طراحي و ساخت عايق‌هاي سراميكي شمع يك موتور هوايي به روش فشردن ايزواستاتيك سرد

Fabrication of Ceramic Insulators of an Aerial Engine Igniter Plug through Cold Isostatic Pressing Method

شمع ابزاري براي انتقال جرقه‌هاي متناوب برق به محفظه احتراق است. شمع موتور هوايي از چند قسمت اصلي تشكيل شده است كه عبارتند از بدنه فلزي، سراميك عايق، الكترود مركزي و چسب نگهدارنده. در اين مقاله به ساخت عايق سراميكي يك شمع موتور جت J79-17 پرداخته شده است. اين مدل شمع داراي دو سراميك در منطقه گرم سرد مي‌باشد كه براي ساخت آن از روش پرس ايزواستاتيك سرد (CIP) استفاده شده است. ابتدا نمونه‌اي از شمع مورد نظر تهيه و پس از دمونتاژ قطعات آن نقشه سراميك‌ها تهيه و توسط فرآيند طيف نگاري، تركيب شيميايي از نوع آلومينا، مشخص مي¬شود. پس از طراحي و ساخت قالب پرس ايزواستاتيك، پودر سراميك را در يك قالب فشاري به شكل مورد نظر درآورده، آنرا با ماده اي منعطف كه قابليت آب بندي و جداشدن راحت از سطح سراميك را دارد پوشانده و درون قالب تحت فشار 350 مگاپاسكال به مدت 15 دقيقه قرار مي‌گيرد. در نهايت پوشش حفاظتي از سراميك جدا شده و قطعه درون كوره تا دماي 600 درجه سانتيگراد به مدت يك ساعت حرارت داده مي‌شود تا چسب موجود در قطعه خارج شود. پس از سرد شدن، قطعه درون كوره اي ديگر به مدت 6 ساعت در دماي 1550 درجه سانتيگراد قرار گرفت تا پخت نهايي انجام شود. قطعات نهايي مورد آزمايش چگالي و سختي سنجي قرار گرفته است. نتايج نشان مي¬دهد اصطكاك بين پودر و ديواره قالب در طول فشرده سازي غالبا باعث به وجود آمدن تنش پسماند و چگال‌ سازي ناهمگن درقطعات شده است. همچنين نتايج بدست آمده مشخص مي‌كند قطعاتي كه در سلفون قرار گرفته‌اند از نظر ظاهري و كيفيت سطح بهتر از قطعاتي هستند كه در پوشش رنگ لاستيكي قرار گرفته اند.

Spark plug is a tool to transfer AC sparks into the combustion chamber. Air engine spark plug consists of several main parts: 1. Metal body 2.ceramic 3.central electrode 4.adhesive. In this dissertation we’ve built the air engine main spark plug ceramics. This type of spark plug has a ceramic in the hot zone and a ceramic in the cold zone and cold isostatic pressing has been used. In order to build ceramics with cold isostatic pressing we must use a special machine for ceramic powder compression. Therefore cold isostatic pressing machine is designed and simulated in Abaqus software and then a mold is created that can tolerate a force more than 350 MPa. After building the machine, ceramic powder takes the desired shape in a compression mold then covers the prices with a flexible material that has the capability of sealing and easy cutting from ceramic surface and is placed in cold isostatic under the pressure of 350 MPa for 15 minutes, protective coating is removed from ceramic and is heated in the furnace up to 600°C for an hour to remove the glue inside the pieces. After cooling, the pieces are placed inside another furnace for 2 hours at 1550°C so that post curing is done. The final parts have undergone density and rigidity tests.