浅析影响陶瓷成型过程的因素

来源:真空技术网(www.chvacuum.com)陕西宝光陶瓷科技有限公司 作者:李锋娟

  针对冷等静压成型陶瓷生产过程中出现的若干问题,分析其影响因素,提出具体的改进意见和建议,并阐述了对陶瓷生产过程控制的必要性。

  冷等静压方法成型是形成陶瓷产品的最初模型,即产品毛坯。毛坯的质量直接影响产品的最终结构形态。毛坯成型过程受原料粒度分布、含水率、粘结剂和成型压力制度、成型模具等诸多因素的制约,在实际生产中加强成型质量控制,无疑对后续加工起到不可估量的保证作用。

1、成型过程中的缺陷产生

  实际生产中,用等静压方法成型时总会遇到好多问题,比如毛坯开裂、断裂、掉块,简单的方法是直接将其挑选、报废。但对于剩余的毛坯来说,根据生产经验,这些毛坯也是有潜在缺陷的,在后续加工中还会产生缺陷,导致废品率升高,在生产中造成极大的浪费。

1.1、净尺寸成型

  净尺寸成型是一种精加工手段,在设计模具时,考虑原料在成型时的收缩及原料与烧结过程的收缩因素,尽可能使毛坯不加工或少加工,在烧结完成后不加工即可满足产品的尺寸、形位等要求。这就要求原料的粒度分布均匀,装料时不会形成析层;装料满足装填的体积密度要求,否则会形成毛坯颗粒分布不均匀,或成哑铃状毛坯,前者烧结时收缩不均匀,容易形成形变缺陷,后者毛坯密度不均一,导致修坯时形成缺陷,也会导致类似前者产生的缺陷。

  其次成型压力制度是保证毛坯质量的关键因素,尤其是泄压速度对毛坯影响很大,泄压速度太快时毛坯与模具冲撞,或毛坯的弹性后效太大都会造成断裂、端部掉块等缺陷的产生。

1.2、毛坯成型

  该类成型的后续加工余量较大,除由于弹性后效大造成的缺陷外,其它缺陷对后续加工影响不大,因此,该类成型生产上比较容易控制。

2、成型过程中的缺陷分析

  缺陷的产生由于影响因素不同,当缺陷发生时,要对缺陷部分做出合理的分析,确定主要因素加以排除,弱化次要因素的影响,下面就生产中出现的缺陷加以分析,并对其影响因素加以排除。

2.1、毛坯表面颗粒度不均一

  该类缺陷主要表现在毛坯一边沿轴线方向或径向分层出现小颗粒与粗颗粒交替分布的状况,一般认为是在模具中装料时,原料发生层析,只是部分区域集中了小颗粒,部分区域堆积了大颗粒,成形时受同等压力作用,收缩不同所致。因此在装料时要尽可能减少层析现象的发生,避免单边装填。

2.2、毛坯出现裂纹、断裂、或强度差

  该类缺陷的影响因素较多,比如压力制度,原料中粘结剂的多少及种类,原料的含水率,模具等因素。合适的含水率、适当的粘结剂是粉体在一定压力下成型的关键因素,在成型时颗粒才能紧密形成一定强度的毛坯。一般认为冷等静压的含水率在0.2%以下比较理想,粘结剂选用聚乙烯醇类长链有机物为宜, 其量值在1%以下较为理想, 但小于0.5%时粘结力较差,毛坯容易出现强度差、断裂等情况。同样不合理的压力制度也会产生上述缺陷。毛坯弹性后效大时,毛坯会自由伸长,与模具产生冲撞,形成缺陷毛坯。

  一般成型时保压时间60s内为宜,时间过长会对粉料产生不利影响,使粉料的粒度分布发生变化,影响后续烧结过程。泄压时间在30s左右,大件制品或异型件制品可适当延长时间,以保证毛坯的质量。

2.3、毛坯哑铃状

  毛坯出现中间细两头粗的哑铃状形态,有可能导致中间部位尺寸不够,后续无法加工。该缺陷主要原因是装料不够,未达到松装体积密度要求。实际生产中应采用振动筛或其它装置,达到需要的装填效果,并明确振动时间和其它必要参数。

2.4、模具工装不合适,导致毛坯缺陷

  该缺陷主要发生在毛坯成型时,由于型心可用钢制模具保证,外形可用树脂、橡胶类弹性材料保证。因此,型心与外形模具应同心度好,光洁度满足模具要求。否则,成形后容易出现毛坯渗水、偏心等现象。严重时模具会发生变形,脱模时型心脱不出,强制取下时导致毛坯出现裂纹等缺陷。

3、成型过程中的生产控制

  上述缺陷的产生在生产中较为常见,因此在生产中有必要加强生产过程控制,严格按照程序进行生产,将成型时的缺陷减少到最少。

4、结论

  (1) 加强生产过程的控制来保证成型后毛坯的质量;

  (2) 设计合适的模具是保证毛坯质量的前提;

  (3) 适宜的压力制度是毛坯成型的关键;

  (4) 适度的原料含水率、粒度分布是毛坯成型的保障。

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