单元五 陶瓷坯体成型 本单元重点： 掌握可塑成型、注浆成型.ppt

单元五 陶瓷坯体成型本单元重点：掌握可塑成型、注浆成型、压制成型的成型工艺原理；掌握可 塑成型、注浆成型的方法；掌握石膏模型的制作过程； 了解修坯与粘接、成型模具以及成型常见缺陷、了解成型方法 的分类及选择成型是陶瓷生产中一道重要工序，该工序就是将原料车间按要 求制备好的坯料用各种不同的方法制成具有一定形状和尺寸的坯体 （生坯）成型必须满足如下要求：① 坯件应符合图纸及产品的要求，生坯尺寸是根据收缩率 经过放尺综合计算后的尺寸② 坯体应具有相当的机械强度，以便于后续工序的操作③ 坯体结构要求均匀、致密、以避免干燥、烧成收缩不一致 ，使产品发生变形，开裂等④ 成型过程适合于多、快、好、省地组织生产5.1成型方法的分类及选择 5.1.1成型方法的分类（1）可塑成型 可塑成型是使可塑坯料在外力作用下发生可 塑变形而制成坯体的成型方法使用的坯料是呈可塑状态的泥团， 其含水量约为泥团重量的18～26%2）注浆成型 注浆成型是使用含水量高达30%以上的流动性 泥浆，通过浇注在多孔模型中来进行成型的方法卫生陶瓷和部分 日用陶瓷附件通常采用注浆成型法成型3）压制成型 压制成型是将含有一定水分或粘结剂的粒状 粉料填充在某一特制的模型之中，施加压力，使之压制成具有一定 形状和强度的陶瓷坯体。

5.1.2成型方法的选择成型方法进行选择，在生产中可从如下几方面来进行考虑：①从产品的形状复杂程度、尺寸大小、厚薄等方面考虑一般 形状复杂、尺寸较大，壁较薄的产品，可以采用注浆法成型，如各 种卫生洁具、壶、花瓶等；凡呈旋转体形状的产品多采用旋压、滚 压成型如盘、碗、花钵等；凡尺寸公差要求较高的扁平产品多采 用干压法成型如各类墙地砖、釉面砖等② 从坯料性能考虑可塑性较好的坯料，采用塑法成型为好 可塑性较差的坯料，一般采用注浆法或干压法成型③ 从经济角度考虑 因地制宜，在保证质量的前提下，设备 尽可能简单5.2可塑成型 5.2.1可塑成型的工艺原理可塑成型是利用各种不同的外力对具有可塑性的坯料进行 加工，迫使坯料发生可塑变形而制成生坯的成型方法由于可塑成型坯料含水量太高（21%～26%），故生坯干燥热 耗大，产品因收缩而易变形开裂，因而使该方法难以在其它硅酸盐 行业中广泛应用5.2.1.1可塑泥团的流变性特征可塑泥团是由固相、液相、气相组成的塑性-粘性系统 当它受到应力作用而发生变形时，既有弹性性质，又出现塑性变形 的阶段；若应力增大超过极限值σy，则出现不可逆的假塑性变形 由弹性变形过渡到假塑性变形的极限应力σy称为流动极限（ 或称流限、屈服值）。

若除去泥团受到的应力，则会部分地回复原来状态（用εy表 示），剩下的不可逆变形部分εn叫做假塑性变形.要使泥团形成坯体要求的形状，成型的压力应该陆续、多次加 到泥团上此外，泥团受力作用而变形后，若维持其变形量不变， 应力却会逐渐消失也就是说，贮存在已经变形的泥团中的能量会 转化为热能而逐渐消失5.2.1.2 影响坯料可塑性的因素（1）粘土矿物结构的影响 含粘土的坯料其可塑性与粘土矿物 种类有很大关系如：高岭石的层状结构中，层与层之间有氢键的 作用力，水不易进入二层之间，毛细管力也小，所以高岭土的塑性 较低2）吸附阳离子的影响 粘土胶团间的吸引力影响着粘土坯料 的可塑性而吸引力的大小决定于阳离子交换的能力及交换阳离子 的大小与电荷粘土吸附不同阳离子时，其可塑性变化的顺序和阳离子交换的 顺序是相同的 H+＞Al3+ ＞Ba2+＞Ca2+＞Mg2+＞NH4+＞K+- ＞Na+＞Li+可塑性阴离子交换能力比较小，对可塑性的影响不大3）固相颗粒大小和形状的影响 坯料的可塑性和粘土颗粒大 小的关系可归纳为，颗粒越粗，呈现最大塑性时所需的水分越少， 最大可塑性也越低；颗粒越细，比表面越大，每个颗粒表面形成水 膜所需的水分也就越多，并且由细颗粒堆积而形成的毛细管半径小 ，产生的毛细管力大，所以可塑性也高。

