無機材料成型工藝9第九章 陶瓷成型

1、CLYCLY20082008本次課主講內(nèi)容和教學目標本次課主講內(nèi)容和教學目標第九章 陶瓷的成型9.1 可塑成型9.2 注漿成型重點掌握可塑泥料的流變性和可塑性機理；影響可塑成型的因素；注漿成型的工藝原理；熟悉可塑和注漿成型的各種工藝和相關設備； CLYCLY20082008第九章第九章 陶瓷的成型陶瓷的成型 陶瓷的成型就是利用各種工藝方法將坯料制成具有一定形狀和強度的坯體的過程?？伤苄院玫呐骺伤苄院玫呐髁?，形狀簡單，料，形狀簡單，產(chǎn)量大產(chǎn)量大形狀復雜或較大，形狀復雜或較大，壁薄，產(chǎn)量小壁薄，產(chǎn)量小尺寸精確，致尺寸精確，致密度高密度高 可塑成型可塑成型注漿成型注漿成型壓制成型壓制成型成型成型本章

2、教學內(nèi)容CLYCLY20082008掌握：陶瓷可塑成型、注漿成型和壓制成型 的工藝原理和主要工藝方法； 熟悉：傳統(tǒng)成型方法的工藝路線和相關設備 以及優(yōu)缺點； 新型的成型工藝的種類和特點； 本章教學目標了解：陶瓷的成型模具的種類CLYCLY20082008第一節(jié)第一節(jié) 可塑成型可塑成型 可塑法成型可塑法成型是用各種不同的外力對具有可塑性的坯料進是用各種不同的外力對具有可塑性的坯料進行加工，迫使坯料在外力作用下發(fā)生可塑變形而制成生行加工，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。坯的成型方法。CLYCLY20082008彈性變形假塑性變形開裂破壞9.1.1 9.1.1 可塑泥團的流變特

3、性可塑泥團的流變特性掌握CLYCLY20082008屈服值屈服值y和最大變形量和最大變形量 p可塑指數(shù)：可塑指數(shù)：y p9.1.2 9.1.2 可塑性可塑性吸附陽離子吸附陽離子：H+-粘土粘土Al3+Ba2+Mg2+Ca2+NH4+K+Na+Li+-粘土粘土影響可塑性的因素：影響可塑性的因素：液相含量與性質；液相含量與性質；顆粒尺寸和形狀：顆粒尺寸和形狀： 顆粒越細，可塑性越好；顆粒越細，可塑性越好；礦物種類：顆粒細，片狀結構，水膜較厚；礦物種類：顆粒細，片狀結構，水膜較厚；掌握CLYCLY200820081雕塑和拉坯：手工，適于形狀特殊的制品雕塑和拉坯：手工，適于形狀特殊的制品. .9.1.

4、3 9.1.3 可塑可塑成型工藝成型工藝熟悉CLYCLY200820082 2旋壓成型：利用旋轉的石膏模與樣板刀進行成型，旋壓成型：利用旋轉的石膏模與樣板刀進行成型，分為外旋和內(nèi)旋。分為外旋和內(nèi)旋。優(yōu)點：優(yōu)點：設備簡單、適應設備簡單、適應性強，性強，適于成型杯、盤適于成型杯、盤子、碟子等制品，以及子、碟子等制品，以及大型深孔制品大型深孔制品缺點：缺點：成型質量不高，成型質量不高，勞動強度大，要有一定勞動強度大，要有一定的操作技術，效率低等。的操作技術，效率低等。CLYCLY200820083 3滾壓成型：由旋壓發(fā)展而來，分外滾和內(nèi)滾。滾壓成型：由旋壓發(fā)展而來，分外滾和內(nèi)滾。優(yōu)點：優(yōu)點：坯體結構

