材料成形裝備及自動化：第七章?? 其它材料成形裝備

1、EAMP其它材料成形裝備 華中科技大學(xué)材料學(xué)院 1第七章 其它材料成形裝備7.1 陶瓷成形裝備7.2 玻璃成形裝備7.3 粉末材料成形裝備EAMP其它材料成形裝備 華中科技大學(xué)材料學(xué)院 27.1 陶瓷成形裝備人面魚紋彩陶盆新石器時代仰韶文化(約5000年) 高16.5厘米，口徑39.5厘米。20世紀(jì)50年代陜西省西安市半坡村出土，現(xiàn)藏中國歷史博物館。EAMP其它材料成形裝備 華中科技大學(xué)材料學(xué)院 37.1.1 陶瓷技術(shù)裝備概述(1) 硅酸鹽制品或材料主要包括：陶瓷、玻璃、水泥；(2) 以粘土為主要原料燒成的多晶、多相聚集體制品，包括土器、陶器、瓷器等統(tǒng)稱為陶瓷；EAMP其它材料成形裝備 華中科

2、技大學(xué)材料學(xué)院 4EAMP其它材料成形裝備 華中科技大學(xué)材料學(xué)院 57.1.2 原材料制備裝備 陶瓷技術(shù)裝備包括原材料制備、釉料制備、成形、燒成等專業(yè)裝備； 陶瓷技術(shù)裝備按其在生產(chǎn)過程中的主要用途可劃分為10大類（詳見參考書）； 按裝備的來源和使用特性，陶瓷裝備又可分為三大類： 1）行業(yè)專業(yè)裝備（如滾壓成形機、自動壓磚機 等）； 2）行業(yè)通用裝備（如球磨機、泥漿泵）； 3）通用裝備（各行業(yè)都可用的裝備，如皮帶運 輸機等）EAMP其它材料成形裝備 華中科技大學(xué)材料學(xué)院 61) 球磨機球磨機：硬質(zhì)材料的粉磨和混合特 點：效率高、物料細(xì)（4060um）種 類：瓷瓶球磨機、中心轉(zhuǎn)動球磨機、震動球磨機等

3、EAMP其它材料成形裝備 華中科技大學(xué)材料學(xué)院 7(1) 球磨機的結(jié)構(gòu)球磨機筒體球磨機料口球磨機內(nèi)襯板球磨機磨球EAMP其它材料成形裝備 華中科技大學(xué)材料學(xué)院 8(2) 球磨機的轉(zhuǎn)速 球磨機的轉(zhuǎn)速對球磨效率影響很大，如果球磨機以臨界速度或更高速度旋轉(zhuǎn)，起不到粉碎的作用。理論和實踐證明，球磨機臨界轉(zhuǎn)速為： 球磨機轉(zhuǎn)速太快球磨機轉(zhuǎn)速正常球磨機轉(zhuǎn)速太慢瀉落式拋落式離心式D: 球磨機的直徑 (m)EAMP其它材料成形裝備 華中科技大學(xué)材料學(xué)院 9(3) 球磨機物料裝填量 在濕磨過程中，球石的裝填量達(dá)到球磨機凈體積的55%時，能達(dá)到最佳狀態(tài)，可以用經(jīng)驗公式估算球磨機中球體的重量：G: 球石裝填量(kg)

4、；r：球磨機筒體半徑(cm)；d：球石比重(g/cm3)L：球磨機長度(cm) 球磨機的初始球石級配為：大球30%，中球40%，小球30%，實際中主要取決于被磨物料的粒度，也要適當(dāng)考慮球磨機的直徑和轉(zhuǎn)速EAMP其它材料成形裝備 華中科技大學(xué)材料學(xué)院 102) 壓濾機廂式壓濾機過濾脫水結(jié)構(gòu)原理1濾板2濾布3濾腔（形成濾餅）4陰陽螺栓EAMP其它材料成形裝備 華中科技大學(xué)材料學(xué)院 11(3) 真空練泥機 在陶瓷工業(yè)中，通常采用真空練泥機對泥料進(jìn)行加工，清除泥漿中的氣泡，提高泥料組分的均勻性和致密性雙軸式真空練泥機的結(jié)構(gòu)示意圖1-電動機2-齒輪箱3-加料口4-梳狀擋泥板5-上絞刀軸 6-篩板 7-真

5、空管道8-真空室照明燈9-真空表10-真空室11-下絞刀軸12-機頭13-機嘴EAMP其它材料成形裝備 華中科技大學(xué)材料學(xué)院 127.1.3 成形機械裝備 現(xiàn)代陶瓷的成形方法可分為四類：塑性成形法、注漿成形法、粉料壓力成形法（干壓法）和特種成形法。 塑性成形法在日用陶瓷工業(yè)、電瓷工業(yè)中廣泛采用，常用的塑性成形設(shè)備中又包括滾壓成形機、旋坯機、擠坯機等。 本節(jié)介紹常用的滾壓成形機和注漿成形機及生產(chǎn)線。EAMP其它材料成形裝備 華中科技大學(xué)材料學(xué)院 13(1) 滾壓成形機及生產(chǎn)線EAMP其它材料成形裝備 華中科技大學(xué)材料學(xué)院 141) 滾壓成形的基本原理 陰模滾壓成形（外成形） 陽模滾壓成形（內(nèi)成形

