【大學】無機非金屬材料成型工藝

第六章

無機非金屬材料成型工藝編輯ppt本章主要內(nèi)容：6.1概述6.2注漿成型6.3可塑成型6.4壓制成型6.5玻璃熔體成型編輯ppt6.1概述一、成型的概念借助外力或模型將配合料制成的漿體、可塑泥團、半干粉料或熔融體，變成具有一定尺寸、形狀和強度的坯體或制品的過程。二、成型步驟1、物料在外力作用下流動及變形2、通過不同機制而定形編輯ppt各種無機膠凝材料漿體：形成水化產(chǎn)物而固化；陶瓷泥料的可塑成型：粘土的可塑性；陶瓷泥漿的注漿成型：石膏模吸取水分，泥漿變?yōu)榭伤荏w；陶瓷粉料的壓制成型：依靠壓力使粉料顆?？繑n產(chǎn)生范德華力和氫鍵；熔融體：依靠粘度隨溫度降低而迅速增長而定形。編輯ppt三、成型輔助劑1、穩(wěn)定劑某些通過燒結(jié)成型的無機非金屬材料在加熱過程中由于生成新化合物或晶型轉(zhuǎn)變而引起膨脹。為了阻止或減輕由于熱加工中生成新化合物或晶型轉(zhuǎn)變而引起的膨脹，須加入少量穩(wěn)定劑。如氧化鋯制品中加入少量CaO作為穩(wěn)定劑。編輯ppt2、促凝劑使粘結(jié)劑凝結(jié)硬化的外加物。3、抑制劑為抑制某些物理化學反應而加入的少量物質(zhì)。4、增塑劑能提高泥料可塑性的物質(zhì)。5、減水劑降低拌合料用水量的作用，或用水量不變的情況下，起到增大流動性或可塑性的作用。6、發(fā)泡劑形成微小泡沫，使材料具有閉口（或連通）氣孔結(jié)構(gòu)。編輯ppt7、膨脹劑膨脹劑能部分消除制品在高溫和冷卻過程中由于收縮而造成的裂縫或剝落。8、分散劑分散劑是能促使固體粒子的絮凝團或液滴分散為單體微粒子，并懸浮于液體之中。9、消泡劑排除各種混合料中的氣泡。10、脫模劑編輯ppt6.2注漿成型一、注漿成型概念

注漿成型是利用石膏模的吸水性，將具有流動性的泥漿注入石膏模內(nèi)，使泥漿分散地粘附在模壁上，形成與模型相同形狀的泥層，并隨著時間的延長而逐漸增厚，當達到一定程度時，經(jīng)干燥收縮與模壁脫離，然后脫模取出，坯體制成。編輯ppt二、注漿成型對泥漿的要求1、流動性好此是注漿成型的首要條件。流動性好，漿料才能在管道中流動并能充滿模型的各個部位。影響泥漿的流變性質(zhì)的因素有：（1）固相含量、顆粒尺寸和形狀編輯ppt（2）溫度（3）粘土及泥漿處理方法（4）稀釋劑（電解質(zhì)）

①具有水化能力強的一價陽離子；②能提供OH-,使分散系統(tǒng)呈堿性；③陰離子能與粘土中有些離子形成難溶的鹽類。粘土干燥泥漿陳腐編輯ppt編輯ppt2、穩(wěn)定性好：久置各組分顆粒不會沉淀。3、適當?shù)挠|變性：既要便于泥漿的輸送，又要求脫模后的坯體不致受輕微振動就軟塌。4、含水量少：保證流動性的前提下盡量減少含水量。5、濾過性好：使泥漿中的水分能順利通過模型壁上的泥層被模型吸收。6、形成的坯體要有足夠的強度編輯ppt三、注漿成型的物理化學變化注漿成型時既發(fā)生物理脫水過程，又發(fā)生化學凝聚過程，且前者是主要的。1、物理脫水過程泥漿注入石膏模型后，在毛細管力的作用下，泥漿中的水沿著毛細管排出后被吸入石膏模毛細管內(nèi)?？梢哉J為毛細管力是泥漿脫水過程的推動力。編輯ppt編輯ppt2、化學凝聚過程泥漿與石膏接觸時，在其接觸表面上溶有一定數(shù)量的CaSO4，它與泥漿中的Na-粘土和水玻璃發(fā)生離子交換反應，使得靠近石膏模表面的一層Na-粘土變成Ca-粘土，泥漿由懸浮狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榫鄢?。石膏起到絮凝劑的作用，促進泥漿絮凝硬化，縮短了成坯時間。Na-粘土+CaSO4+Na2SiO3

