合性，所以在成形后陶瓷感应头再进行高温烧结时，会因其有机物燃烧残留较大孔隙且产生收缩现象，使陶瓷感测头整体组织致密度不足，相对于所成型的整体结构强度就会稍嫌不足，严重的甚至会产生龟裂现象，所制出品质良好率低。故陶瓷感测头1’的制造是目前无法大量生产，而造成产品单价居高不下，也是目前产业上的技术瓶颈。
因此，本发明人从解决习有含氧感知器的陶瓷感测头制造成本高、成型速度慢及成型强度不足等问题处着手予以改善，根据发明人从事此类工作的设计经验，加以研究，终于有本发明“含氧感知器的陶瓷感测头成形制造方法”产生，供以产业上利用。
本发明的主要目的，为了达到制出陶瓷感测头的成型速度快及缩率因素影响低等初步目标，决定采用以一种粉末直接干压成形的方法，在工艺上能采用以高纯度的氧化锆粉末来制出，相对能减低缩率因素，使其所制出陶瓷感测头能达到组织结构致密化，具备较佳结构强度，以及维持可靠度高的品质特性，有助于提高此产品的竞争力优势。
本发明采用的方案如下一种含氧感知器的陶瓷感测头成形制造方法，其特征在于，该方法包括下列步骤(1)粉末充填处理以高纯度的氧化锆粉末充填于凸轮式粉末成型机净空状态下的中模具与两组下冲模具所构成中心模穴中，并使填充高度同等中模具顶面，以达到所需成型的充填量，粉末填充后并以凸轮作动中模具自动上移多出一预压空间，以利两组上冲模具与中模具合模时能维持原有充填量进行后续加压成型作业；(2)粉末加压成型以凸轮作动控制两组上冲模具与中模具实施合模，让上冲模具得与氧化锆粉末接触开始进行一次加压成型动作，且凸轮持续依工作路径作动得令上冲模具下移加压至一下定位，此时上模模具加压压力为3.2～3.7吨(ton)，加压时间约为10秒，使干压氧化锆粉末于中心模穴成型出一组织结构致密化的圆锥中空柱体；(3)退模取件令凸轮依持续作动路径控制两组上冲模具退位离开与中模具的合模状态，再以凸轮作动控制中模具与两组下冲模具下移至退模定位点，此时即能将干压成型的陶瓷感测头退出中心模穴外进行取件，且使凸轮继续作动令所有模具回归原定位点，即能再循环进行下一个陶瓷感测头干压成型作业；(4)烧结制出陶瓷感测头成品将干压成型出组织结构致密化的圆锥中空柱体予以烧结处理，以完成陶瓷感测头制成品。
本发明提供的含氧感知器的陶瓷感测头成形制造方法，其利用一凸轮式粉末成形机直接干压成形出陶瓷感测头，在工艺上直接干压成型出陶瓷感测头，在直接干压成型工艺所制出的陶瓷感测头无毛边产生，因此无需后续去毛边的二次加工工艺，如此制出方法不仅所需求设备成本低廉，工艺简便又快速，充分具备批量生产的能力，进而大幅降低制造成本及提高产能效益。
图2所示为本发明的制造流程示意图。
图3所示为本发明制造时模具动作流程示意图。
根据本发明的目的所采用的技术特点及具体实施例，兹配合图式详加说明如下图2所示为本发明的制造流程示意图。其方法包括下列步骤步骤1-粉末充填处理如图3所示，以高纯度的氧化锆粉末50充填于一20吨(ton)凸轮式粉末成型机的中模具30与两组下冲模具21、22所构成中心模穴40中，且此时两组下模具21、22与搭配两组上冲模具11、12是凸轮致动于0度工作路径时而呈张合状态下进行氧化锆粉末50自动充填，并使氧化锆粉末50填充于中心模穴40的高度与中模具30的顶面形成等高状态，以达到所需成型的氧化锆粉末50充填量，再将凸轮致动于40度工作路径时得以将中模具30自动上移5mm，供以中模具30多出一预压空间，以利两组上冲模具11、12与中模具30合模时，使氧化锆粉末50不至有粉末受压制时无欲留空间所造成外溢的现象，让氧化锆粉末50能维持原有充填量以便进行后续加压成型作业。
步骤2-粉末加压成型将凸轮作动于145度致动路径时，使两组上冲模具11、12与中模具30进行合模，让上冲模具11、12得与氧化锆粉末50接触开始进行一次加压成型动作，再将凸轮致动于180度工作路径时，使上冲模具11下移加压至一下定位，此时上冲模具11加压压力为3.2～3.7吨(ton)，加压时间约为10秒，使干压氧化锆粉末50于中心模穴40成型出一圆锥中空柱体的陶瓷感测头60。