4）分散介质的影响 陶瓷坯料中最常用的分散介质是水坯 料中水分适当时才能呈现最大的可塑性一般来说，包围各个粒子 的水膜厚度为0.2微米时，坯料会呈现最大的可塑性5.2.1.3塑化剂的作用和选择在传统的粘土质陶瓷坯料中，为了利于成型及后继工序的顺利 进行，以适应机械化与自动化生产的需要，往往要增多塑性原料（ 如可塑粘土或膨润土）的用量或加入有机塑化剂有机粘合剂一般 在400～450℃范围内会烧尽，留下少量灰分生产中使用的塑化剂通常是由几种物质配成1）粘合剂或粘结剂 粘合剂：一些有机物质的溶液，常温下能将坯料颗粒粘合在一 起，使坯料具有成型性能，烧成时它们会氧化、分解和挥发，这类 物质称为粘合剂常用的粘合剂为糊精、聚乙烯醇、羧甲基纤维素、聚醋酸乙烯 脂、聚苯乙烯、桐油等粘结剂：无机物质除常温下能改善坯料的可塑性能外，高温下 仍保留在坯体中，这类物质可称为粘结剂 常用的粘结剂为硅酸盐和磷酸盐等2）增塑剂 用来溶解有机粘合剂和湿润坯料颗粒，在颗粒之 间形成液态间层，提高坯料的可塑性常用的为甘油、酞酸二丁酯 、乙基草酸、己酸三甘醇等3）溶剂 能溶解有机粘合剂、粘结剂及增塑剂，分子结构和 它们相似或有相同的官能团。

常用的溶剂为水、无水酒精、丙酮、 甲苯、醋酸乙脂等选择有机塑化剂（主要是粘合剂）时应能满足以下要求：① 具有极性，能良好地湿润和吸附在坯料颗粒表面上；② 希望粘合性能和表面张力大些，以便成型和保证坯体强度；③ 和坯料颗粒不会发生化学反应；④ 挥发温度范围宽些，灰分少些5.2.2可塑成型的方法及常见的缺陷可塑成型方法种类繁多，我们在这里简单地介绍几种主要的方 法5.2.2.1旋压成型（1）旋压成型操作 旋压成型是日用陶瓷主要的成型方法之一 ，它是利用旋转的石膏模与样板刀来成型的操作时，将适量经真 空捏练过的泥团放在石膏模中心（模子含水率在4%～14%）,再将石 膏模置于辘轳机上，使其转动，然后徐徐放下样板刀（又称型刀） 进行旋压2）旋压成型工艺特点与控制 旋压成型要求坯料含水均匀， 结构一致，有较好的可塑性旋压成型的优点是设备简单、适应性强，可旋制大而深的制品 ；缺点是旋压质量较差，劳动强度大，生产效率低，成型时所消耗 泥料、石膏模数量多；而且占地面积较大，要求工人有一定的操作 技术3）旋压成型常见缺陷 旋压成型中常见缺陷及其产生的原因 有以下几方面a.夹层开裂 产生原因有：① 旋压时上刀、下刀太快。

当旋压 坯刀起刀太快时，往往在坯体的某部位造成一较大的凹坑，再次下 刀时泥料将此凹坑密合，即形成夹层；② 旋坯时，初次装入石膏 模内的泥料不足，当旋至一定程度后添泥时，前后泥料不能较好地 结合而形成夹层；③ 泥料本身捏练不充分，泥团在装模前末拍好 ，内部本身已含有夹层b.外表开裂 产生原因有：① 操作时施水太多，使坯体表面凹 陷处积水，干后即产生裂纹；② 在旋制大型厚胎产品时，由于旋 坯刀上积泥太多引起旋刀震动，使产品某些部位开裂，此外，初次 装入石膏模内的泥料过多时也全出现此种缺陷c.花底变形 初次装入石膏模内泥料时,用力太小易引起坯体花 底；初次装入石膏模内泥料末对准模子中心，致使坯体受力不均而 引起变形花底此外，一次性给多个模子装入泥料，泥料在模中放 置太久，亦会引起花底变形5.2.2.2滚压成型引言：滚压成型是在旋压成型基础上发展起来的一种可塑成 型法由于此法对日用瓷成型具有许多优点目前在日用瓷厂普遍 应用1）滚压成型特点与操作方法 成型时，盛放泥料的模型和滚压头分别绕自身的轴线以一定速 度同方向旋转滚压头一面旋转一面逐渐靠近盛放泥料的模型，并 对泥料进行“滚”和“压”的作用而成型。

