陶瓷工藝基礎(chǔ)_陶瓷制品的注漿成形

1、陶瓷工藝基礎(chǔ)陶瓷制品的注漿成形使用石膏模具的現(xiàn)代式陶瓷制品注漿成形法產(chǎn)生于200多年之前。今天,注漿仍是一些日用陶瓷、衛(wèi)生陶瓷和美術(shù)陶瓷制品的主要成形方法。恰恰是這種成形方法,可以制得結(jié)構(gòu)均勻的復(fù)雜形狀制品。與可塑成形法(滾壓、擠壓不同,采用注漿法可以生產(chǎn)出深浮雕、獨(dú)特曲線、薄壁不定截面的制品。該種方法的優(yōu)點(diǎn)還在于簡單易行,成本低廉。注漿是一條從模型到成品的捷徑,這首先在新型制品的設(shè)計(jì)階段是非常重要的。模型、雛模、母模和易加工石膏工作模的制作占用時(shí)間少,同時(shí)顧及了因空氣收縮和燒縮而引起的制品尺寸變化。必要時(shí),可改變制品形狀,消除會使裂紋產(chǎn)生和發(fā)育的作為應(yīng)力集中區(qū)的部位。制作石膏模型、注漿模具和

2、其它需用裝具的費(fèi)用大大低于壓制用金屬裝具的制作費(fèi)用。制備泥漿需用的設(shè)備比制備塑性坯料少,坯料制備階段能源消耗小。泥漿輸運(yùn)距離長短皆可,并可利用低塑性料制取。注漿成形法的缺點(diǎn)是:注漿模具的配置和注件的干燥占用場地大;因產(chǎn)品成形和干燥過程長,生產(chǎn)效率低;手工勞動(dòng)量大;石膏模具消耗大;注件含水多,空氣收縮大。這樣,就對產(chǎn)品結(jié)構(gòu)有一定的要求,首先是對空心制品(器皿、花瓶等,其孔口周邊和底足應(yīng)設(shè)支骨。注漿法的另一缺點(diǎn)是廢渣量高,二次利用時(shí)尚需解散。注漿過程就是石膏模具開口氣孔的小毛細(xì)管從陶瓷泥漿中吸收水的過程。在該過程中,于模具內(nèi)面形成部分脫水的致密硬質(zhì)塑性沉淀物層。該層的形成過程稱為坯料吃漿。坯料吃漿

3、的速度決定成形的效率,而吃漿速度又受泥漿性能(澆注性能、石膏模具性能及外部條件(如注漿車間的溫度的制約。有空心注漿和實(shí)心注漿法之分。采用空心注漿法時(shí),在一定厚度的坯料層吃漿后,要排除模內(nèi)的多余泥漿。實(shí)心注漿法要求根據(jù)模壁兩面的吸水和坯料填充整個(gè)模腔的情況制作模具,采用此方法時(shí)泥漿由澆口進(jìn)入?？招淖{法用于成形壁厚相同的薄胎制品;實(shí)心注漿法用于成形壁厚不同的厚胎及實(shí)心制品。空心注漿法的缺點(diǎn)是:坯料吃漿緩慢,泥漿耗量大,不能保持制品絕對的均一壁厚。在用空心注漿法成形比原制品壁厚一倍的制品時(shí),就須將坯料吃漿時(shí)間延長三倍。實(shí)心注漿法的缺點(diǎn)是:所用模具復(fù)雜,易在制品壁內(nèi)形成氣泡。因此,在用此方法澆注厚胎

4、制品時(shí),最好壓入泥漿。還有一種復(fù)合注漿法,就是連續(xù)使用實(shí)心和空心注漿法成形同一個(gè)復(fù)雜形狀部件。這種方法使用甚少,僅用于生產(chǎn)采用一種注漿模具不能成形的制品。一方面,注漿模具應(yīng)擁有與未來制品形狀相符的內(nèi)腔,另一方面也應(yīng)有保障快速完善注漿的必要構(gòu)件。首先要考慮注漿口和排漿(采用空心注漿法時(shí)口的配置位置和寬度。采用空心注漿法還可以成形厚重制品,此時(shí)在模具的下部應(yīng)設(shè)有單獨(dú)的排漿口,以防排漿時(shí)模具翻轉(zhuǎn)。注口一般配置于制品的最厚重部位,以便坯料迅速吃漿。注入模具中的泥漿應(yīng)同時(shí)到達(dá)各個(gè)腔體,順暢地?cái)D出空氣。同時(shí),空氣也可以通過模具各部分之間的縫隙排出。模具組成部分的數(shù)量在很多方面取決于制品的復(fù)雜程度和注件是否