6、）EAMP其它材料成形裝備 華中科技大學(xué)材料學(xué)院 15(2) 注漿成形機 注漿成形是利用模型具有吸水能力用泥漿澆注成形的。在日用陶瓷中，形狀復(fù)雜的制品，大都采用注漿成形。 1）泥漿的真空處理設(shè)備 1攪拌機2截止閥3、5高、低液面探極4貯漿槽6調(diào)節(jié)閥傳統(tǒng)的定義：在石膏模的毛細(xì)管力作用下，含有一定水分的粘土泥漿脫水硬化、成型的過程。 EAMP其它材料成形裝備 華中科技大學(xué)材料學(xué)院 161) 空心注漿 成型時，將注漿坯料（泥漿）注入石膏模內(nèi)，利用石膏模的吸水性，當(dāng)水分滲入石膏模后，貼近模壁的泥漿變稠，形成和模具型腔形狀相同的泥層，隨著時間的延長，泥層逐漸增厚，當(dāng)達(dá)到所需厚度時，將多余的泥料倒出，當(dāng)泥

7、層脫水收縮到一定的程度就與模壁脫離，即可取出，形成坯體。這種方法適用于形狀復(fù)雜或不規(guī)則的容器成型。EAMP其它材料成形裝備 華中科技大學(xué)材料學(xué)院 172) 實心注漿 實心注漿是將泥漿注入兩個合起來的石膏模之間的空腔中。由于石膏模不斷吸收泥漿中的水分，泥漿量自然會不斷減少，因此注漿時必須陸續(xù)補充泥漿，直到泥漿全部形成坯體，注漿口已無法續(xù)補泥漿為止。EAMP其它材料成形裝備 華中科技大學(xué)材料學(xué)院 183) 離心注漿機離心注漿機機械傳動示意圖1、3電動機2凸輪軸4皮帶拔叉5帶式制動器6工作輪7惰輪8主軸9模座10壓蓋11截止閥12泥漿管離心注漿機的工作循環(huán)圖EAMP其它材料成形裝備 華中科技大學(xué)材料

8、學(xué)院 197.2 玻璃成形裝備EAMP其它材料成形裝備 華中科技大學(xué)材料學(xué)院 207.2.1 基本概念 玻璃的主要成分是硅酸鹽，通常是一種透明或半透明的無定形物質(zhì)。 玻璃被認(rèn)為是：“熔融液體冷卻時不析出結(jié)晶，逐漸硬化而成形的無機物質(zhì)”或“熔體因受冷卻，粘度逐漸增大而形成的非晶固體物質(zhì)”。 玻璃制品生產(chǎn)的工藝過程。主要有：配料、熔制、成形、退火、加工、檢驗等工序。 玻璃的人工成形方法主要：人工吹制、自由成形（無模型成形）、人工拉制和人工壓制等。 機械成形的方法有：壓制法、吹制法、拉制法、壓延法、澆鑄法和燒結(jié)法等。EAMP其它材料成形裝備 華中科技大學(xué)材料學(xué)院 21玻璃工業(yè)2、原料4、反應(yīng)原理主要

9、原料：純堿、石灰石和石英1、組成Na2O CaO 6SiO25、玻璃態(tài)物質(zhì)6、幾種常見的玻璃3、生產(chǎn)設(shè)備玻璃熔爐沒有一定的熔點而在某一溫度范圍Na2CO3+SiO2=Na2SiO3+CO2 CaCO3+SiO2=CaSiO3+CO2EAMP其它材料成形裝備 華中科技大學(xué)材料學(xué)院 227.2.2 玻璃成形的主要裝備（1）供料機 1）供料道：K型供料道磚結(jié)構(gòu)示意圖EAMP其它材料成形裝備 華中科技大學(xué)材料學(xué)院 232) 供料機EAMP其它材料成形裝備 華中科技大學(xué)材料學(xué)院 24(2) 成形方法及機械1）平板玻璃的成形玻璃液在錫液面上浮起高度 EAMP其它材料成形裝備 華中科技大學(xué)材料學(xué)院 25浮法

10、玻璃工藝示意圖EAMP其它材料成形裝備 華中科技大學(xué)材料學(xué)院 26EAMP其它材料成形裝備 華中科技大學(xué)材料學(xué)院 27浮法玻璃生產(chǎn)線圖示EAMP其它材料成形裝備 華中科技大學(xué)材料學(xué)院 282) 瓶罐玻璃的成形“吹吹法”成形工藝流程.裝料、.瓶口成形、.吹成雛型料泡、.雛型料泡翻轉(zhuǎn)、.落入成形模、.重?zé)帷?吹氣成形、.鉗移EAMP其它材料成形裝備 華中科技大學(xué)材料學(xué)院 297.3 粉末材料成形裝備粉末冶金是用金屬粉末或金屬與非金屬粉末的混合物做原料，經(jīng)成型和燒結(jié)，制成各種類型的金屬制品和金屬材料的方法。EAMP其它材料成形裝備 華中科技大學(xué)材料學(xué)院 307.3.1 粉末冶金加工工藝過程(1) 粉

