《陶瓷成型方法》PPT课件.ppt

陶瓷工艺学陶瓷工艺学 第5章 陶瓷成型方法 成型是将制备好的坯料，用各种不同的方法制成具有 一定形状和尺寸的坯体（生坯）的过程。 成型需满足的要求： 1坯体符合产品要求的生坯形状和尺寸（考虑收缩） 。 2坯体应具有相当的机械强度，便于后续工序的操作 。 3坯体结构均匀，具有一定的致密度。 4成型过程适合于多、快、好、省的组织生产. 从工艺上讲，根据坯料的性能和含水量的不同，陶瓷 的成型方法可分为三类：注浆成型、可塑成型和压制 成型。 陶瓷工艺学陶瓷工艺学 成型方法分类 冷法 坯料含水量 3040% 石 膏 模 常压冷法注浆 加压冷法注浆 抽真空冷法注浆 有模 无模 等静压成型法：橡皮膜，坯料含水1.53% 干压成型法：钢模 ，坯料含水量68% 可塑成型法 成型 方法 坯料含水量1826% 注浆 成型 法 热法（热压注法）：钢模 陶瓷工艺学陶瓷工艺学 1 注浆成型 一 概述： 工艺过程：将制备好的坯料泥浆注入多孔性模型内，由于 多孔性模型的毛细管力吸水性，泥浆在贴近模壁的一侧被 模子吸水而形成一均匀的泥层，并随时间的延长而加厚， 当达到所需厚度时，将多余的泥浆倾出，最后该泥层继续 脱水收缩而与模型脱离，从模型取出后即为毛坯. 工艺特点： （1）适于成型各种产品，形状复杂、不规则 、薄、体积较大而且尺寸要求不严的器物，如花瓶、汤碗 、椭圆形盘、茶壶等。 （2）坯体结构均匀，但含水量大且不均匀，干燥与烧成 收缩大。 陶瓷工艺学陶瓷工艺学 l二、工艺原理 陶瓷工艺学陶瓷工艺学 三. 基本注浆成型方法 1、空心注浆法（单面注浆） 要求浆料流动性、稳定性好，粒度细，比重小(1.55-1.7g/cm3) ，脱模水分15-20%。吸浆时间决定坯体厚度，同时与模具温 度、湿度、泥浆性质有关。适用于小、薄件。 陶瓷工艺学陶瓷工艺学 2实心注浆 (双面注浆) solid casting 与空心浇注相比，料浆比重大，浆料粒度可稍粗 ，触变性可稍差 陶瓷工艺学陶瓷工艺学 3 3、强化注浆成型方法、强化注浆成型方法 （注浆方法的改进）（注浆方法的改进） 在注浆过程中人为地施加外力，加速注浆过程的进行，使吸浆 速度和坯体强度得到明显改善的方法。 1） 真空注浆 模具外抽真空，或模具在负压下成型，造成模具内外压力差， 提高成型能力，减小坯体的气孔和针眼。 陶瓷工艺学陶瓷工艺学 2 2） 离心注浆离心注浆 使模型在旋转情况下进浆，料浆在离心力的作用下紧靠 模壁形成致密的坯体。气泡较轻，易集中在中间最后破 裂排出，故可提高吸浆速度与制品质量。要求：泥浆中 的颗粒分布范围窄，否则大颗粒集中在靠近模型的坯体 表面，而小颗粒集中在坯体内面，造成坯体组织不均匀 ，收缩不一致。 陶瓷工艺学陶瓷工艺学 3）压力注浆 通过提高泥浆压力来增大注浆过程推动力，加速水分的 扩散，不仅可缩短注浆时间，还可减少坯体的干燥收缩 和脱模后坯体的水分。注浆压力越高，成型速度越大， 生坯强度越高。但是受模型强度的限制。 模型的材料：石膏模型、多孔树脂模型、无机填料模型 。 根据压力的大小可将压力注浆分为： 微压注浆：压力 2 MPa 高强度树脂模型 陶瓷工艺学陶瓷工艺学 高压注浆成 型原理图 微压注浆成 型原理图 陶瓷工艺学陶瓷工艺学 4）热浆注浆 在模型两端设置电极，料浆注满后，马上接交流电，利用 料浆中少量电解质的导电性加热，升温至50左右，可加 快吸浆速度。当泥浆温度为1555，粘度会降低50 60，坯体成型速度提高3242。 5 5 ）电泳成型电泳成型 根据料浆中粘土粒子（带有负 电荷）在电流作用下能向阳极 移动，把坯料带往阳极而沉积 在金属模的表面而成型的。模 型用铝、镍、镀钴的铁等。 