5、均勻，致密，強度大，表面光滑，產(chǎn)坯體結構均勻，致密，強度大，表面光滑，產(chǎn)量大，適于自動化生產(chǎn)。量大，適于自動化生產(chǎn)。陽模滾壓陽模滾壓陰模滾壓陰模滾壓CLYCLY20082008CLYCLY200820084 4擠壓成型：由擠制機將泥料擠壓成各種管狀、棒狀、擠壓成型：由擠制機將泥料擠壓成各種管狀、棒狀、及斷面和中孔一致的產(chǎn)品及斷面和中孔一致的產(chǎn)品. .活塞式擠壓機活塞式擠壓機CLYCLY20082008螺旋式擠壓機螺旋式擠壓機CLYCLY20082008優(yōu)點：優(yōu)點：連續(xù)化生產(chǎn)，效連續(xù)化生產(chǎn)，效率高，操作簡單。適于率高，操作簡單。適于擠制直徑擠制直徑1-30 mm的管、的管、棒形制品，或各種蜂窩棒

6、形制品，或各種蜂窩狀，篩格式筒狀制品狀，篩格式筒狀制品。缺點：缺點：坯體形狀簡單，坯體形狀簡單，坯體易變形，機嘴結構坯體易變形，機嘴結構復雜，加工精度高，制復雜，加工精度高，制品燒成收縮大。品燒成收縮大。CLYCLY200820085.5.注射成型：脊性料和有機添加劑混合后用注射成型機注射成型：脊性料和有機添加劑混合后用注射成型機將泥料注射到金屬模腔內(nèi)而成型。將泥料注射到金屬模腔內(nèi)而成型。優(yōu)點：優(yōu)點：工藝簡單，成本低，壓坯密度均勻，尺寸精度工藝簡單，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)，適于復雜形高，注射周期短，可自動化生產(chǎn)，適于復雜形狀的大型制品。狀的大型制品。缺點：缺

7、點：脫脂時間長脫脂時間長(7296h），金屬模具貴，設計困難金屬模具貴，設計困難 CLYCLY200820086 6塑壓成型塑壓成型: : 將泥料放在模型內(nèi)，常溫下通過調(diào)節(jié)模內(nèi)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。壓力使泥料擠壓成型。優(yōu)點：優(yōu)點：坯體致密，自動程度高，適于非旋轉對稱制品；坯體致密，自動程度高，適于非旋轉對稱制品；缺點：缺點：需要高強度模具需要高強度模具，如多孔性樹脂模、多孔金屬模如多孔性樹脂模、多孔金屬模，成本高。，成本高。 CLYCLY200820087.7.軋膜成型：將粉料與有機粘合劑混合，通過粗軋和軋膜成型：將粉料與有機粘合劑混合，通過粗軋和精軋成膜片。

8、精軋成膜片。優(yōu)點：優(yōu)點：工藝簡單，生產(chǎn)效率高，膜片表面光滑，均勻，工藝簡單，生產(chǎn)效率高，膜片表面光滑，均勻，致密，生產(chǎn)設備簡單，適于大批量生產(chǎn)致密，生產(chǎn)設備簡單，適于大批量生產(chǎn)1 1mmmm以以下的薄片產(chǎn)品。下的薄片產(chǎn)品。缺點：缺點：干燥收縮和燒成收縮較大干燥收縮和燒成收縮較大.2后軋輥；3可移動軸承；8前軋輥；9調(diào)節(jié)螺絲CLYCLY20082008第二節(jié)第二節(jié) 注漿成型注漿成型 工藝原理工藝原理: : 將泥漿注入多孔石膏模內(nèi)，利用石膏的吸水將泥漿注入多孔石膏模內(nèi)，利用石膏的吸水性使泥漿均勻粘附在模壁上，干燥收縮后脫性使泥漿均勻粘附在模壁上，干燥收縮后脫模取出。模取出。優(yōu)點：優(yōu)點：坯體結構均勻

9、，適應性強，投資小，坯體結構均勻，適應性強，投資小，適用于形狀適用于形狀復雜、不規(guī)則的、薄的、體積較大且尺寸要求復雜、不規(guī)則的、薄的、體積較大且尺寸要求不嚴的物件不嚴的物件，如花瓶，湯碗，茶壺等。，如花瓶，湯碗，茶壺等。缺點：缺點：收縮大，生產(chǎn)時間長，占地面積大，模型用量大收縮大，生產(chǎn)時間長，占地面積大，模型用量大CLYCLY20082008固相含量固相含量, ,顆粒尺寸和形狀顆粒尺寸和形狀溫度：粘度減小，縮短脫水時間，增大強度溫度：粘度減小，縮短脫水時間，增大強度mnCkCkC210)1 (1 1、流動性、流動性泥漿（坯料添加劑）懸浮體水原料干燥溫度：影響結構層中陽離子水化膜厚度原料干燥溫度