11、末冶金的主要工序EAMP其它材料成形裝備 華中科技大學(xué)材料學(xué)院 317.3.1 粉末的主要制備方法(1) 球磨不適用：易生冷焊現(xiàn)象、具延展性的材料適 用：脆性材料缺點：1. 能量消耗大:噪音及摩擦熱2. 粒度越小所需要的時間和能量相對很大3. 粉末加工硬化、不規(guī)則形狀、堆集性不良EAMP其它材料成形裝備 華中科技大學(xué)材料學(xué)院 32(2) 電解法優(yōu)點：高純度、呈樹枝狀或海棉狀、成形性佳、燒結(jié)性優(yōu)異。缺點：1. 粉末不規(guī)則狀，堆集性差。2. 鹽浴的化學(xué)性非常敏感，污染物可阻止陰極生成產(chǎn)物。3. 僅有元素粉末適用。4. 產(chǎn)品須經(jīng)后續(xù)處理及清洗。EAMP其它材料成形裝備 華中科技大學(xué)材料學(xué)院 33(3

12、) 霧化法 霧化法提供了大部分的粉末，因為化學(xué)性及形狀均可被掌握。 以下介紹氣霧法、水霧法。1) 氣霧法（水平）優(yōu)點：保持高合度原料的完整性、粉末均勻呈球形，有良好堆集性EAMP其它材料成形裝備 華中科技大學(xué)材料學(xué)院 342) 氣霧法（垂直）需加熱超越熔融EAMP其它材料成形裝備 華中科技大學(xué)材料學(xué)院 353) 水霧法 水霧法與氣霧法不同點：1. 因冷卻速度過快，粉末呈不規(guī)則狀。2. 粉末表面粗糙，含氧化物。為改善此兩項缺點，合成油已逐漸取代水。EAMP其它材料成形裝備 華中科技大學(xué)材料學(xué)院 367.3.2 粉末的主要成形方法 普通模壓成形 指粉料在常溫下、在封閉的鋼模中、按規(guī)定的壓力（一般為

13、150600MPa），在普通機械式壓力機或自動液壓機上將粉料制成壓坯的方法。 這種成形方法通常由下列工步組成：稱粉、裝粉、壓制、保壓、脫模等。模壓成形示意圖EAMP其它材料成形裝備 華中科技大學(xué)材料學(xué)院 37一種國產(chǎn)壓力機EAMP其它材料成形裝備 華中科技大學(xué)材料學(xué)院 38(2) 等靜壓成形EAMP其它材料成形裝備 華中科技大學(xué)材料學(xué)院 39(3) 連續(xù)軋制成形EAMP其它材料成形裝備 華中科技大學(xué)材料學(xué)院 40(4) 噴射成形 噴射成形（Osprey）工藝是用高壓惰性氣體將金屬液流霧化成細(xì)小液滴，并使其沿噴嘴的軸線方向高速飛行，在這些液滴尚未完全凝固之前，將其沉積到一定形狀的接收體上成形。E

14、AMP其它材料成形裝備 華中科技大學(xué)材料學(xué)院 41EAMP其它材料成形裝備 華中科技大學(xué)材料學(xué)院 42(5) 注射成形粉末注射成形是一種采用粘結(jié)劑固結(jié)金屬粉末、陶瓷粉末、復(fù)合材料、金屬間化合物的一種特殊成形方法它是在傳統(tǒng)粉末冶金技術(shù)基礎(chǔ)上，結(jié)合塑料工業(yè)的注射成形技術(shù)而發(fā)展起來的一種近凈成形技術(shù)。主要包括粘結(jié)劑與粉末的混合、制粒、注射成形、脫脂及燒結(jié)五個步驟。注射成形示意圖1裝料斗2注射混合料3轉(zhuǎn)動連軸器4料筒5螺桿6加熱器7制品8冷卻套9模具10移動模板11液壓中心頂桿12活動時桿13注射液壓缸EAMP其它材料成形裝備 華中科技大學(xué)材料學(xué)院 437.3.3 燒結(jié)及氣體保護設(shè)備（1）典型的燒結(jié)過程分類EAMP其它材料成形裝備 華中科技大學(xué)材料學(xué)院 44(2) 鐘罩式燒結(jié)爐特點：1）間歇式燒結(jié)2）外罩可連續(xù)使用，節(jié)約能源3）效率高1上蓋架2下蓋架3氣囊4護蓋5爐膛6鋼內(nèi)罩7爐底8進(jìn)氣管9排氣管10熱電偶EAMP其它材料成形裝備 華中科技大學(xué)材料學(xué)院 45(3) 網(wǎng)帶傳送燒結(jié)爐特點：連續(xù)作業(yè)、結(jié)構(gòu)緊湊、爐溫高；多用于鐵基粉末的燒結(jié)直通型網(wǎng)帶傳送式燒結(jié)爐縱剖