陶瓷塑压成形新技术的初探.docx

          陶瓷塑压成形新技术的初探                    郑建群(广东东宝集团有限公司，潮州521031)摘 要：本文系统的介绍了塑压成形的原理、特点，以及工艺控制方法和配套模具的制作方法重点阐述了塑压成形出现的主要问题及解决办法经过反复的研究，笔者制作的塑压模的使用次数可达到1200~1600次，大大降低了生产成本以及延长了模具的使用寿命 关健词：陶瓷；塑压成形；模具；问题 1 引言塑压成形机最先在美国陶瓷行业中使用，随后台湾陶瓷机械厂开始生产，并在大陆台商陶瓷厂得到应用由于国内陶瓷企业因成形工艺控制和模具制作方面的问题，至今尚未推广应用笔者在2006年开始使用国产塑压成形机，经反复试验，解决了塑压成形时出现的一系列技术问题，攻克了陶瓷异形产品长期以来未能机械化成形的难题实现了批量化生产，劳动力大大降低，并提高了生产效率和产品质量现将塑压成形技术及应用情况介绍如下2 塑压成形的原理和特点 塑压成形是以增强石膏为模具，利用液压静压力，把经过真空练泥处理的泥片，压制成各种形状的坯体其原理是：利用泥料的可塑性，对置于石膏模型内的泥饼施加一定的压力，使泥料延展、挤压成形，然后将规定压力的压缩空气分别通入特制石膏模的上、下模体中，借助压缩空气的作用，将已成形的坯体从石膏模型中顶离，而达到脱模的目的。

塑压成形机如图1所示塑压成形可代替注浆成形和滚压成形，特别适宜制作浅型广口类异形陶瓷产品，且所得坯体的含水量低于注浆成形坯体，其致密度和强度都有较大的提高具有能成形异形、浮雕产品，器型规整、尺寸精确、表面光洁、坯体密度大、变形小等特点既有干压成形的优点，又避免了干压成形需配套制粉系统、一次投资大的缺点适合中小陶瓷企业使用，在产品适应性和生产效率上与传统注浆成形和滚压成形相比有较明显的优势 3 影响塑压成形的主要因素及控制方法 经过几年来的生产实践，笔者认为影响塑压成形的主要因素有以下几个方面 3.1产品形状 塑压成形时，产品的高度越高，形状越复杂，泥饼受到的阻力越大，所需成形压力越高，石膏模的使用寿命越短因此，为使塑压成形取得满意的效果，应尽可能使制品形状简化一般来说，为使塑压成形能顺利进行，必须使制品的造型具有适当的斜度，如避免锐角和锐边，可制成钝角和圆角；为了防止制品截面厚度突然变化，可以使制品截面厚度自中心向外边逐渐增厚、下部向上逐渐减薄不符合上述造型要求的制品则不宜采用塑压成形 3.2泥料特性 泥料的特性主要指泥料含水率和可塑性一般来说，塑压成形泥料的含水率低，则所需成形压力高，坯体的致密度较好，但模具易破损。

若泥料含水率过高，塑压成形较易进行，但所得到的坯体表面不光洁，且容易变形，同时易粘模，难脱模因此，用于塑压成形的泥料的含水率必须控制在一定的范围内笔者在生产过程中经过反复的试验、摸索，找出最佳的泥料含水率应为21%~24% 3.3成形压力 塑压成形压力的大小应根据产品器型的大小、厚薄而定当成形压力过高时，坯体的致密度较好，但模具易破损当成形压力过低时，坯体的致密度较差，易变形本实验使用的成形压力根据产品器形大小控制在4~20 t 3.4压缩空气压力 塑压成形必须利用压缩空气透过石膏模的毛细孔，将坯体顶离而达到脱模的目的但压缩空气的压力必须合理控制，压力过低，坯体难脱模；压力过高，则坯体易变形本实验使用的压力一般控制范围为0.5~0.6MPa 3.5坯体余泥量控制 在塑压过程中，加泥量对塑压成形也有一定的影响加泥量愈多，则塑压时脱水性愈差，且模具易破损反之，加泥量过少，则使塑压成形的坯体填充不足而使坯体致密度降低，甚至产生废品因此，加泥量必须根据不同产品控制其余泥量，一般范围控制在5%~10% 3.6成形速度及保压时间 在塑压过程中，塑压成形速度愈慢，坯体单位面积承受的成形压力愈高，加压停顿时间愈长，则坯体脱水率与致密度愈高。

