陶瓷材料成型方法是零件設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容,也是制造者們極度關(guān)心的問題,更是陶瓷材料加工過程中的關(guān)鍵因素。
不同的加工成型方法將會對材料的性能產(chǎn)生不同影響;成型方法對于材料的適用性也不一;成型工藝也決定了生產(chǎn)周期,成本,批量等關(guān)鍵性因素。
陶瓷
成型工藝
陶瓷制造工序之一是將配料做成規(guī)定尺寸和形狀,并具有一定機(jī)械強(qiáng)度的生坯。有注漿成型法、可塑成型、干壓成型、半干壓成型、等靜壓法等。
一、注漿成型法
注漿成型:用水等制作成帶有流動性的泥漿,將泥漿注入多孔質(zhì)石膏模型內(nèi),水通過接觸面滲入石膏模型體內(nèi),表面形成硬層。
分類:有空心注漿和實(shí)心注漿兩種方法,為了提高注漿速度和質(zhì)量又出現(xiàn)了壓力注漿、離心注漿、真空注漿等方法。
空心注漿法示意圖
實(shí)心注漿法示意圖
工藝流程:配料加水→坯泥→注漿成型→干燥→燒制
工藝特點(diǎn)
優(yōu)點(diǎn):坯體結(jié)構(gòu)均勻,適應(yīng)性強(qiáng),投資小,適用于形狀復(fù)雜、不規(guī)則的、薄的、體積較大且尺寸要求不嚴(yán)的物件,如花瓶,湯碗,茶壺等。
缺點(diǎn):收縮大,生產(chǎn)時間長,占地面積大,模型消耗大
應(yīng)用:適用于各種陶瓷產(chǎn)品,凡是形狀復(fù)雜、不規(guī)則的、薄的、體積較大且尺寸要求不嚴(yán)的器物都可用注漿法成型。一般日用陶瓷中的花瓶、湯碗、橢圓形盤、茶壺、手柄等。
二、流延成型
流延成型:料漿均勻流到或涂到支撐板上,或用刀片均勻的刷到支撐面上,形成漿膜,經(jīng)干燥形成一定厚度的均勻的素坯膜的一種料漿成型方法。
工藝流程:
工藝特點(diǎn)
優(yōu)點(diǎn):設(shè)備不太復(fù)雜,工藝穩(wěn)定,可連續(xù)生產(chǎn),效率高,自動化程度高,坯膜性能均一且易于控制, 適于制造各種超薄形陶瓷器件,氧化鋁陶瓷基片等。
缺點(diǎn):坯體密度小,收縮性高
三、熱壓鑄成型法
熱壓鑄成型:是在壓力的作用下,將熔化的蠟漿料注入金屬模具中,冷卻凝固后得到所要的形狀。
工藝流程:配料→預(yù)熱→除氣→熱壓鑄機(jī)成型→攪拌→石蠟→洗成蠟餅存放→表面活性物質(zhì)
工藝特點(diǎn)
優(yōu)點(diǎn):
1、適用于以礦物原料、氧化物,氮化物等為原料的新型陶瓷的成型,尤其對外型復(fù)雜,精密度高的中小型制品更為適宜。
2、其成型設(shè)備不復(fù)雜,模具磨損小,操作方便,生產(chǎn)效率高。
缺點(diǎn):工序較繁,耗能大,工期長,對于壁薄大而長的制品不適用。
應(yīng)用:主要用于生產(chǎn)中小尺寸和結(jié)構(gòu)復(fù)雜的結(jié)構(gòu)陶瓷、耐磨陶瓷、電子陶瓷、絕緣陶瓷、紡織陶瓷、耐熱陶瓷、密封陶瓷、耐腐蝕陶瓷、耐熱震陶瓷制品。
四、可塑成型法
可塑成型:各種不同的外力對具有可塑性的坯料進(jìn)行加工,迫使坯料在外力作用下發(fā)生可塑變形而制成生坯的成型方法。
1)旋壓成型:利用旋轉(zhuǎn)的石膏模與樣板刀進(jìn)行成型,分為外旋和內(nèi)旋
工藝特點(diǎn)
優(yōu)點(diǎn):設(shè)備簡單、適應(yīng)性強(qiáng),適于成型杯、盤子、碟子等制品,以及大型深孔制品