10、：影響結構層中陽離子水化膜厚度泥漿粘度；0液體介質粘度；C泥漿濃度；n, m, k1, k2常數(shù)9.2.19.2.1泥漿的成型性能泥漿的成型性能掌握CLYCLY20082008 pH值Al(OH)3=Al3+ +3OH- (酸性溶液）酸性溶液）2Al(OH)3 =3AlO2- +6H+ (堿性溶液）堿性溶液）CLYCLY20082008有機膠體和表面活性劑的吸附有機膠體和表面活性劑的吸附阿拉伯樹膠用量少時，粘附膠粒多而聚沉；阿拉伯樹膠用量少時，粘附膠粒多而聚沉；阿拉伯樹膠用量多時，有機分子形成網(wǎng)絡結構，包覆阿拉伯樹膠用量多時，有機分子形成網(wǎng)絡結構，包覆在膠粒表面形成有機親水保護膜；在膠粒表面形

11、成有機親水保護膜；CLYCLY200820082 2、吸漿速度吸漿速度: : 泥漿水分受到模型毛細作用向模型滲泥漿水分受到模型毛細作用向模型滲入的速度入的速度. .注漿溫度和模型的氣孔數(shù)量有關注漿溫度和模型的氣孔數(shù)量有關LPSPNdtdl12L-泥層厚度;S-顆粒比表面積; P-泥層兩側壓力差;N-比例常數(shù)，與吸附層的疏松程度和泥漿有關； 討論：討論：怎么提高吸漿速度？怎么提高吸漿速度？CLYCLY20082008本次課主講內(nèi)容和教學目標本次課主講內(nèi)容和教學目標第九章 陶瓷的成型9.1 注漿成型9.2 壓制成型9.3 成型模具重點掌握注漿成型和壓制成型的工藝原理；熟悉注漿和壓制成型的各種工藝和

12、相關設備；了解成型模具的種類和特點； CLYCLY200820083 3、觸變性、觸變性: : 保持適當?shù)挠|變性，即有利于料漿的運輸與澆注，保持適當?shù)挠|變性，即有利于料漿的運輸與澆注，又又要求脫模后坯體不致受輕微震蕩而變形軟塌。要求脫模后坯體不致受輕微震蕩而變形軟塌。 提高吸漿速度的方法：提高吸漿速度的方法： 減少模壁阻力；減少模壁阻力； 減少坯料阻力；減少坯料阻力； 減少塑性原料，增加瘠性原料，增大顆粒尺寸；減少塑性原料，增加瘠性原料，增大顆粒尺寸； 提高泥漿和模型的溫度；提高泥漿和模型的溫度； 提高吸漿過程的推動力；提高吸漿過程的推動力；LPSPNdtdl12CLYCLY200820081

13、 1空心注漿空心注漿（單面注漿）特點：特點：泥漿濃度稍小，穩(wěn)定性要高，觸變性不能太大，泥漿濃度稍小，穩(wěn)定性要高，觸變性不能太大，粒度要細，粒度要細，適于薄壁小型坯件。適于薄壁小型坯件。9.2.2 9.2.2 注漿注漿成型工藝成型工藝熟悉CLYCLY20082008CLYCLY200820082.2.實心注漿實心注漿（雙面注漿）特點：特點：泥漿可比空心注漿濃，觸變性可稍大，粒度也泥漿可比空心注漿濃，觸變性可稍大，粒度也可以稍大，可以稍大，適于內(nèi)外表面形狀、花紋不同地厚適于內(nèi)外表面形狀、花紋不同地厚壁、大件制品的成型。壁、大件制品的成型。CLYCLY20082008微壓注漿微壓注漿3.9MPa3.