步骤3-退模取件在氧化锆粉末50直接干压成型圆锥中空柱体后，该凸轮致动于220度致动路径时可令两组上冲模具11、12退位离开与中模具30的合模状态，及于凸轮作动于270度致动路径时可令中模具30与两组下冲模具21、22下移至退模定位点，此时即能将干压成型制出圆锥中空柱体的陶瓷感测头60退出中心模穴40外进行取件，而凸轮继续致动于340度作动路径时，可令中模具30回复至原定位点，最后凸轮致动回复至0度作动路径时，可令所有模具回归原定位点，此时可再循环进行下一个陶瓷感应头干压成型作业。
步骤4-烧结制出陶瓷感应头成品将干压成型出的组织结构致密化的圆锥中空柱体陶瓷感测头60予以烧结处理，以完成缩率因素低、组织结构强度高及可靠度高的陶瓷感测头60制成品。
由上述陶瓷感测头制造方法得知，可利用在一凸轮式粉末成形机上直接干压成形出陶瓷感测头，在工艺上直接干压成形方式所制出陶瓷感测头无毛边产生，因此无需后续去毛边的二次加工工艺，不仅需求设备成本低廉，工艺简便又快速，具备批量生产的能力，进而大幅降低制造成本及提高产能效益，且制出品质也因采用高纯度的氧化锆粉末直接干压成型，于后续烧结工艺上相对能减低缩率因素，使其所制出陶瓷感测头能达到组织结构致密化，具备较佳结构强度，以及维持可靠度高的品质特性，有助于提高此产品的竞争力优势。
综上所述，本发明所提出含氧感知器的陶瓷感测头成形制造方法，确实能达到预期的实用价值及进步功效，极具产业利用性。
权利要求
1.一种含氧感知器的陶瓷感测头成形制造方法，其特征在于，该方法包括下列步骤(1)粉末充填处理以高纯度的氧化锆粉末充填于凸轮式粉末成型机净空状态下的中模具与两组下冲模具所构成中心模穴中，并使填充高度同等中模具顶面，以达到所需成型的充填量，粉末填充后并以凸轮作动中模具自动上移多出一预压空间，以利两组上冲模具与中模具合模时能维持原有充填量进行后续加压成型作业；(2)粉末加压成型以凸轮作动控制两组上冲模具与中模具实施合模，让上冲模具得与氧化锆粉末接触开始进行一次加压成型动作，且凸轮持续依工作路径作动得令上冲模具下移加压至一下定位，此时上模模具加压压力为3.2～3.7吨(ton)，加压时间约为10秒，使干压氧化锆粉末于中心模穴成型出一组织结构致密化的圆锥中空柱体；(3)退模取件令凸轮依持续作动路径控制两组上冲模具退位离开与中模具的合模状态，再以凸轮作动控制中模具与两组下冲模具下移至退模定位点，此时即能将干压成型的陶瓷感测头退出中心模穴外进行取件，且使凸轮继续作动令所有模具回归原定位点，即能再循环进行下一个陶瓷感测头干压成型作业；(4)烧结制出陶瓷感测头成品将干压成型出组织结构致密化的圆锥中空柱体予以烧结处理，以完成陶瓷感测头制成品。
全文摘要
一种含氧感知器的陶瓷感测头成形制造方法，其方法包括下列步骤(1)粉末充填处理；(2)粉末加压成型(3)退模取件；(4)烧结制出陶瓷感测头成品；藉以利用凸轮式粉末成形机上直接干压成型出陶瓷感测头，且制出的陶瓷感测头无毛边产生，因此无需后续去毛边的二次加工工艺，如此制出方法不仅所需求设备成本低廉，工艺简便又快速，充分具备批量生产的能力，进而大幅降低制造成本及提高产能效益，且制出品质也因采用高纯度的氧化锆粉末直接干压成型，在后续烧结工艺上相对能减低缩率因素，使其所制出陶瓷感测头能达到组织结构致密化而具备较佳结构强度，以及能维持可靠度高的品质特性，有助于提高此产品的竞争力优势。
文档编号G01N27/409GK1477390SQ0212949
公开日2004年2月25日 申请日期2002年8月23日 优先权日2002年8月23日
发明者黄建南 申请人:黄建南