淺析影響陶瓷成型過程的因素

真空封接 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過程中出現的若干問題,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過程控制的必要性。

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

1、成型過程中的缺陷產生

  實際生產中,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,根據生產經驗,這些毛坯也是有潛在缺陷的,在后續加工中還會產生缺陷,導致廢品率升高,在生產中造成極大的浪費。

1.1、凈尺寸成型

  凈尺寸成型是一種精加工手段,在設計模具時,考慮原料在成型時的收縮及原料與燒結過程的收縮因素,盡可能使毛坯不加工或少加工,在燒結完成后不加工即可滿足產品的尺寸、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,前者燒結時收縮不均勻,容易形成形變缺陷,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生的缺陷。

  其次成型壓力制度是保證毛坯質量的關鍵因素,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生。

1.2、毛坯成型

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

2、成型過程中的缺陷分析

  缺陷的產生由于影響因素不同,當缺陷發生時,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,下面就生產中出現的缺陷加以分析,并對其影響因素加以排除。

2.1、毛坯表面顆粒度不均一

  該類缺陷主要表現在毛坯一邊沿軸線方向或徑向分層出現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,原料發生層析,只是部分區域集中了小顆粒,部分區域堆積了大顆粒,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象的發生,避免單邊裝填。

2.2、毛坯出現裂紋、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、適當的粘結劑是粉體在一定壓力下成型的關鍵因素,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%時粘結力較差,毛坯容易出現強度差、斷裂等情況。同樣不合理的壓力制度也會產生上述缺陷。毛坯彈性后效大時,毛坯會自由伸長,與模具產生沖撞,形成缺陷毛坯。

  一般成型時保壓時間60s內為宜,時間過長會對粉料產生不利影響,使粉料的粒度分布發生變化,影響后續燒結過程。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,以保證毛坯的質量。

2.3、毛坯啞鈴狀

  毛坯出現中間細兩頭粗的啞鈴狀形態,有可能導致中間部位尺寸不夠,后續無法加工。該缺陷主要原因是裝料不夠,未達到松裝體積密度要求。實際生產中應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。

2.4、模具工裝不合適,導致毛坯缺陷

  該缺陷主要發生在毛坯成型時,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,型心與外形模具應同心度好,光潔度滿足模具要求。否則,成形后容易出現毛坯滲水、偏心等現象。嚴重時模具會發生變形,脫模時型心脫不出,強制取下時導致毛坯出現裂紋等缺陷。

3、成型過程中的生產控制

  上述缺陷的產生在生產中較為常見,因此在生產中有必要加強生產過程控制,嚴格按照程序進行生產,將成型時的缺陷減少到最少。

4、結論

  (1) 加強生產過程的控制來保證成型后毛坯的質量;

  (2) 設計合適的模具是保證毛坯質量的前提;

  (3) 適宜的壓力制度是毛坯成型的關鍵;

  (4) 適度的原料含水率、粒度分布是毛坯成型的保障。