影响因素：主要为电压、电流、 成型时间、泥浆浓度及电解质 含量等。 陶瓷工艺学陶瓷工艺学 四、注浆成型常见缺陷分析 1、开裂：由于收缩不均匀产生的应力引起。如石膏模各部干 湿不均；制品厚薄差；注浆不连续而形成含气夹层；解凝剂用 量不当，有凝聚倾向；泥浆未经陈腐，水分不均，流动性差； 可塑粘土用量不当；脱模过早或过迟；干燥温度过高。 2、坯体生成不良或缓慢：电解质用量不当，浆料中有促进凝 聚的杂质（如石膏、硫酸钠等）；泥浆或模具水分过高；泥浆 温度过低（低于10）；模具气孔率低、吸水率低。 3、脱模困难：新模表面有油膜；泥浆或模具水分过多；泥浆 粘土用量过多；泥浆原料颗粒过细。 4、气泡针孔：模具过干过湿过热或过旧；泥浆排气不良；注 浆过快，不利排气；模具设计不利排气；浆料存放过久或温度 过高；模具内浮尘未清。 5、变形：原因同开裂 陶瓷工艺学陶瓷工艺学 2 可塑成型 利用外力对坯料进行成型。基本原理是基于坯料的可塑性。 一、滚压成型 1.工艺原理和特点：成型时盛放着泥料的石膏模型和滚压头分 别绕自己的轴线以一定的速 度同方向旋转。滚压头在旋 转的同时逐渐靠近石膏模型， 对泥料进行滚压成型。 优点：坯体致密、组织结构 均匀、表面质量高。 阳模滚压（外滚压）：滚压 头决定坯体形状和大小，模 型决定内表面的花纹。 阴模滚压（内滚压）：滚压 头形成坯体的内表面。 陶瓷工艺学陶瓷工艺学 2. 滚压成型的主要控制因素 （1） 对泥料的要求：水分低、可塑性好。成型时模具 既有滚动，又有滑动，泥料主要受压延力的作用。要求有 一定的可塑性和较大的延伸量。可塑性低，易开裂；可塑 性高，水分多易粘滚头。阳模滚压和阴模滚压对泥料的要 求有差别。阴模滚压受模型的承托和限制，可塑性可以稍 低，水分可稍多。 （2） 滚压过程控制：分压下（轻）、压延（稳）、抬起 （慢）阶段。 （3） 主轴转速（n1）和滚头转速(n2) ：控制生产效率； 对坯料的施力形式，控制坯体的密度均匀和表面光洁。 滚压头的温度热滚压：100130，在泥料表面产生一 层气膜，防止粘滚头，坯体表面光滑。冷滚压：可用塑料 滚压头，如聚四氟乙烯。 陶瓷工艺学陶瓷工艺学 3、滚压成型常见缺陷 1）粘滚头：泥料可塑性太强或水分过多；滚头转速太快 ；滚头过于光滑及下降速度慢；滚头倾角过大。 2）开裂：坯料可塑性差；水分太少，水分不均匀；滚头 温度太高，坯体表面水分蒸发过快，引起坯体内应力增大 。 3）鱼尾：坯体表面呈现鱼尾状微凸起。原因是滚头摆动 ；滚头抬离坯体太快。 4）底部上凸：滚头设计不当或滚头顶部磨损； 滚头安装 角度不当；泥料水分过低。 5）花底：坯体中心呈菊花状开裂。原因是模具过干过热 ；泥料水分少；转速太快；滚头中心温度高；滚头下压过 猛；新模具表面有油污。 陶瓷工艺学陶瓷工艺学 二、塑压成型 将可塑泥料放在模型中在常温 下压制成型的方法。 模型：蒸压型的半水石膏 ，内部盘绕多孔性纤维管，用 以通压缩空气或抽真空。成型 压力与坯泥的含水量有关。坯 体的致密度较旋坯法、滚压法 都高。因此，需要提高模型强 度：采用多孔性树脂模、多孔 金属模。 陶瓷工艺学陶瓷工艺学 陶瓷工艺学陶瓷工艺学 l三、旋压成形 l四、其他塑性成形方法 l雕塑、印坯、拉坯 陶瓷工艺学陶瓷工艺学 3 压制成型 一、定义 将含有一定水分（或其它粘结剂）的粒状粉料填充于模 具之中，对其施加压力，使之成为具有一定形状和强度 的陶瓷坯体的成型方法叫做压制成型。又称模压成型（ stamping process）、干压成型(dry pressing)。 粉料含水量8%15时为半干压成型； 粉料含水量为37时为干压成型； 特殊的压制工艺（如等静压法），坯料水分可在3以 下。 