Ca-粘土+CaSiO3+Na2SO4編輯ppt四、成型速度編輯ppt提高吸漿速度的方法：（1）減少模型的阻力模型的阻力主要通過改變模型制造工藝來加以控制。一般可以用增加熟石膏與水的比值；適當延長石膏漿的攪拌時間；真空處理石膏漿等方法。（2）減少坯料的阻力坯漿料的阻力取決于其結(jié)構(gòu)，而后者又由泥漿的組成、濃度及添加物的種類等因素所決定。適當減少塑性原料，增多瘠性原料；適當增加泥漿顆粒度；使用稀釋劑。編輯ppt（3）提高吸漿過程的推動力壓力注漿、離心注漿（4）提高泥漿和模型的溫度溫度升高，水的粘度下降，泥漿粘度也因而降低，流動性增大。實踐證明，若泥漿溫度為35~40℃，模型溫度為35℃左右，則吸漿時間可縮短一半，脫模時間也相應縮短。編輯ppt五、成型方法1、基本注漿方法空心注漿（單面注漿）單面注漿是將泥漿注入模型中，待泥漿在模型中停留一段時間形成一定厚度的坯體后，倒出多余的泥漿。隨后帶模干操，待注件干燥收縮脫模后，取出注件。適于薄壁類小型坯件的成型。編輯ppt編輯ppt實心注漿（雙面注漿）實心注漿是將泥漿注入石膏外模與模芯之間，泥漿被模型與模芯的工作面兩面吸水，坯體的內(nèi)部形狀由模芯決定。注漿后，不需倒出余漿。編輯ppt編輯ppt2、加速注漿的方法（1）壓力注漿：將施有一定壓力的泥漿通過管道壓入模型內(nèi)，待坯體成型后再取消壓力。微壓注漿：泥漿的壓力可通過提高泥槽高度，利用泥漿自身的位能提供，對石膏模無特殊要求。中、高壓注漿：泥漿的壓力通過壓縮空氣引入，需考慮模型的承受能力。編輯ppt（2）離心注漿該方法是在模型旋轉(zhuǎn)運動的情況下，將泥漿注入模型中。由于離心力的作用，泥漿緊靠模壁脫水后形成坯體。這種方法得到的坯體厚度較均勻，變形較少。（3）真空注漿一種方式是在石膏模外面抽取真空，增大模型內(nèi)外壓力差；另一種方式是在真空室中全部處于負壓下注漿。真空注漿可加速坯體形成，提高坯體致密度和強度。編輯ppt6.3可塑成型一、概念可塑成型法是利用模具或刀具等運動所造成的壓力、剪力、擠壓等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)生可塑變形而制成一定規(guī)格坯體的成型方法。編輯ppt二、可塑成型工藝原理可塑成型主要依賴于坯料具有可塑性，其成型的基本原理是當可塑坯料泥團受到高于某一數(shù)值剪切應力的作用后，泥團就會產(chǎn)生延伸變形，即塑性變形，隨著應力加大和時間延長，變形量增加，當達到要求的變形量時去除外加應力，變形的泥團能永久保持其形狀。編輯ppt三、影響可塑性的因素1、礦物種類的影響伊利石<高嶺石<蒙脫石。

2、固體顆粒大小和形狀的影響3、吸附陽離子種類的影響Al3+＞Ba2+＞Mg2+＞Ca2+＞NH4+＞K+＞Na+＞Li+4、液體介質(zhì)數(shù)量和性質(zhì)的影響編輯ppt編輯ppt四、成型方法1、擠壓成型擠壓成型法，是將可塑坯料團經(jīng)真空擠壓成型機的螺旋或活塞擠壓向前，再經(jīng)過機頭模具擠壓成各種管狀、棒狀，及斷面和中孔一致的產(chǎn)品。編輯ppt編輯ppt編輯ppt2、車坯成型車坯成型，是在車床上將擠壓成型的泥段再加工成外形復雜的柱狀制品。干車，泥段含水6％—11％。干車坯體尺寸精確，但粉塵大，效率低，刀具磨損大，已逐漸由濕車替代。濕車，泥段含水16％—18％。精度低，有變形。編輯ppt3、旋坯成型主要利用作旋轉(zhuǎn)運動的石膏模與只能上下運動的樣板刀來成型。操作時，將經(jīng)過真空練泥的塑性泥料適量放在石膏模中，石膏模隨著旋壓機上的模座轉(zhuǎn)動，然后樣板刀徐徐壓下接觸泥科，由于石膏模的旋轉(zhuǎn)和樣板刀的壓力，泥料均勻地分布于模型內(nèi)表而．余泥則貼在樣板刀向上爬，及時清理掉。編輯ppt

編輯ppt

內(nèi)旋：石膏模內(nèi)凹，模型內(nèi)壁決定坯體的外形，型刀決定坯體內(nèi)部形狀。適用于杯、碗等深腔制品成型。

外旋：石膏模突起，坯體的內(nèi)表面取決于模型的形狀，坯體的外表面由型刀旋壓出來。適用于盤、碟等扁平制品成型。編輯ppt4、滾壓成型滾壓成型是由旋坯法發(fā)展而得，把扁平的型刀改變成尖錐形或圓柱形的回轉(zhuǎn)體—滾壓頭。