5、能迅速完好無損地脫模。由多部分組成的模具在裝、拆和清整工作面時(shí)費(fèi)時(shí)費(fèi)力,并因在半成品表面留下的接縫多而使修坯困難,從而提高了石膏模裝拆時(shí)的機(jī)械損傷(碰損、擦傷率。盡管這種模具存有各種明顯的缺陷,但是只有借助它才能制得復(fù)雜形狀的優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品,用注漿法生產(chǎn)極復(fù)雜的制品(如雕像時(shí),有時(shí)須要使用由15部分以上組成的石膏模具。注漿成形過程分為如下階段:通過注口向模內(nèi)注漿、坯料吃漿、排除剩余泥漿(采用空心注漿64法時(shí)、坯料吃漿層固結(jié)、坯體陰干、拆模、水修、粘接附件、干燥、修坯。注漿前,必須先制取穩(wěn)定的含有水和各種成分的陶瓷料漿。澆注泥漿的濕度、流動(dòng)性和稠化度是主要性能,在其它條件等同時(shí)這些性能決定坯料于石膏模

6、壁的吃漿速度。泥漿應(yīng)符合如下幾種重要要求:第一,應(yīng)穩(wěn)定,即在幾十分鐘內(nèi)不沉淀。為此,應(yīng)預(yù)先研磨泥漿的固體成分。通常,澆注泥漿的粒子尺寸在100m之內(nèi)。粘性熟料泥漿除外,其粒子尺寸達(dá)幾毫米。泥漿的穩(wěn)定性主要通過長時(shí)(實(shí)際是連續(xù)機(jī)械混合和引入化學(xué)物質(zhì)添加劑(電介質(zhì)等的方法保持。第二,泥漿應(yīng)擁有較低的粘度(高流動(dòng)性,以便能迅速填充注漿模具。泥漿的流動(dòng)性就是標(biāo)準(zhǔn)量泥漿(一般為100m l通過限流孔(通常為4m m直徑的時(shí)間(秒。日用瓷泥漿的粘度在采用空心注漿法(濕度為31%34%時(shí)應(yīng)達(dá)到1015s,在采用實(shí)心注漿法(濕度為30%32%時(shí)應(yīng)達(dá)到1520s。粘土懸浮液具有形成內(nèi)結(jié)構(gòu)的能力,該結(jié)構(gòu)在強(qiáng)混合時(shí)

7、損壞,在靜態(tài)時(shí)發(fā)育。因此,泥漿的流動(dòng)性與停止混合后所經(jīng)過的時(shí)間有很大關(guān)系。在泥漿靜止(不混合30m in后測得的流動(dòng)性與靜止30s后測得的流動(dòng)性之比稱為稠化度。標(biāo)準(zhǔn)泥漿的稠化度大致為1.52.5。如果值過高,則意味著泥漿將“凝固”于模型中,并在坯體吃漿結(jié)束時(shí)難以排出;如果值過小,則說明結(jié)聚能力低,即吃漿時(shí)間緩慢,吃漿層結(jié)構(gòu)疏松(坯體脫模后“坍塌”。泥漿的粘度可通過引入水和電解質(zhì)的方法調(diào)節(jié)。第三,泥漿應(yīng)含有大量的固相。瓷器澆注泥漿的濕度為28%31%;白色煅燒粘土坯料(如精陶泥漿的濕度為30%35%;含高量粘土的紅色煅燒坯料泥漿的濕度為40%45%。在保障良好流動(dòng)性和必要稠化度的情況下,應(yīng)盡量降

8、低泥漿的濕度。泥漿的濕度越小,吃漿速度越快,注件的空氣收縮率越低,模具的使用期限越長。提高固相量可以降低干燥收縮率和干燥消耗量。為此,須在泥漿中引入適量的電解質(zhì),以明顯改變泥漿的流動(dòng)性和稠化度。傳統(tǒng)的添加劑有水玻璃、燒堿、碳堿劑、三聚磷酸鈉。標(biāo)準(zhǔn)含量為0. 05%0.50%。如果添加劑過量,不是起反作用(提高粘度,就是使稠化度過分降低。分散于水中的粘土(首先是粘土形成礦物粒子與水發(fā)生復(fù)雜的相互作用,致使離子交換加快。因此,粘土泥漿的澆注性狀、各種電解質(zhì)對其的作用均制約于粘土的礦物組成。例如,強(qiáng)鹽漬粘土、高蒙脫石粘土(膨潤土很難稀釋。最后,澆注泥漿還應(yīng)在石膏模壁形成一定密度并具有過濾能力的沉淀物

