陶瓷制造中的双向加压工艺

陶瓷制造中的双向加压工艺

1形状规则的应用与其他生产方法相比，以干燥和研磨为原料的密度更高，而且不需要干燥。形状规则，一致性好，成本低。适合大规模连续化生产，在现代陶瓷生产中得到了广泛应用。干粉压制成型作为一种成型方法,人们并不陌生,但工艺中影响压制品质量的因素较多,笔者愿就此与业内人士作一点讨论,谈一些自己的观点。2双向加压方式对压制品的分离双向加压的压制方式因压制品在成型过程中上、下双向受力且都有位移,内部的密度较为均匀,这是一大优点,但在某些情况下片面地强调双向加压也是不必要的。笔者认为对于纵向尺寸较小的薄型制品,例如厚度在2mm以内时,单向压制和双向压制并无明显的区别,反而单向压制因设备和模具都较为简单,故成本低,维修方便,这也是其长处。当制品厚度大于3mm时,尤其是横向尺寸小于纵向尺寸的2倍时,单向加压暴露出明显的不均匀性。因模具侧壁阻力的作用,使压制品下部密度明显不足,造成烧成的不均匀收缩,故对于较大尺寸的制品应选用双向加压方式。双向加压可分为双向同时加压和双向先后加压两种。前者在制品的中间部位粉料位移极小,上、下两端的位移较大,由于侧壁摩擦力的作用,使得传递到压制品中间部位的压力减小,易形成制品中间部位密度较两端低的情形;其优点是设备相对较为简单,可采用浮动圈模的方法获得底模的压缩动作,不需分别驱动上模和底模。而双向先后加压可使中间部位的粉料先向下作压缩移动,再在底模的驱动下向上作移动,可较好地减轻中间部位密度低的现象;但其上模和底模需分别驱动,并在时间上错开适当的间隔,设备较为复杂,价格也较高。对于纵向尺寸较大的制品,采用双向先后加压是有明显优势的。3自动喂料装置的选择原则许多工业陶瓷采用的干性粉料都没有粘土成分,一般均需加入粘结剂造粒。造粒质量在压制成型中有举足轻重的影响,往往因为造粒不好使压制工艺不稳定,也会影响烧成时的成品率。造粒方法首推喷雾干燥造粒,因其是在暖气流的烘托下于空气中干燥成粒,在表面张力的紧缩作用下,粒子基本上是球形,外形规则,统一性好,富于流动性,便于喂料装置自动喂料,进入模腔后填充均匀性也好。干燥塔越大,雾滴在空中飘浮时间越长,成粒也就越充分。尺寸较小的喷雾干燥塔因内部空间的限制,往往成粒不够完整。笔者认为选购干燥塔不宜过小。对于无喷雾塔的场合,或实验室的小批量试验料,只能采用手工造粒。手工造粒不仅费工费时,而且造粒质量与操作者有很大的关系。粉料与粘结剂混和后必须充分研磨,使之混合均匀,再过两次筛以除去过大的团粒和未成粒的细粉,若料粒中带有细粉,往往会造成烧成品的龟裂。为了粘结剂与粉料能充分均匀地混合,通常加入稀释了的粘结剂,其中含有较多的水分,粉料的含水量高了,流动性就太差,也会影响压制品的密度。若要供给带有自动喂料装置的压机使用必须适当干燥将含水量控制在5%～8%左右,具体的含水量因物料不同而有所差异,但都要具备良好的流动性才能使用,否则料粒常常会卡住喂料通道而不能顺利进入模腔。即使进入模腔,其填充性能也不理想。4圈模的磨损模具的质量直接影响连续化生产能否顺利进行,合格的模具尺寸精确,上、下模与圈模的配合应在0.06mm以内,工作面应光滑,不粘料,硬度应达到规定的要求,通常应在HRC58以上。模具在使用一段时间后不可避免地要产生磨损,其中又以圈模的磨损最甚,圈模磨损后对压制品质量的影响也最大。以最简单的模具为例,有上模、下模和圈模组成。在压缩过程中,由于粉料的位移造成粉粒与圈模侧壁的剧烈摩擦,使用一段时间后圈模模腔将会横向变大,而圈模其它部位因粉料摩擦机会少,磨损也小,就形成了如图1所示的鼓形空腔,这种模具压制的制品总是分层或开裂的,原因是模腔内已经成型的制品在脱模过程中发生横向挤压变形,破坏了已经固结的粉粒结构。对于压制品不是太厚的情形来讲,圈模的磨损只是与粉料直接接触的一小部分,这时只要将圈模上下颠倒安装,就可避免模腔在鼓形区工作,如图2所示,从而仍可压制出合格的制品。对圈模来讲,上、下两面应该对称,模具设计时应尽量做到这一点,否则无法颠倒安装,也就不能充分利用圈模的使用寿命5压制品密度过大,颗粒不稳定制品密度随压制力的增大而增加,当压力达到一定程度时,密度的增加已不再明显,如图3所示。此时若继续增大压力,模具的磨损将明显加快,机器的负荷也很大,还常常出现模具卡住不能复位的故障。实用中应结合各种因素确定压力,以满足制品要求为前提,不应片面强调提高压力。在压力不变的情况下,粉料的含水量也是影响压制品密度的因素之一,若粉料在过于干燥的状态下施加压力,颗粒间相互移动的磨擦力大,使之充分固结就相对地不容易。水分逐渐增加时,由于水的润滑作用,制品较易结实。但当水分超过某一比例时,过剩的水在压缩状态下将要占据空隙,影响颗粒的固结。实践证明,料粒的含水量与制品密度关系如图4所示。操作中应根据不同的粉料特性寻找到点的含水量以达到最好的压制效果6压机的压机问题在实际操作过程中往往会遇到制品脱模后下模不能正常复位的故障,其原因有两个方面:a.有的新模具光洁度达不到要求,模壁存在有粘料现象,使用初期粉料易粘在间隙内使下模与圈模的摩擦力过大,超过了复位弹簧的弹力,使之不能复位。有的压机虽然有动力机构帮助复位,但拉动下模的力是相当大的,严重时甚至会损坏模具,所以遇这种情况,应卸下模