內(nèi)滾外滾編輯ppt6.4壓制成型一、壓制成型概念壓制成型是指將具有一定可塑性的泥料（坯料）置于金屬模具中，然后施加一定壓力而制得所需的形狀、尺寸和致密度的產(chǎn)品（坯體）。磚瓦、耐火材料、建筑陶瓷、磨具、人造石及部分特種陶瓷等。編輯ppt二、壓制成型工藝原理1、粉料的工藝性質(zhì)（1）粒度和粒度分布粒度是指粉料的顆粒大小，壓制粉料的粒度是由許多小顆粒組成的粒團，比真實的固體顆粒大得多，因而要先經(jīng)過“造粒”。粒度分布是指不同大小顆粒所占的百分比。編輯ppt（2）粉料的流動性當粉料堆積到一定高度后，會向四周流動，始終保持為圓錐體且自然安息角α保持不變的性質(zhì)。編輯ppt（3）粉料的含水率粉料的含水率可直接影響壓制成型時的性能。

適當均勻（4）粉料的拱橋效應粉料自由堆積的孔隙率往往比理論計算值大得多。這是因為實際粉料不是球形，加上表面粗糙，結(jié)果顆粒相互交錯咬合，形成拱橋形空間，增大孔隙率，這種現(xiàn)象稱為拱橋效應。編輯ppt2、壓制過程中坯體的變化（1）密度變化第一階段：密度急劇增加，迅速形成坯體；第二階段：壓力繼續(xù)增加時，坯體密度增加緩慢，后期幾乎無變化；第三階段：壓力超過某一數(shù)值后，坯體密度又隨壓力增大而提高。編輯ppt提高壓制成型坯體密度的幾種途徑：（1）減少粉料裝模時自由堆積的孔隙率。（2）增加壓制壓力，可使坯體孔隙率減少。（3）延長加壓時間，可以提高坯體的致密度，降低坯體的氣孔率。（4）減小顆粒間內(nèi)摩擦力，能使坯體氣孔率降低。編輯ppt（2）強度變化第一階段：壓力較低，顆粒接觸面積小，強度來自于顆粒之間的機械咬合作用，強度不大；第二階段：壓力增加，顆粒發(fā)生變形，接觸面積大大增加，出現(xiàn)原子間力的相互作用，強度直線增加；第三階段：強度變化平坦。編輯ppt編輯ppt（3）坯體中壓力的分布

問題：坯體壓力分布不均勻，導致各部位密度不均勻。

原因：內(nèi)、外摩擦力阻礙了壓力的傳遞

現(xiàn)象：上面大，下面小；中間大，兩邊??；H/D越大，壓力分布越不均勻；

結(jié)果：各部位密度不同，燒成時收縮不同，易產(chǎn)生變形和開裂。編輯ppt編輯ppt3、加壓制度及壓制操作對坯體質(zhì)量的影響（1）填料方式與填料操作快速而均勻（2）成型壓力的確定凈壓力：克服粉料的阻力P1。包括內(nèi)摩擦力和變形所需的力。消耗壓力：克服顆粒與模壁摩擦所消耗的力P2。成型壓力是P1+

P2的總和。編輯ppt（3）加壓方式和加壓操作加壓方式：單面加壓雙面加壓等靜壓加壓操作：多次加壓，一輕、二重、慢提起同時加壓先后加壓編輯ppt三、成型方法1、干壓或半干壓成型干壓或半干壓成型是以坯料的含水量來劃分，干壓成型壓力較大時，要求粉料的含水率要低、反之應高些。成型時將坯料置于鋼模中，由壓機加壓即可。編輯ppt2、等靜壓成型等靜壓成型是近幾十年來發(fā)展起來的新型壓制成型方法。它是利用液體、氣體或彈性體等的不可壓縮性和均勻傳遞壓力的特性來實現(xiàn)均勻施壓成型。編輯ppt等靜壓成型示意圖編輯ppt6.5玻璃熔體成型一、概述玻璃的成型是指從熔融的玻璃液轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂泄潭◣缀涡螤畹闹破返倪^程。成型方法有吹制法(空心玻璃制品)、壓制法(某些容器玻璃)、壓延法(壓花玻璃)、浮法(平板玻璃)、拉制法(平板玻璃)等。編輯ppt二、日用玻璃的成型

1、人工成型目前最常用的是人工吹制法。主要工序：挑料、吹小泡、吹制、加工

2、機械成型法機械成型可以分為供料與成型兩大部分。編輯ppt供料：液流供料：利用池窯中玻璃液本身的流動性進行連續(xù)供料。如平板玻璃池窯的通路。真空吸料：在真空作用下將玻璃液吸出池窯進行供料。吸料頭吸料和雛形模吸料滴料供料：玻璃液流出，達到所要求的成型溫度，由供料機制成一定重量和形狀料滴送入成型機的模型中。編輯ppt成型：通常有壓制法與吹制法兩種。壓制法編輯ppt吹制法：壓-吹法、吹-吹法編輯ppt編輯ppt編輯ppt