9、,這與模并具和固相粒子的尺寸密切相關(guān)。粘土礦物通常呈長形粒子形式,在石膏模表面附近構(gòu)成粒子的擇優(yōu)取向?qū)?致使坯體干燥時(shí)出現(xiàn)表面裂紋。引入瘠性添加劑可以降低收縮應(yīng)力,并通過調(diào)節(jié)吃漿層的過濾能力而對坯料吃漿過程產(chǎn)生重要的影響。同時(shí),既要防止瘠化劑過磨,也要防止欠磨。研磨過細(xì)會降低過濾能力,使坯料吃漿太慢;研磨過糙會使坯料吃漿太快,造成制品厚度不均。澆注泥漿的性能指標(biāo)料漿瓷料漿半瓷料漿精陶料漿篩余(56m篩孔,%12581112濕度,%323430322930密度,g/cm3117511761175117611751176稠化系數(shù)118212210212210215泥漿應(yīng)儲存在裝有攪拌器的容器內(nèi),并

10、由泵輸送至注漿工段。泥漿應(yīng)靜置陳化。不能使用新制備的泥漿,以免制品出現(xiàn)一些缺陷。坯料的吃漿速度和成形半成品的質(zhì)量在很多方面與石膏模的性能有關(guān)。用于注漿的石膏模具應(yīng)干燥充分,但也不能干燥過分(濕度應(yīng)不小于4%。使用后干燥不佳的模具妨礙坯料快速吃漿,而過于干燥的模具又會使坯料吃漿太快,引起注件起鱗。模具的干燥溫度不應(yīng)高于6570。當(dāng)干燥器內(nèi)的溫度尚在38以上時(shí),不宜拿出模具,否則易開裂。在注漿前,用濕海綿仔細(xì)擦除石膏模各部分74的灰塵和殘存漿料,并將其輕微潤濕。裝配模具,使其各部分緊固連接。為了制得優(yōu)質(zhì)半成品,在使用新模具時(shí),須進(jìn)行幾次預(yù)注漿,使模具各部分磨合匹配。一般情況下,模具的周轉(zhuǎn)次數(shù)為60

11、80次,此后模具喪失有效吸水的能力。所用石膏的類型也很重要。采用高強(qiáng)度石膏可以制取壽命較長的模具,但要付出坯料吃漿速度緩慢的代價(jià)。造型石膏模具顯示出較高的坯料吃漿速度,只是其強(qiáng)度較低,易造成機(jī)械和腐蝕損壞,并且泥漿的濕度越大,損壞得越快。在生產(chǎn)實(shí)踐中,陶瓷廠家大多采用不同類型石膏的混合物制作模具。石膏部分溶解(特別是在新模具中,在模面形成附著物。當(dāng)泥漿中的鈉鹽與石膏反應(yīng)時(shí),在模具外表面構(gòu)成硫酸鈉晶體“渣皮”。一般認(rèn)為,如果在模具外壁出現(xiàn)這種結(jié)疤,就意味著車間溫度低。用手的敏感部位觸及石膏模具時(shí),不應(yīng)有涼的感覺。2528的周圍氣溫可視為最佳注漿溫度。為消除附著物和凈化模具工作面,可使用2%5%的

12、蘇打溶液擦拭模具。石膏模具須存放于無塵無污物的平面,要避開穿堂風(fēng),溫度不得高于38,相對濕度在30%以上。對注漿過程具有重要影響的還有泥漿的溫度和壓力。在將泥漿的溫度提高到60時(shí),坯料的吃漿速度提高1倍。這是因?yàn)槟酀{粘度降低及其于模具毛細(xì)管的流動(dòng)性提高的緣故。將泥漿于模具中的壓力增至0.5MPa時(shí),也可加快吃漿速度。這樣,可以在模具表面形成較致密的低濕度坯料層,從而降低半成品的干燥收縮率和縮短模具的干燥時(shí)間。正是由于提高壓力擁有如此明顯的優(yōu)越性,才誕生了一種先進(jìn)的注漿成形方法水壓注法。這種方法需要專用的設(shè)備和裝具注漿機(jī)和高強(qiáng)度塑料模具?，F(xiàn)在,許多知名企業(yè)在生產(chǎn)坯料吃漿時(shí)間長的厚胎產(chǎn)品(如衛(wèi)生設(shè)

13、備瓷時(shí)都采用這種水壓注法。通過在模套下部構(gòu)成負(fù)壓的形式也可以加快坯料的吃漿過程。這種方法已在一些企業(yè)得到應(yīng)用。另外,眾多的陶瓷工業(yè)設(shè)備主導(dǎo)生產(chǎn)商也將這一負(fù)壓原理積極地應(yīng)用到了注漿機(jī)中。極其有效的是對澆注泥漿進(jìn)行真空處理。處理后,可以消除粘土粒子表面各段的微氣孔和在制備、攪拌泥漿時(shí)形成的大氣孔,還可降低泥漿的粘度,避免許多半成品缺陷的形成。注漿時(shí),采用模具振動(dòng)法也能產(chǎn)生良好的作用:降低粘度,排除空氣,提高半成品的強(qiáng)度。制品的成形包括半成品的形成過程及其獲得強(qiáng)度的過程。注漿成形過程開始于料漿灌模,結(jié)束于半成品脫模。隨著制品形狀的出現(xiàn)和制品表面的形成,才可以論述會影響未來產(chǎn)品使用性能和美觀性能的缺陷

