2坯料的成型

2坯料的成型2.1可塑泥团的成型2.2泥浆的成型2.3粉料的成型2.4调整坯料性能的添加剂成型概述P279成型的目的：将坯料加工成具有一定形状和尺寸、并具有一定的致密度和必要的强度的坯体。常用成型方法：包括可塑法成型、注浆成型和压制成型可塑成型——塑性坯料注浆成型——浆料压制成型——粉料可塑成型拉坯成型：车坯成型旋压成型滚压成型挤压成型轧膜成型适合成型带有回转中心的杯碟状、圆柱状、圆筒状等的制品。注浆成型：石膏模注浆成型热压铸成型流延法成型适合成型形状复杂、规格尺寸比较大、坯体比较薄的产品压制成型：干压成型半干压成型等静压成型适合成型形状简单的扁平状类制品成型方法选择：根据制品的形状、大小、厚薄、坯料性能、产品的产量和质量要求、成型设备及技术能力、经济效益等.2.1可塑泥团的成型可塑成型原理：利用模具或刀具等的运动所造成的压力、剪力，挤压等外力对具有可塑性的坯料进行加工，迫使坯料在外力的作用下发生可塑变形，制成坯体。受外力塑性泥团————塑性变形————坯体2.1.1塑性坯料成型性能2.1.1.1可塑泥团的流变特性可塑性泥团由固相、液相、少量气相（空气0.5％～1％）组成的弹性—塑性系统可塑性泥团受到应力发生形变时既有弹性性质，又有假塑性变形。当σ＞σy，则出现假塑性变形，不可逆。假塑性变形：除去泥团受到的应力，会部分地回复到原来状态（用εy表示），剩下的不可逆变形部分εn叫做假塑性变形。屈服值：由弹性变形过渡到假塑性变形的极限应力σy，称为流动极限（或称流限）σ＞强度极限σp，泥团会开裂破坏当应力很小时，受应力σ的作用产生形变ε，两者呈直线关系，且可逆。泥团的成型性能的评价指标一般可以近似地用屈服值和最大变形量的乘积（σy*εp）评价泥料的成型能力。——一定含水率屈服值σy：泥团开始假塑性变形时须加的应力；σy高——防受偶然的外力产生变形，保证成型时有足够的稳定性屈服值随泥团中水分增加而降低变形量εp：出现裂纹前的最大变形量。εp高——使成型过程中变形虽大，但又不致出现裂纹——含水量降低，σy提高，但εp降低了2.1.1.2影响泥团可塑性的因素矿物种类——粘土矿物的结构伊利石高岭石蒙脱石固相颗粒大小和形状颗粒愈细，分散度越大，比表面积愈大，颗粒表面形成水膜所需的水分愈多，产生的毛细管力越大，可塑性越好。层状、短柱状颗粒比球状和立方状颗粒的可塑性好吸附阳离子的种类粘土胶团间的吸引力大，则可塑性高H－粘土＞Al3+＞Ba2+＞Ca2+＞Mg2+＞NH4+＞K1+＞Na1+＞Li1+液相的数量和种类——浸润能力和液相的粘度、表面张力坯料中加入水分适当时才呈现最佳的可塑性表面张力大，可塑性高；粘度高，则可塑性高2.1.2可塑成型方法各种可塑成型方法比较（一）滚压成型1、成型工艺原理及特点模型和滚压头分别绕自己的轴线以一定速度旋转。滚压头—面转动—面对坯泥进行“滚”和“压”而成型。滚压成型分为：阳模滚压和阴模滚压阳模滚压－外滚压：滚压头决定坯体外形的大小，适合扁平状、宽口且坯体内表面有花纹的产品。阴模滚压－内滚压：滚压头形成坯体内表面，适合内径小而较深的制品。滚压成型特点：1）组织结构均匀——泥料与滚压头接触面大，受压时间长，受力均匀2）坯体致密均匀，强度较大。3）坯体变形减少，质量高——不需加水赶光表面，减少变形4）生产效率高——易于机械化、自动化生产2、滚压成型工艺控制1）泥料的要求：水分和可塑性阳模成型－泥料在模型外，水分应少些，可塑性强些。阴模成型－可塑性可稍低，成型水分可稍多。2）滚压过程的控制滚头降至开始接触泥料时，动作要轻，速度要适宜。动作太重和速度太快，则易压坏模型或排不出空气成“鼓气”缺陷；下压速度太慢，易引起坯料粘滚头泥料压至要求的厚度，要求滚头的动作重而平稳；滚头抬—离—坯通体过，滚要压求机缓的慢凸减轮轻机坯构料控所制受的压力。