缺點(diǎn):成型質(zhì)量不高,勞動強(qiáng)度大,要有一定的操作技術(shù),效率低等。
2)滾壓成型:由旋壓發(fā)展而來,分內(nèi)滾和外滾
工藝特點(diǎn):坯體結(jié)構(gòu)均勻,致密,強(qiáng)度大,表面光滑,產(chǎn)量大,適于自動化生產(chǎn)。
3)擠壓成型:由擠制機(jī)將泥料擠壓成各種管狀、棒狀、及斷面和中孔一致的產(chǎn)品
4)注射成型:脊性料和有機(jī)添加劑混合后用注射成型機(jī)將泥料注射到金屬模腔內(nèi)而成型
工藝特點(diǎn)
優(yōu)點(diǎn):工藝簡單,成本低,壓坯密度均勻,尺寸精度高,注射周期短,可自動化生產(chǎn),適于復(fù)雜形狀的大型制品。
缺點(diǎn):脫脂時間長(72~96h),金屬模具貴,設(shè)計(jì)困難
5)塑壓成型: 將泥料放在模型內(nèi),常溫下通過調(diào)節(jié)模內(nèi)壓力使泥料擠壓成型工藝特點(diǎn):坯體致密,自動程度高,適于非旋轉(zhuǎn)對稱制品;需要高強(qiáng)度模型,如多孔性樹脂模、多孔金屬模,成本高。
6)軋膜成型:將粉料與有機(jī)粘合劑混合,通過粗軋和精軋成膜片
工藝特點(diǎn)
優(yōu)點(diǎn):工藝簡單,生產(chǎn)效率高,膜片表面光滑,均勻,致密,生產(chǎn)設(shè)備簡單,適于大批量生產(chǎn)1mm以下的薄片產(chǎn)品。
缺點(diǎn):干燥收縮和燒成收縮較大
五、壓制成型法
(1)干壓成型法
干壓成型法:將經(jīng)過造粒、流動性好、粒配合適的粉料,裝入模具內(nèi),通過壓機(jī)的柱塞施加外壓力使粉料制成一定形狀坯體的方法。
工藝特點(diǎn)
優(yōu)點(diǎn):
1、工藝簡單,操作方便,宜于大批量生產(chǎn),且周期短、工效高,容易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化自動化生產(chǎn)。
2、由于坯體中含水或其他粘合劑比較少,干壓成型的坯體致密度高,尺寸比較精確,燒成收縮少,瓷體的機(jī)械強(qiáng)度高,電性能也好。
缺點(diǎn):
1、干壓成型必須具備一定功率的加壓設(shè)備,模具的制作工藝要求高。
2、不適用于形狀復(fù)雜的陶瓷制品的成型。
(2)半干壓成型法
半干壓成型:在配料中加入較少水分(7—9%),拌勻并在較高的壓力下壓制或搗打成型。制品尺寸準(zhǔn)確,機(jī)械強(qiáng)度高。
工藝特點(diǎn):形狀準(zhǔn)確、效率高、設(shè)備及技術(shù)條件復(fù)雜。
應(yīng)用:雜件、滅弧罩、電器底版等低壓電瓷制品等。
(3)等靜壓成型法
等靜壓成型:將待壓試樣置于高壓容器中,利用液體介質(zhì)不可壓縮的性質(zhì)和均勻傳遞壓力的性質(zhì)從各個方向?qū)υ嚇舆M(jìn)行均勻加壓,當(dāng)液體介質(zhì)通過壓力泵注入壓力容器時,根據(jù)流體力學(xué)原理,其壓強(qiáng)大小不變且均勻地傳遞到各個方向,通過上述方法使瘠性粉料成型致密坯體的方法稱為等靜壓法。
工藝流程:
工藝特點(diǎn):形狀準(zhǔn)確、效率高、設(shè)備及技術(shù)條件復(fù)雜。
應(yīng)用:瓷棒瓷套、火花塞、高氧化鋁電瓷等