14、3.真空注漿真空注漿,離心注漿和壓力注漿離心注漿和壓力注漿提高成型質量和速度，增加致密度，縮短時間提高成型質量和速度，增加致密度，縮短時間厚度均勻，坯體致密，適于旋轉體模型注漿厚度均勻，坯體致密，適于旋轉體模型注漿CLYCLY20082008操作注意事項操作注意事項 :1新制成的泥漿陳腐一天以上，用前再攪拌5-10min；2溫度大于10-12；3模型濕度一致；4注意不讓氣體殘留；5模具可加滑石粉以便脫模；6回收余漿時要去鈣；7操作輕。 CLYCLY200820084.流延成型（刀片法） 料漿均勻流到或涂到支撐板上，或用刀片均勻的刷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

15、，經(jīng)干燥形成一定厚度的均到支撐面上，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。勻的素坯膜的一種料漿成型方法。粉料溶劑粉碎混合粘結劑可塑劑帶狀生膜帶式澆注二次加工解凝劑等混合消泡劑素燒工藝過程工藝過程:CLYCLY20082008優(yōu)點：優(yōu)點：設備不太復雜，工藝穩(wěn)定，可連續(xù)生產(chǎn)，效率高，設備不太復雜，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自動化程度高，坯膜性能均一且易于控制, , 適于適于制造超薄形陶瓷器件，氧化鋁陶瓷基片等。制造超薄形陶瓷器件，氧化鋁陶瓷基片等。缺點：缺點：坯體密度小，收縮性高。坯體密度小，收縮性高。CLYCLY200820085.

16、熱壓鑄成型 利用利用含蠟料漿含蠟料漿加熱熔化后具有流動性和塑性，冷卻后加熱熔化后具有流動性和塑性，冷卻后能在金屬模中凝固成一定形狀的坯體的成型方法。能在金屬模中凝固成一定形狀的坯體的成型方法。粉料石蠟加熱混練凝固成蠟板熱壓鑄機壓入模型冷卻形成坯體脫脂煅燒工藝過程工藝過程:CLYCLY20082008優(yōu)點：優(yōu)點：設備簡單，操作設備簡單，操作方便，生產(chǎn)效率高，模方便，生產(chǎn)效率高，模具磨損小，壽命長，適具磨損小，壽命長，適合形狀復雜，精度要求合形狀復雜，精度要求高的中小型產(chǎn)品。高的中小型產(chǎn)品。缺點：缺點：工序復雜，能耗工序復雜，能耗大，工期長，大而長的大，工期長，大而長的薄壁制品不適合。薄壁制品不適

17、合。注漿壓力：注漿壓力：0.3-0.5MPa壓注時間：壓注時間：0.1-0.2sCLYCLY20082008第三節(jié)第三節(jié) 壓制成型壓制成型 工藝原理工藝原理: : 在坯料中加入少量水或塑化劑，置入金屬模具在坯料中加入少量水或塑化劑，置入金屬模具中加較高壓力成型。工藝簡單，密度高，收縮中加較高壓力成型。工藝簡單，密度高，收縮小，尺寸精確，不利于壓制復雜形狀的制品。小，尺寸精確，不利于壓制復雜形狀的制品。 CLYCLY20082008粉粉料料堆堆積積的的拱拱橋橋效效應應9.3.19.3.1粉料的工藝性質粉料的工藝性質 掌握（1 1）粒度和粒徑分布；）粒度和粒徑分布； 壓縮空氣，產(chǎn)生層裂；壓縮空氣，

18、產(chǎn)生層裂； 討論：討論：為什么細粉料為什么細粉料壓不致密？壓不致密？克服的方法：進行造粒。克服的方法：進行造粒。 粉料的拱橋效應；粉料的拱橋效應；CLYCLY20082008（3 3）粉料的含水率；太大會粘模，太小坯體密度不夠。）粉料的含水率；太大會粘模，太小坯體密度不夠。（2 2）粉料的流動性。）粉料的流動性。自自然然堆堆積積的的外外形形安息角越小，流動性越好。安息角越小，流動性越好。CLYCLY20082008 密度變化密度變化坯體密度與壓力關系坯體密度與壓力關系 坯體強度與壓力的關系坯體強度與壓力的關系 調(diào)節(jié)粒徑分布，延長加壓時間，增加粉料流動性9.3.29.3.2壓制過程中的坯體變化壓