3）主轴转速和滚头转速：主轴转速n1滚头转速n2n1↑提高产量，产品直径大，n1应稍小阳模：n1过大，泥料易脱离模型，底部花心，边缘破口阴模：n1可稍大，过小粘滚头转速比i＝n1/n2反映成型对泥料与滚头的相对运动4）滚压头及滚压机的调整滚压头温度——热滚压的坯体表面光滑，质量提高，对泥料要求不严滚压头的光滑程度——影响坯体表面质量滚头倾角α：滚头中心线和主轴中心线的夹角；5）石膏模型的要求模型温度不能过干：因湿泥遇到过干的模型，马上出现硬皮，则坯泥在模型内滑动；不能过湿：影响脱模，生产效率降低模型的完好性——保证产品的形状模型的使用寿命——老化、强度降低，吸水性差——一般1～2个月左右更换模型。6）工人操作(二）可塑成型方法——旋压成型石膏模、型刀；粘土质坯料，塑性好，成型水分均匀，一般为21%～26%；设备简单，操作要求高，坯体质量不如滚压。（三）可塑成型方法——车坯成型适用于外形复杂的圆柱状产品，如圆柱形的套管、棒形支柱和棒形悬式绝缘子的成型。根据坯泥加工时装置的方式不同，车坯成型分为立车和横车。根据所用泥料的含水率不同，又分为干车和湿车。（三）可塑成型方法——车坯成型车刀，卧式或立式车坯机坯料为真空练泥机挤出的泥段，湿车水分16%～18%，干车水分6%～11%干车粉尘大，生产效率低，刀具磨损大，已渐渐由湿车代替。（四）可塑成型方法——挤压成型挤压成型（extrusion）是采用真空练泥机、螺旋或活塞式挤坯机，将可塑料团挤压向前，经过机嘴定形，达到制品所要求的形状。通过更换机嘴，以挤出各种形状的坯体。陶管、辊棒和热电偶套管等管状、棒状、断面和中孔一致的产品，均可采用挤压成型。坯体的内、外形由机头及内部形状所决定，坯体的长度根据尺寸要求进行切割。挤压成型便于与前后工序联动，可实现自动化生产。（四）可塑成型方法——挤压成型挤压成型应注意的工艺问题①严格的真空处理，以除去坯料中气泡，以免挤出时气泡在坯体表面破裂，影响表面品质。②要有合适的挤出力：挤出力的大小主要取决于机头喇叭口的锥度。③合适的挤出速度：出坯过快，坯料的弹性滞后释放，容易引起坯体变形。④管状产品壁厚须能承受其重力作用和适应工艺要求。管壁过薄，则容易软塌，使管径变形成椭圆。⑤承接坯体的托板必须平直光滑，以免引起坯体弯曲变形，尤其是长产品。（四）可塑成型方法——挤压成型金属机嘴；粘土质坯料，瘠性坯料。要求塑性良好，经真空处理；产量大操作简单，坯体形状简单，可连续生产。挤压成型设备（五）可塑成型方法——塑压成型塑压成型机；粘土质坯料水分为20%左右，具有一定可塑性；适于成型各种异形的盘、碟类制品，自动化程度高，对模具要求高。可塑成型方法——塑压成型过程操作：靠压缩空气通入透气的石膏模中，将坯体从模中托起，达到脱模的目的。其操作步骤如下:①将泥段切成泥饼，置于底模上；②上下抽真空，施压成型；③压缩空气从底模通入，使成型好的坯体脱离底模；液压装置返回至开启的工位，坯体被上模吸住；④压缩空气通入上模，坯体脱离上模落入操作人员手中的托板上；⑤压缩空气同时通入上模和底模，使模内水分排除；关闭压缩空气，揩干模型表面水分，即可进行下一个成型周期。可塑成型方法——塑压成型过程其它可塑成型方法1.雕塑对象：异形产品，如人物、鸟兽或方形、多角形等器物，方式：手捏、雕塑、雕削、雕镶法成型。雕镶法是先将练好的塑性泥料用印坯和拍打相结合的方法制成适当厚度的泥尺，然后切成所需形状大小，再用刀、尺等工具进行修、削以制成符合要求的式样和厚度，最后用泥浆粘镶成坯体。雕塑法示例：将揉好无气泡的粘土用泥拍打成长方体。按设计用线弓割出大体形状。拿起坯体，用刮刀从底部挖去多余粘土。仔细雕塑外形。其它可塑成型方法2.印坯对象：异形且精度要求不高的产品，如六角瓶、菱形花钵、人物禽兽中某些局部器形、琉璃瓦中的屋脊等都常常采用印坯法成型；方法：塑性泥料在石膏模中印制成型；方式：分单面印坯和双面印坯。然后经过修整再和其它部分粘结成整个坯体。优点：不需要机械设备，手工操作，印坯成型，但效率低，且常由于印坯时施压不均，干燥收缩不匀而引起开裂变形。3.拉坯定义：又称做坯，是一种万能成型法。