14、問題。產(chǎn)品缺陷可以按其產(chǎn)生根源劃分(例如,“設(shè)計(jì)缺陷”、“配料缺陷”等,也可按其產(chǎn)生位置劃分(表面缺陷、內(nèi)在缺陷。對于經(jīng)注漿法制得的半成品,應(yīng)辨別是因違反最佳成形條件而出現(xiàn)的缺陷,還是因前面工藝階段產(chǎn)生的缺陷。因泥漿制備不善引起的缺陷有:半成品形狀欠缺(缺肉、破裂氣泡在半成品表面構(gòu)成弧坑(棕眼、半成品表面皺紋、制品壁局部凸起(放漿條紋、月牙狀裂紋等。這些缺陷的出現(xiàn),是因泥漿粘度高(放漿條紋除外、稠化快、溫度低、電解質(zhì)含量過剩所致。因注漿條件不善引起的缺陷有:注漿斑點(diǎn)和裂紋(泥漿流過強(qiáng)、半成品形狀欠缺(注漿時(shí)帶入空氣。因石膏模具引起的缺陷有:半成品形狀欠缺(模具結(jié)構(gòu)不合理,泥漿不能徹底填滿各腔體

15、、半成品變形和開裂(因模具表面沾上潤滑脂而造成氣孔率不均、半成品表面有接縫和產(chǎn)品煅燒后生成熔洞(模具磨損。在使用過干燥模具時(shí),還會產(chǎn)生吃漿層起鱗和半成品壁面開裂缺陷;模具過濕會形成氣孔。注漿成形制品的常見缺陷是粘接附件剝離,如嘴、把等。這些附件不是用帶分支注漿槽的多工作腔模具注漿成形(此時(shí)注一次漿可成形幾十個(gè)附件,就是用石膏模具塑性成形。附件連接部位開裂的主要原因首先是主坯體與附件的濕度差小。在半成品干燥初始,產(chǎn)生與不同濕度(下轉(zhuǎn)33頁841CI O向決策層提供整合信息,并獲取信息需求指示;2、3CI O向信息機(jī)構(gòu)及信息員下達(dá)工作任務(wù)和獲得整合信息;4信息管理人員進(jìn)行信息管理,并進(jìn)行信息的收集

16、、加工及企業(yè)數(shù)據(jù)庫的存儲管理;5信息查詢、閱讀與存儲;6Internet通訊;7企業(yè)各部門與信息管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸;8企業(yè)信息的查閱,任務(wù)下達(dá)。圖2陶瓷信息系統(tǒng)的組織機(jī)構(gòu)及運(yùn)行方式企業(yè)信息主管(CI O負(fù)責(zé)信息系統(tǒng)的總體協(xié)調(diào)。CI O向決策層提供整合信息,并獲取信息需求指示,向信息機(jī)構(gòu)的信息人員下達(dá)工作任務(wù)。信息管理人員和技術(shù)人員除進(jìn)行信息管理和設(shè)備管理外,還負(fù)責(zé)信息系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)培訓(xùn)和信息咨詢服務(wù)3。Intranet用戶(企業(yè)各部門在一定權(quán)限內(nèi)對企業(yè)數(shù)據(jù)庫和Internet信息進(jìn)行查詢、閱讀與存取。4結(jié)束語在信息成為資源的今天,信息在企業(yè)發(fā)展中起著越來越重要的作用。信息管理已成為企業(yè)管理新方向。對于陶瓷這一傳統(tǒng)行業(yè),應(yīng)加強(qiáng)信息管理,建立科學(xué)的信息管理系統(tǒng)和適合陶瓷行業(yè)的信息管理模式。參考文獻(xiàn)1劉魯1信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用M.北京:北京航空航天大學(xué)出版社,19952謝新洲,李娜1我國企業(yè)信息化與競爭情報(bào)的實(shí)態(tài)調(diào)查J1情報(bào)學(xué)報(bào),2001,(3:2953023許廣奎,劉持慧1論企業(yè)競爭情報(bào)系統(tǒng)的建立與管理J.情報(bào)理論與實(shí)踐,2001,(3:197199收稿日期:2001207213(上接48頁制品各部分收縮不均有關(guān)的應(yīng)力。對該過程起較大作用的是周圍空氣的濕度。各企業(yè)注漿工段可采用架式注漿法或輸送帶式注漿法。采用架式注漿法時(shí),