反之，成形速度愈快，则坯体的脱水率和致密度较差因此，对塑压成形过程的速度、压力、保压时间等技术参数，都必须根据实践加以控制 4配套模具制作及保养 为了使塑压成形获得理想的效果，模具的制作较为关键塑压石膏模必须具备透气性能好、排水畅而均匀、使用寿命长等条件为达到以上质量要求，在制作过程中必须注意以下几个方面： （1） 金属模框主要是防止石膏模受机械损坏，在塑压成形时起到上、下模定位作用金属模框一般采用铸铁或铸钢等材料，经机械加工而制成，其大小应根据制品尺寸而定注意：一般要求模框内边需离制品外边60mm以上 （2） 塑压模的质量在很大程度上取决于石膏的质量和调制工艺笔者采用的是山东生产的高强度石膏，石膏浆注入模框中约20~35min，然后采用压缩空气吹气，时间持续15min以上一般制作好的石膏模要放置5~7天才可使用 （3） 为增加石膏模的强度及延长使用寿命，应在石膏模体内设置钢筋网钢筋网的作用除了可增[来自Www.L]加石膏模强度外，还可作为模体中通气软管的支架钢筋的规格一般可选用Ф4mm钢丝，钢丝之间的间距为40mm左右，钢丝网与模型工作面距离为30~40mm （4） 通气管道布置设置通气管道可以使压缩空气能够进入石膏模体内，以达到吹气脱模的目的。

通气管道的材料一般采用透气性软管，盘绕成大于制品相似的形状，并固定在钢丝网上通气管道必须均匀分布，以达到均匀排气，确保坯体顺利脱模通气管道盘绕时，相互之间的距离必须大于通气管道的直径通气管道与模具表面也必须保持适当的距离，才能达到最佳的排气效果一般根据制品的大小、厚薄，将通气管道与模具表面的距离控制在20~30mm，但一定要小于通气管道到模具背面的距离并注意通气管道不要接触模框，以防排气失效 （5） 模具的正确使用和保养为提高石膏模的使用寿命，因此正确使用和保养塑压模是完全有必要的塑压模如长期不使用，必须妥善保管存放为了防止通气管道被闭塞，必须定期吹气疏通和观察含水量，在使用前必须检查模具是否符合要求 5 塑压成形的主要难题及解决办法 笔者采用塑压成形法生产制品，遇到的主要问题有：一是坯体难脱模；二是模具易破损笔者经过大量的试验以及反复的摸索与分析，提出了解决此问题的方法，并取得了良好的效果 5.1坯体难脱模 由于塑压成形是利用压缩空气穿过石膏模毛细孔把坯体顶离而达到脱模的目的，因此吹气是脱模好坏的关键同时，泥料的含水量对脱模影响也很大其解决方法如下： （1） 改善模具质量为了达到吹气脱模的目的，在塑压成形石膏模体中设置均匀、合理的通气管道。

但如果通气管分布不均匀，则吹气不均匀，坯体各部位脱模就会不均匀，必然造成难脱模，甚至坯体变形、开裂等问题 （2） 吹气压力偏低，压缩空气不能顶离坯体，达不到脱模的目的但如果吹气压力偏高，压缩空气冲力过大，就会导致坯体变形因此，需采用合理的吹气压力，以保证坯体顺利脱模 （3） 为了防止通气管道被闭塞，在生产过程中，每压坯100次左右，就需通气一次以及冲洗模具，保持通气管道及石膏毛细孔畅通，以确保良好的吹气效果 （4） 控制合理的泥料含水量泥料含水率过高，坯体容易粘模而造成难脱模反之，则会造成模具易破损 5.2模具易破损 由于塑压成形时需使用较高的成形压力，必然会导致模具容易破损笔者公司在塑压成形试验阶段，石膏模只能使用10次左右为了延长石膏模的使用寿命，可采取以下几种方法： （1） 在模体石膏内设置钢筋网钢筋网在石膏模体内起骨架的作用，从而大大提高了石膏模的强度 （2） 控制石膏模的湿膨胀现象一般石膏模使用若干次后，会吸湿膨胀，如果膨胀后的厚度超过金属模框，石膏模就不能受到金属模框的保护，因而极易破损石膏模的湿膨胀与石膏模调制过程中石膏与水的配比有关水量偏低，则湿膨胀率会增大；水量偏高，则会影响石膏模的强度。

因此，石膏模制作过程必须控制合理的水量试验证明，石膏与水的比例为1.5：1时，效果最佳 （3） 在石膏模中设置合理的排泥沟试验说明，如果排泥沟设置不合理，塑压成形过程的余泥不能排出，将会造成上、下石膏模局部承受压力过大，从而造成石膏模的破损 （4） 控制合理的成形压力成形压力是塑压成形的一个重要参数，必须根据[]产品器形尺寸大小进行合理的控制，压力偏高将会造成模具易破损 （5） 控制合理的泥料含水率及加泥量泥料含水率偏低，加泥量偏高，都会造成模具易破损 6 总结 吹气压力合理、通气管道定期疏通、控制合理的泥料含水量等工艺控制和措施可确保模具顺利脱模在模体石膏内设置钢筋网、控制好石膏模的湿膨胀、设置合理的排泥沟、控制合理的成形压力等可确保模具不易破损经过反复的研究，笔者制作的塑压模的使用次数可达到1200~1600次，大大降低了生产成本以及延长了模具的使用寿命 参考文献 [1] 傅培贵,王树綮.陶瓷用模具制造[M].北京:轻工业出版社,1984.   -全文完-。