陶瓷工艺学陶瓷工艺学 一、压制成型的模具和设备 模具可用工具钢制成。 产品外形不合理，决定了模具设 计不合理，致使影响成型质量，因 此，有时宁可对产品的外形作一些 修改，使模具设计合理。 模具设计应遵循的原则：便于粉 料填充和移动，脱模方便，结构简 单，设有透气孔，装卸方便，壁厚 均匀，材料节约等。 模具加工应注意尺寸精确，配合 精密，工作面要光滑等。施压设备 ：机械压机、油压机或水压机等。 陶瓷工艺学陶瓷工艺学 二、等静压成型 （一） 等静压成型原理 1、定义：是装在封闭模具中的粉体在各个方向同时均匀 受压成型的方法。等静压成型是干压成型技术的一种 新发展，但模型的各个面上都受力，故优于干压成型 。 2、等静压成型过程该工艺主要是利用了液体或气体能够 均匀地向各个方向传递压力的特性来实现坯体均匀受 压成型的。 陶瓷工艺学陶瓷工艺学 陶瓷工艺学陶瓷工艺学 3. 等静压成型与干压成型的主要差别 (1)粉料各个方向受压，粉料颗粒的直线位移减少，利于 把粉料压到相当的密度，同时消耗在粉料颗粒运动时 的摩擦功相应减少，提高了压制效率。 (2) 粉料内部和外部介质中的压强相等，因此空气排出困 难，限制通过增大压力来压实粉料的可能，故生产中 有必要排除装模后粉料中的少量空气。 4. 等静压成型的优点 (1)与施压强度大致相同的其它压制成型相比，等静压成 型可以得到较高的生坯密度，且密度在各个方向上都 比较均匀。 (2) 生坯内部的应力小（压强的方向性差别小于其它成型 方法，颗粒间、颗粒与模型间的摩擦力减小）。 陶瓷工艺学陶瓷工艺学 (3) 成型的生坯强度高，内部结构均匀，不会象挤压 成型那样使颗粒产生有规则的定向排列。 (4) 可以采用较干的坯料成型，也不必或很少使用粘 合剂或润滑剂，有利于减少干燥和烧成收缩。 (5) 对制品的尺寸和尺寸之间的比例没有很大的限制 。 （二） 等静压成型的分类 根据成型温度常温等静压（或冷等静压，CIP）、高 温等静压（或热等静压，HIP）。 陶瓷工艺学陶瓷工艺学 陶瓷工艺学陶瓷工艺学 4、压制成型常见缺陷 1）规格尺寸不合格：尺寸超标或变形扭曲。原因是 填料分布不均，如粉料流动性差，或操作不当，使坯 体收缩不一致及失控。 2）裂纹：布料不均匀；坯体设计壁厚差大；压制保 压不足，排气不足； 3）麻面（粘模）：坯料干湿不均；模具表面光洁度 不高；原料颗粒表面残留可溶性盐类或电解质。 4）掉边、掉角。 陶瓷工艺学陶瓷工艺学 三、热压铸成型 定义：将含有石蜡的浆料在一定的温度和压力下注入金 属模中，待坯体冷却凝固后再进行脱模的成型方法。 主要工序：制备腊浆、坯体浇注成型、排腊 1 1 制备腊浆制备腊浆 （1） 腊浆由粉料、塑化剂、表面活性剂组成。 （2） 混料方式 a. 将石蜡加热熔化，粉料倒入，边加热 边搅拌。 b. 粉料加热后倒入石蜡熔液，边加边搅拌。 (3) 设备：快速和腊机、慢速和腊机 然后将料浆倒入容器中，凝固后制成腊板，备用。 (4) 料浆的性能指标 稳定性、可铸性、收缩率 陶瓷工艺学陶瓷工艺学 l2、热压铸成型工艺 陶瓷工艺学陶瓷工艺学 3、热压铸成型工艺 主要工艺参数： (1) 腊浆温度：6075，温度升 高，则腊浆的粘度下降，坯体致密 ，但冷却收缩相应大。温度过低， 则易出现欠注、皱纹等缺陷。 (2) 钢模温度。决定坯体冷却凝固 的速度。一般为2030。 (3) 成型压力：与浆桶深度、料浆 性能有关。压力升高，坯体的致密 度增加，坯体的收缩程度下降。一 般可以采用0.30.5 MPa。 l3 排腊 陶瓷工艺学陶瓷工艺学 4 修坯与粘结修坯与粘结 可塑法和注浆法成型的生坯件，表面不太光滑，边口 都呈毛边现象，多合模型的注浆坯件会有接缝痕迹， 某些