对象：碗类、盘碟、壶类、杯类、瓶类等。操作：靠手掌力和手指力对塑性泥料进行拉、棒、压、扩等作用，使泥料变成所需要的器形。拉坯时还可利用竹片、木棒及样板等进行刮、削、插孔，形成弧线等。要求：泥料屈服值不宜太高，延伸变形量则要求宽些。坯料含水率稍高于其它塑性成型法。拉坯成型示例把扶正的粘土用双手的中指指起适当大小的一块。双手扶住泥块，右手拇指从顶部中心点压下。左手辅助，右手拇指从底部中心外扩，井平整底部。左手在内，右手在外，左手中指与右手拇指相对，从底部向上缓缓提起，保持匀速，将坯体拉高。双手指尖内外相对，左手稍用力外扩逐渐拉薄坯体，可反复保持坯体的薄厚均匀。将坯体拉高、修薄时注意整体带动，保持四线平整，形状固定后双手夹薄皮条将口缘压光。用手指平稳利平底足台，除去多余的粘土。拉坯机减慢速度，双手平行轮盘拉紧割线，轻轻靠近并嵌入底足部位约三分之一处，左手松开任割线卷入，拔出割线。关闭电源，双手中指夹住坯体根部轻轻托起。2.2泥浆的成型定义：注浆成型（传统）：在石膏模的毛细管力作用下，含一定水分的粘土泥浆脱水硬化成坯的过程。注浆成型（现代）：具有一定液态流动性的成型方法特点：适用于各种陶瓷产品，形状复杂的、不规则的、薄壁的、体积较大且尺寸要求不严的制品都可采用。坯体结构较一致，收缩大，坯体强度相对较低。生产周期长，占地面积大，产量相对较低，生产效率不高,但投产容易。2.2.1注浆成型机理及注浆过程中的物理化学变化1.注浆成型机理注浆过程基本上可分成三个阶段从泥浆注入石膏模吸水开始到形成薄泥层为第一阶段形成薄泥层，泥层逐渐增厚，直到形成注件为第二阶段从雏坯形成到脱模为收缩脱模阶段注浆过程的推动力：石膏模的毛细管力２注浆过程中的物理—化学变化物理脱水过程（主要地位）泥浆注入石膏模，石膏模吸水形成薄泥层——石膏模-颗粒间、颗粒-颗粒间的范德华力推动力：石膏模的毛细管力阻力：石膏模阻力和坯体阻力注浆开始时，模型的阻力起主要作用——取决于毛细管的大小和分布（水膏比）、模型干燥程度及使用次数等随坯体厚度继续增加，坯体阻力起主导作用——含塑性原料多的泥浆脱水阻力大，形成的坯体密度大，其阻力也大当水：石膏=78：100时，总阻力最小而相应的吸浆速度化学凝聚过程（次要地位）泥浆溶解少量的CaSO4，CaSO4和泥浆中的Na—粘土、水玻璃发生离子交换。Na-粘土+CaSO4+Na2SiO3→Ca-粘土+CaSiO3↓+Na2SO4靠近石膏模表面的一层Na-粘土变成Ca-粘土，生成沉淀的CaSiO3，使泥浆由悬浮状态转为聚沉。——石膏作为絮凝剂水溶性Na2SO4被吸进模型的毛细管中。当烘干模型时，Na2SO4以白色丛毛状结晶的形态析出。2.2.2影响泥浆浇注性能的因素1.流动性固相含量、颗粒大小和形状泥浆的温度——T↑粘度↓流动性↑粘土及泥浆处理方法（水化膜的厚度）电解质的作用——改变泥浆中胶团的双电层的厚度和ξ电位陈腐——稳定注浆性能、提高流动性和增加坯体强度泥浆的pH值（主要用于提高瘠性料浆的流动性）——调节PH值，使胶粒ζ电位最大值2.吸浆速度减少模型的阻力——控制模型制造工艺降低泥层阻力——泥浆性质和坯体结构适当减少塑性原料，增加瘠性原料减少细颗粒的含量，增加粗颗粒的含量减少水分含量——加稀释剂提高吃浆过程的推动力石膏模：具有最大的毛细管力采用压力注浆、真空注浆、离心注浆等加速注浆方法提高泥浆的温度，提高模型的的温度3脱膜性离模系数：吸浆完到离模时坯体中固体粒子所占体积百分比的变化——反映水分变化G大：坯体致密，水分含量少，强度大。G小：坯体疏松，水分含量大，强度低。影响离模系数的因素：透水性——透水性小，G小模型和坯体界面的结合力——界面结合力小，G大坯体的形状4挺实能力脱模时，坯体有足够的硬度和湿强度，不致变形的能力5加工性——与生坯强度有关2.2.3注浆成型方法1基本注浆方法：包括空心注浆和实心注浆空心注浆（单面注浆）泥浆注满模型后放置一段时间，待模型内壁粘附一定厚度的坯体后，将多余泥浆倒出，然