19、制過程中的坯體變化 掌握CLYCLY20082008（2）壓力分布）壓力分布粉料間的抗力粉料模壁間的摩擦力單面加壓單面加壓: :H/DH/D越大，壓力分布越大，壓力分布越不均勻；越不均勻；離開加壓面越遠，壓離開加壓面越遠，壓力越?。涣υ叫?；適于瓷磚、地面磚。適于瓷磚、地面磚。CLYCLY20082008CLYCLY20082008CLYCLY20082008 成型壓力：成型壓力： 坯體的形狀，高度，粉體的流動性，坯體致密度坯體的形狀，高度，粉體的流動性，坯體致密度等，等，工業(yè)成型工業(yè)成型4040100100MPaMPa。 加壓速度和時間：加壓速度和時間： 加壓方式：加壓方式：9.3.3 9.3

20、.3 加壓制度加壓制度 熟悉CLYCLY20082008分層：壓力軸向分布不均而引起軸向回彈力分層：壓力軸向分布不均而引起軸向回彈力剝離：壓力徑向分布不均引起的徑向回彈剝離：壓力徑向分布不均引起的徑向回彈；控制途徑：控制途徑：卸壓應該緩慢；減小壓力和物料厚徑比；卸壓應該緩慢；減小壓力和物料厚徑比；減小物料模壁摩擦力；減小物料模壁摩擦力；保持模具光潔度減小模具磨損量；保持模具光潔度減小模具磨損量；9.3.49.3.4壓制成型的宏觀缺陷及控制壓制成型的宏觀缺陷及控制 熟悉CLYCLY20082008本次課主講內(nèi)容和教學目標本次課主講內(nèi)容和教學目標第九章 陶瓷的成型9.2 壓制成型 9.3 成型模具

21、第十章 陶瓷的干燥第十一章 釉料的制備及施釉11.1 釉的分類重點掌握坯體中水的構成；干燥過程中排水的機理與過程；熟悉壓制成型和干燥的各種工藝和相關設備；了解成型模具的種類和特點；干燥缺陷； CLYCLY200820085.5.壓制成型工藝壓制成型工藝 (1)(1)干壓或半干壓成型干壓或半干壓成型快速加壓 短暫釋放壓力 緩慢加壓9.3.59.3.5壓制成型工藝壓制成型工藝 熟悉CLYCLY20082008摩擦壓力機摩擦壓力機: : 加壓速度快加壓速度快, ,保壓時間短保壓時間短, ,不利于厚坯不利于厚坯; ; 多次加壓；多次加壓；“一輕一輕, ,二重二重, ,慢提起慢提起”成型設備：成型設備：

22、CLYCLY20082008液壓機液壓機: :壓力恒定壓力恒定; ;保壓時間長；保壓時間長；工作時間長；適于厚坯；工作時間長；適于厚坯；CLYCLY20082008CLYCLY20082008 (2) (2)等靜壓成型等靜壓成型 利用液體介質的利用液體介質的不可壓縮性和均勻傳遞壓力不可壓縮性和均勻傳遞壓力的特性來的特性來實現(xiàn)均勻施壓成型，壓力均勻實現(xiàn)均勻施壓成型，壓力均勻, ,坯體密度大坯體密度大, ,強度高強度高, , 尺寸精確尺寸精確, ,模具制備簡單，但投資大，操作復雜。模具制備簡單，但投資大，操作復雜。 濕袋法適用范圍廣，濕袋法適用范圍廣，制備形狀復雜和特大制品等，制備形狀復雜和特大制品等，但操作復雜，不能連續(xù)生產(chǎn)但操作復雜，不能連續(xù)生產(chǎn)；干袋法操作簡單，效率高，對柱狀或管狀構件適合，干袋法操作簡單，效率高，對柱狀或管狀構件適合，但受壓不如濕袋法均勻。但受壓不如濕袋法均勻。CLYCLY20082008第四節(jié)第四節(jié) 成型模具成型模具 根據(jù)坯體的收根據(jù)坯體的收縮和加工余量縮和加工余量加以放大加以放大只能向水中加石膏只能向水中