控制瓷壳烧成形变、提高装配尺寸精度(2)

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

2、降低瓷壳烧成形变、提高瓷壳尺寸精度的途径

(1) 审视陶瓷生产中的细节,力求工艺的稳定性、力求产品的一致性。

  生产过程不能存在过多的变量,生产工艺不能产生较多的波动;尤其是材料的工艺性能要相对稳定一致。同时,加强瓷壳、垫脚收缩率的前期预测工作,随时掌握尺寸变化的规律,及时采取有效措施。首先,瓷壳坯体的收缩率在车加工前一定要测定准确;其二,每批坯体的尺寸要控制一致,偏差范围越小越好;最后达到所有坯体的收缩率和尺寸公差都相对固定不变。这样瓷壳烧成收缩率就能控制在±0.5%范围内。

(2) 重视垫脚的作用,确定好与瓷壳坯体的配合参数。

  垫脚起着承上启下的作用,与瓷壳坯体的配合参数(形状、厚度、收缩率、接触间隙等) 都很重要,垫脚的形状可根据坯体的适合性来选择,比如图3(a)型垫脚适合瓷壳外径尺寸的控制,(c)型垫脚适合壁薄瓷壳尺寸控制, (d)型垫脚适合较大瓷壳尺寸控制;垫脚的厚度是根据其强度和坯体的重量来确定;垫脚与瓷壳的收缩率相一致是最基本的要求;垫脚与瓷壳的接触间隙应是所用刚玉沙的粒径尺寸即可。这样,瓷壳坯体和垫脚在烧成前就相互约束一起烧成,烧成过程能达到均匀一致的收缩,瓷壳才不宜变形。

(3) 减小垫脚与承烧板的摩擦阻力,降低垫脚自身形变。

  垫脚自身发生变形是导致瓷壳变形的主要原因之一,除本身质量缺陷外,其主要就是与承烧板摩擦力的问题。承烧板和表面撒的刚玉沙能否将垫脚(和坯体) 安置平整、垂直? 能否将“重力”均匀的分布在承烧板的沙面上,并在烧成运动中不改变原状?这一点的确不容易做好,因为承烧板表面粗糙、变形不平整;刚玉沙粒呈多棱形,本身摩擦阻力就大;坯体在烧成过程有振动等原因,从而造成摩擦阻力不均匀使垫脚收缩不一致,导致垫脚变形。所以,改进承烧板的平整度、光滑度是第一位;改变刚玉沙的颗粒形状、使其光滑一点是第二位;规范撒沙子的厚度是第三位。

(4) 分析烧成中的特殊变化规律,不断改进工艺参数。

  从理论上,瓷壳、垫脚的收缩率相一致就是合理的匹配关系,然而在实践中发现: ①相同的一批垫脚,分别装载在瓷壳的上口部和下口部,其测定的收缩率是不一样的(见表2) ; ②相同的一批垫脚,分别装载在不同高度(重量) 瓷壳的下口部,其测定的收缩率也是不一样的(见表3) 。因为垫脚装载在瓷壳上口部时,垫脚可以随瓷壳一起得到收缩,两者的收缩率相近就达到合理匹配。而垫脚装载在瓷壳下口部时,由于垫脚与承烧板之间存在摩擦阻力,再加上瓷壳的重力又使摩擦阻力增大,垫脚在负重受阻的情况下其收缩是不一致的。实践中也发现瓷壳在电隧道窑烧成后常产生两端口部尺寸不一致现象,尤其是瓷壳越高两口部尺寸差别越明显。所以,底部使用的垫脚必须考虑摩擦阻力的影响,底部垫脚收缩系数应略大于瓷壳收缩系数才较合理。

表2  同一批瓷壳坯体上下分别装载同批垫脚的试验结果  表3  同批垫脚装载不同重量的瓷壳坯体试验结果

同一批瓷壳坯体上下分别装载同批垫脚的试验结果 同批垫脚装载不同重量的瓷壳坯体试验结果

  可见:最大负载垫脚比无负载垫脚的收缩小0.5%左右;加负载垫脚易变形。

(5) 要对特殊产品(超大瓷壳、不对称瓷壳、薄壁瓷壳等) 进行研究。

  实践中发现: ①大瓷壳在电隧道窑烧成后有方向性的尺寸不一致的现象,具体说就是瓷壳靠发热体两侧与垂直(窑炉前后) 两侧的收缩有很小的差别(0.2 %左右) ,靠发热体两侧收缩稍大一些; ②在烧成超大瓷壳(窑炉截面积刚好能通过) 时,很容易产生较多的开裂现象。③个别瓷壳不在两端口变形而在内台部位变形。分析认为:可能是瓷体结构不对称或所受到发热体的辐射热不一致,在收缩过程局部先收缩或产生不一致的收缩,导致两侧收缩差异和引起开裂等现象发生。另外,在烧成大瓷壳、壁薄瓷壳和双层叠烧瓷壳时,其废品率(变形、超差) 较高、外形变化较明显,这说明控制方法还需进一步探讨。

3、结论

  (1) 瓷壳收缩率不稳定,导致垫脚匹配不合理;承烧板不平整,导致垫脚与承烧板的摩擦阻力不均匀是产生形变的主要因素。

  (2) 可根据现实生产情况,通过以上途径进行改进,降低烧成过程的“变形、超差”现象。可以提高工序合格率,降低生产成本。

  (3) 瓷壳烧成后的形状、尺寸控制的好,可以减轻磨加工的工作量;如果要求瓷壳通过磨加工达到较高精度(尺寸、形位公差要求1-5级) 时,其磨削余量也会减小,大大提高工作效率和降低加工成本。

  (4) 由于外形一致性好、尺寸精度高,不但提高了瓷壳使用等级,也提升了陶瓷加工整体水平;而且还会提高装管的质量、降低整管生产成本。

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