特点：滚压时泥料均匀展开，受力由小到大的变化比较缓和、 均匀，破坏坯料颗粒原有排列而引起颗粒间应力集中的可能性较小 ，坯体的组织结构均匀其次，滚压头与泥料的接触面积较大，压 力也较大，受压时间较长，因此坯体的致密度和强度均比旋压成型 的有所提高2）滚压成型工艺参数控制a.对泥料的要求 要求泥料含水量要少，屈服值要高，延伸变 形量要大一些 此外，滚压成型泥料的含水量还与产品的形状大 小有关一般滚压成型泥料含水量在19%～26%不等b.滚压过程的控制 滚压成型时间很短，从滚头开始压泥到脱 离坯体，总共才几秒钟至十几秒钟，而泥料实际受压时仅有2～4S 可将滚压过程分为三个阶段：第一阶段为下压阶段，滚头开始接触泥料，此时动作要轻，压 泥速度要适当第二阶段为压延阶段：此时泥料被压至要求厚度，坯体表面开 始赶光，余泥继续排出，这时滚压头的动作要重而平稳，受压2～ 4S；第三阶段为抬头阶段：此时滚压头抬离坯体，要求缓慢减轻泥 料所受的压力如滚压头离坯面太快，易产生“抬头缕”c.主轴（模型轴）和滚压头的转速和转速比的控制 主轴转速高，则成型效率高、产量高但在用阳模滚压时， 转速太高容易飞泥当用阴模滚压时，主轴转速可比阳模滚压的 高些。

主轴转速一般还应随产品直径的增大而减小为提高产量 ，采用较高的主轴转速时，易出现“飞模”现象，为此要注意模 型的固定问题国内日用瓷厂根据产品的不同，主轴转速一般为 300～800r/min,有的高于1000r/min.（3）滚压成型常见缺陷 滚压成型常见有以下缺陷a.滚头粘泥冷滚压时泥料往往会卷在滚头上b.飞泥产生飞泥缺陷的原因可能是泥料含水太多，投泥时与 石膏模粘合不好，主轴转速过高，滚头压落过慢或主轴与滚头的转 速比不合适等c.起皱起皱系坯体底部中心和底圈边缘内部出现的细小皱纹 ，可能是新模内有油污，模型太平，滚压时坯料与模壁接触面错动 d.花心花心系一种坯体中心部分呈菊花心形开裂的缺陷，产 生原因可能是滚头中心部位温度过高、滚头尖顶稍上翘、滚头中心 超过坯体中心过多等e.刀舌（抬刀纹）产生刀舌的原困可能是滚压头有跳动或摆 动，滚头中心与主轴中心线安装有偏距，石膏模固定不好；滚压头 的凸轮曲线设计不合理，使滚头急速离开坯面 5.2.2.3塑压成型引言：其特点是设备结构简单，操作方便，适宜于成型鱼盘或 其他广口异形产品 （1）塑压成型操作 塑压成型是靠压缩空气通入透气的石膏模中 ，将坯体托离模型，达到脱模之目的，其操作步骤如下：① 将精练后的泥段切成所需厚度的泥饼，并将泥饼平平置于 底模中心。

② 塑压时上、下模对准，坯泥受压展开，充满塑压模的型腔 中，压成坯体③ 将压缩空气从底模通入，此时坯体脱离底模而被上模吸住 ④ 将压缩空气从上模向坯体上吹，使坯体脱离上模落入操作 者手中的托板上或由气吸机械手吸取 ⑤ 有时将以上过程反过来，即用压缩空气吹上模使坯体脱离上 模，待上模升至适当高度后再把底模连同坯体一块移开⑥ 将坯体边缘余泥剥掉不过，余泥薄层也可在干燥过程中 自行脱落⑦ 剥余泥时，停送压缩空气，坯体脱模移开进行第二次成 型时，模面水分要揩干2）影响塑压成型的因素 影响塑压成型的因素有以下几个 方面① 坯料可塑性越好投泥量越多，则塑压时脱水性能越差充 填的坯料越多则排水量越多，坯体致密度越高② 塑压速度应适当掌握塑压速度越慢，则成型压力越大； 加压停顿时间越长，则坯体脱水率和致密度越高③ 塑压模的致密度石膏粉制备工艺（如石膏粉细度、杂质 含量、炒制温度等）在很大程度上影响塑压模的致密度和强度， 对塑压模的要求是强度要高，致密度不能太高④ 檐沟区设计檐沟的作用是容纳余泥，并使坯泥的挤出受到 一种阻力，檐沟区模子吻合处要留出如纸一样薄的空隙⑤ 塑压模的透气性。

通过塑压模制作工艺及其特殊处理，使模 具具有所需的透气性⑥ 在排除塑压模内的水分时，要通入7kg/cm2的压缩空气，使 塑压过程中吸入模内的水分排除掉塑压模的排水情况，对塑压坯 料含水率的降低及每次塑压后模子表面的吸水能力均有影响 5.2.2.4手工成型手工成型主。