淺析影響陶瓷成型過程的因素

2009-12-10 李鋒娟陜西寶光陶瓷科技有限公司

　　針對冷等靜壓成型陶瓷生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的若干問題,分析其影響因素,提出具體的改進意見和建議,并闡述了對陶瓷生產(chǎn)過程控制的必要性。

　　冷等靜壓方法成型是形成陶瓷產(chǎn)品的最初模型,即產(chǎn)品毛坯。毛坯的質(zhì)量直接影響產(chǎn)品的最終結(jié)構(gòu)形態(tài)。毛坯成型過程受原料粒度分布、含水率、粘結(jié)劑和成型壓力制度、成型模具等諸多因素的制約,在實際生產(chǎn)中加強成型質(zhì)量控制,無疑對后續(xù)加工起到不可估量的保證作用。

1、成型過程中的缺陷產(chǎn)生

　　實際生產(chǎn)中,用等靜壓方法成型時總會遇到好多問題,比如毛坯開裂、斷裂、掉塊,簡單的方法是直接將其挑選、報廢。但對于剩余的毛坯來說,根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗,這些毛坯也是有潛在缺陷的,在后續(xù)加工中還會產(chǎn)生缺陷,導致廢品率升高,在生產(chǎn)中造成極大的浪費。

1.1、凈尺寸成型

　　凈尺寸成型是一種精加工手段,在設(shè)計模具時,考慮原料在成型時的收縮及原料與燒結(jié)過程的收縮因素,盡可能使毛坯不加工或少加工,在燒結(jié)完成后不加工即可滿足產(chǎn)品的尺寸、形位等要求。這就要求原料的粒度分布均勻,裝料時不會形成析層;裝料滿足裝填的體積密度要求,否則會形成毛坯顆粒分布不均勻,或成啞鈴狀毛坯,前者燒結(jié)時收縮不均勻,容易形成形變?nèi)毕?后者毛坯密度不均一,導致修坯時形成缺陷,也會導致類似前者產(chǎn)生的缺陷。

　　其次成型壓力制度是保證毛坯質(zhì)量的關(guān)鍵因素,尤其是泄壓速度對毛坯影響很大,泄壓速度太快時毛坯與模具沖撞,或毛坯的彈性后效太大都會造成斷裂、端部掉塊等缺陷的產(chǎn)生。

1.2、毛坯成型

　　該類成型的后續(xù)加工余量較大,除由于彈性后效大造成的缺陷外,其它缺陷對后續(xù)加工影響不大,因此,該類成型生產(chǎn)上比較容易控制。

2、成型過程中的缺陷分析

　　缺陷的產(chǎn)生由于影響因素不同,當缺陷發(fā)生時,要對缺陷部分做出合理的分析,確定主要因素加以排除,弱化次要因素的影響,下面就生產(chǎn)中出現(xiàn)的缺陷加以分析,并對其影響因素加以排除。

2.1、毛坯表面顆粒度不均一

　　該類缺陷主要表現(xiàn)在毛坯一邊沿軸線方向或徑向分層出現(xiàn)小顆粒與粗顆粒交替分布的狀況,一般認為是在模具中裝料時,原料發(fā)生層析,只是部分區(qū)域集中了小顆粒,部分區(qū)域堆積了大顆粒,成形時受同等壓力作用,收縮不同所致。因此在裝料時要盡可能減少層析現(xiàn)象的發(fā)生,避免單邊裝填。

2.2、毛坯出現(xiàn)裂紋、斷裂、或強度差

　　該類缺陷的影響因素較多,比如壓力制度,原料中粘結(jié)劑的多少及種類,原料的含水率,模具等因素。合適的含水率、適當?shù)恼辰Y(jié)劑是粉體在一定壓力下成型的關(guān)鍵因素,在成型時顆粒才能緊密形成一定強度的毛坯。一般認為冷等靜壓的含水率在0.2%以下比較理想,粘結(jié)劑選用聚乙烯醇類長鏈有機物為宜, 其量值在1%以下較為理想, 但小于0.5%時粘結(jié)力較差,毛坯容易出現(xiàn)強度差、斷裂等情況。同樣不合理的壓力制度也會產(chǎn)生上述缺陷。毛坯彈性后效大時,毛坯會自由伸長,與模具產(chǎn)生沖撞,形成缺陷毛坯。

　　一般成型時保壓時間60s內(nèi)為宜,時間過長會對粉料產(chǎn)生不利影響,使粉料的粒度分布發(fā)生變化,影響后續(xù)燒結(jié)過程。泄壓時間在30s左右,大件制品或異型件制品可適當延長時間,以保證毛坯的質(zhì)量。

2.3、毛坯啞鈴狀

　　毛坯出現(xiàn)中間細兩頭粗的啞鈴狀形態(tài),有可能導致中間部位尺寸不夠,后續(xù)無法加工。該缺陷主要原因是裝料不夠,未達到松裝體積密度要求。實際生產(chǎn)中應(yīng)采用振動篩或其它裝置,達到需要的裝填效果,并明確振動時間和其它必要參數(shù)。

2.4、模具工裝不合適,導致毛坯缺陷

　　該缺陷主要發(fā)生在毛坯成型時,由于型心可用鋼制模具保證,外形可用樹脂、橡膠類彈性材料保證。因此,型心與外形模具應(yīng)同心度好,光潔度滿足模具要求。否則,成形后容易出現(xiàn)毛坯滲水、偏心等現(xiàn)象。嚴重時模具會發(fā)生變形,脫模時型心脫不出,強制取下時導致毛坯出現(xiàn)裂紋等缺陷。