瓷器是中國古代勞動人民的偉大發(fā)明之一。自漢代發(fā)明瓷器以來,我國陶瓷技術(shù)一直處于世界領(lǐng)先地位,清代以后有所下降。改革開放以后,陶瓷生產(chǎn)規(guī)模迅速發(fā)展。自1993年起,我國陶瓷產(chǎn)量連續(xù)十幾年居世界前列;2007年,陶瓷總產(chǎn)量約占世界總產(chǎn)量的50%左右,年產(chǎn)建筑瓷磚近50億m3,日用陶瓷約150億件,衛(wèi)生潔具約1.2億件。
按經(jīng)驗數(shù)值,平均每萬件日用瓷耗陶瓷模用石膏0.25t,每萬件衛(wèi)生瓷耗陶瓷模用石膏210t。以2007年計,我國日用瓷年耗石膏量37.5萬t,衛(wèi)生瓷年耗石膏量252萬t,合計陶瓷年耗石膏約290萬t。
在眾多石膏粉產(chǎn)品中,陶瓷模用石膏有其獨特的要求和特點,用量大,附加值高,是重要的石膏粉產(chǎn)品之一。
金九石膏生產(chǎn)的陶瓷模具石膏粉
1. 粉質(zhì)細密、能保持紋路的精細度
2. 吸水性佳、可避免脫模時間過長及石膏粘附在土胚的問題
3. 高耐磨性、能增強模具的使用回數(shù)
4. 穩(wěn)定的膨脹、可避免模具的變形
成型是將制備好的坯料,用各種不同的方法制成具有一定形狀和尺寸的坯體(生坯)的過程。
成型需滿足的要求:
1.坯體符合產(chǎn)品要求的生坯形狀和尺寸(考慮收縮)。
2.坯體應(yīng)具有相當(dāng)?shù)臋C械強度,便于后續(xù)工序的操作。
3.坯體結(jié)構(gòu)均勻,具有一定的致密度。
4.成型過程適合于多、快、好、省的組織生產(chǎn)。
從工藝上講,根據(jù)坯料的性能和含水量的不同,陶瓷的成型方法可分為三類:注漿成型、可塑成型和壓制成型。
§ 1 注漿成型
一 概述:
工藝過程:
將制備好的坯料泥漿注入多孔性模型內(nèi),由于多孔性模型的毛細管力吸水性,泥漿在貼近模壁的一側(cè)被模子吸水而形成一均勻的泥層,并隨時間的延長而加厚,當(dāng)達到所需厚度時,將多余的泥漿傾出,最后該泥層繼續(xù)脫水收縮而與模型脫離,從模型取出后即為毛坯。
工藝特點:
(1)適于成型各種產(chǎn)品,形狀復(fù)雜、不規(guī)則、薄、體積較大而且尺寸要求不嚴的器物,如花瓶、湯碗、橢圓形盤、茶壺等。
(2)坯體結(jié)構(gòu)均勻,但含水量大且不均勻,干燥與燒成收縮大。
二. 基本注漿成型方法
1、空心注漿法(單面注漿)
要求漿料流動性、穩(wěn)定性好,粒度細,比重小(1.55-1.7g/cm3),脫模水分15-20%。吸漿時間決定坯體厚度,同時與模具溫度、濕度、泥漿性質(zhì)有關(guān)。適用于小、薄件。
2、實心注漿 (雙面注漿)
與空心澆注相比,料漿比重大,漿料粒度可稍粗,觸變性可稍差。
3、強化注漿成型方法 (注漿方法的改進)
在注漿過程中人為地施加外力,加速注漿過程的進行,使吸漿速度和坯體強度得到明顯改善的方法。
1) 真空注漿
模具外抽真空,或模具在負壓下成型,造成模具內(nèi)外壓力差,提高成型能力,減小坯體的氣孔和針眼。
2) 離心注漿
使模型在旋轉(zhuǎn)情況下進漿,料漿在離心力的作用下緊靠模壁形成致密的坯體。氣泡較輕,易集中在中間最后破裂排出,故可提高吸漿速度與制品質(zhì)量。要求:泥漿中的顆粒分布范圍窄,否則大顆粒集中在靠近模型的坯體表面,而小顆粒集中在坯體內(nèi)面,造成坯體組織不均勻,收縮不一致。
3)壓力注漿
通過提高泥漿壓力來增大注漿過程推動力,加速水分的擴散,不僅可縮短注漿時間,還可減少坯體的干燥收縮和脫模后坯體的水分。注漿壓力越高,成型速度越大,生坯強度越高。但是受模型強度的限制。
模型的材料:石膏模型、多孔樹脂模型、無機填料模型。根據(jù)壓力的大小可將壓力注漿分為:
微壓注漿:壓力<0.03 mpa 采用石膏模型
中壓注漿:壓力0.15~0.4 mpa 強度較高的石膏模型,樹脂模型
高壓注漿:壓力> 2 mpa 高強度樹脂模型
高壓注漿成型原理圖
微壓注漿成型原理圖
四、注漿成型常見缺陷分析
1、開裂:
由于收縮不均勻產(chǎn)生的應(yīng)力引起。如石膏模各部干濕不均;制品厚薄差;注漿不連續(xù)而形成含氣夾層;解凝劑用量不當(dāng),有凝聚傾向;泥漿未經(jīng)陳腐,水分不均,流動性差;可塑粘土用量不當(dāng);脫模過早或過遲;干燥溫度過高。
2、坯體生成不良或緩慢:
電解質(zhì)用量不當(dāng),漿料中有促進凝聚的雜質(zhì)(如石膏、硫酸鈉等);泥漿或模具水分過高;泥漿溫度過低(低于10℃);模具氣孔率低、吸水率低。
3、脫模困難:
新模表面有油膜;泥漿或模具水分過多;泥漿粘土用量過多;泥漿原料顆粒過。
4、氣泡針孔:
模具過干過濕過熱或過舊;泥漿排氣不良;注漿過快,不利排氣;模具設(shè)計不利排氣;漿料存放過久或溫度過高;模具內(nèi)浮塵未清。
5、變形:原因同開裂