成型操作对压制成型坯体质量的影响论文
1 前言
成型工艺是陶瓷材料制备过程的重要环节之一，在很大程度上影响着材料的微观组织结构，决定了产品的性能、应用和价格。过去，陶瓷材料学家比较重视烧结工艺，而成型工艺一直是个薄弱环节，不被人们所重视。现在，人们已经逐渐认识到在陶瓷材料的制备工艺过程中，除了烧结过程之外，成型过程也是一个重要环节。在成型过程中形成的某些缺陷( 如不均匀性等) 仅靠烧结工艺的改进是难以克服的，成型工艺已经成为制备高性能陶瓷材料的关键技术，它对提高陶瓷材料的均匀性、重复性和成品率，降低陶瓷制造成本具有十分重要的意义。
根据坯料的不同坯体的成型方法大致可分为可塑成型、注浆成型和压制成型三类。其中，压制成型是将坯料加入到模具中，在压机上压成一定形状的坯体的方法。其生产过程简单，致密度高，制品尺寸精确，表面质量高，设备机械化、自动化程度高，可以连续化生产，主要适用于墙地砖的生产。我们通过研究成型操作对压制成型坯体质量的影响对提高墙地砖的质量是非常重要的。
2 成型操作对压制成型坯体质量的影响
压制成型工艺过程大致可分为填料、预压、排气、终压、脱模五个阶段。任何一个阶段操作不当都会对坯体的.质量造成一定的影响。
2. 1 填料方式
在坯体的成型过程中，填料是第一个阶段，填料的目的是将粉料均匀的布在模腔中，并具有一定的厚度。填料是否均匀会影响成型后的坯体质量。
墙地砖压制成型时，一般的填料操作过程是: 加料器在推出砖坯的同时，模套升起或者下模下降使粉料布满模腔，加料器再从模腔上退回完成填料操作。若加料器按照一定的速度直线往复填料，就会造成先填料的那部分模腔里的粉料比后填料的多，加压成型后就会导致坯体的密度不一致，烧成之后就会出现大小头、变形、硬裂、口裂等缺陷。因此，生产时除了要求粉料有良好的流动性外，还要求有一个正确的填料方式，可以通过以下方式提高填料的均匀性: ( 1) 自动填料时，填料完成后，下模迅速振动一次，或加料器带振动装置，或模套作一次振动; ( 2)改直线往复式加料为回转式充填加料; ( 3) 人工加料时，加料器向前推速度快，往回拉速度慢，即“紧推、慢拉、中间哆嗦”。
2. 2 成型压力
成型压力一方面用来克服粉料之间的摩擦力，一方面用来克服粉料与模具之间的摩擦力。成型压力小，坯体的致密度不够，坯体强度差，不能满足后面工序的要求，坯体质量不合格; 成型压力越大，坯体的气孔率减小，坯体越容易致密，既有利于坯体质量的提高，又有利于后期的烧成; 但是成型压力过大，又会导致坯体中的残留空气被压缩，当压力卸载后，压缩空气膨胀会导致层裂的产生。合适的成型压力取决于坯体的形状、高度、粉料的含水量及其流动性、要求坯体的致密度和坯体质量等。一般来说，墙地砖的成型压强为25 ～ 50MPa，彩釉砖的成型压强为25 ～ 35MPa. 瓷质砖的成型压强为35 ～ 45MPa。
2. 3 加压方式
压制成型坯体时，坯体内各层的压力大小随坯体与加压面的距离增加而递减，可以通过合理的加压方式来解决这一问题。加压方式根据粉料受力情况不同分为单面加压、双面加压和双面先后加压三种形式。
首先是单面加压，根据模具的不同又分为盖模和插模两种形式。采用盖模时，上冲模作用在模套上，模套因压力而下降，这时粉料下面受到压力使得坯体上层较疏松，下层较致密; 反之，采用插模时，上冲模直接作用到坯料上，这时粉料上面受到压力使得坯体上层较致密，下层较疏松。总之，采用单面加压压力分布不均，有低压区，易造成受压面致密，另一面疏松。其次是双面加压，该方法可以消除底面的低压区，死角; 但空气易被挤到坯体中间部位，使中部密度小。最后是双面先后加压，该方法的操作过程是开始上冲模塞进模套内进行压制，模腔内上面的粉料受力，加到一定程度后，二道冲模加压在模套上，模套受压下降，使得模腔内下面的粉料受力，既解决了坯体致密度不一致的问题，又避免了空气被压缩在坯体内部，这种方式可以获得结构与致密度较均匀的坯体。
2. 4 加压速度
压制成型的过程实际上就是将松散的粉料排出气体并致密化，成为具有一定强度和密度坯体的过程。在压制过程中，一定要保证空气能顺利地排出。在预压阶段，粉料疏松，比较容易排气，加压的速度可以快一些，但是压力不能太大，否则坯体表面过于致密，既不利于气体的排出也不利于压力的传递。预压后，上冲模快速抬起进行排气，然后是终压阶段，加压至设定的最高压力，使得颗粒紧密靠拢，速度不宜太快，同时进行保压，使得坯体压实，减少反膨胀。总之，加压速度先快后慢，压力轻后重，达到最大压力时进行保压，在低压区速度稍快使空气消除; 在高压区应缓慢加压以免残余气体无法排出，达到最大压力进行保压。
2. 5 脱模操作
脱模操作是压制成型最后一个阶段。其过程是上冲模慢慢抬起，下冲模上升或模套下降，将坯体脱出，然后由加料器将其推出，完成整个成型过程进入下一个循环。脱模时，若上冲模减压太快，容易造成层裂; 反之若模套下降太快，容易造成膨胀裂。因此，脱模操作要慢，以保证成型后的坯体质量。
2. 6 添加剂
在压制成型过程中，为了降低粉料的孔隙率，提高坯体的强度和密度，使成型过程顺利进行，通常在粉料中加入一些添加剂来提高坯体质量。根据其作用不同包括润滑剂( 减少粉料颗粒间及粉料与模壁的摩擦) 、粘结剂( 增加粉料颗粒间的粘结作用) 、表面活性剂( 促进粉料颗粒间吸附，湿润或变形) 。但是使用不当反而会影响坯体的质量，在烧成后会出现变形或开裂的缺陷。因此，使用添加剂时需要注意的是，添加剂的分散性要好，少量就能起到很好的效果，同时不能与粉料发生化学反应，最好是在烧成中发挥掉，不会影响墙地砖的性能。
3 结论
采用压制成型生产墙地砖的操作过程中，影响坯体质量的主要因素为填料方式、成型压力、加压方式、加压速度、添加剂和脱模操作六个方面。填料不当会造成粉料分布不均，成型后坯体致密度不一致，烧成后易造成大小头出现大小头、变形、硬裂、口裂等缺陷; 成型压力过小会造成坯体强度和密度不够，过大又会导致层裂的产生; 加压时，加压方式采用双面先后加压，既解决了坯体致密度不一致的问题，又避免了空气被压缩在坯体内部; 加压速度先快后面，压力先轻厚重，保证空气顺利排出，达到最大压力时进行保压; 脱模时，速度要慢，避免出现层裂和膨胀裂; 使用的添加剂要求能提高粉料的成型能力但不能影响墙地砖的性能。
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