无机非金属材料成型工艺

1、 第六章第六章无机非金属材料成型工艺无机非金属材料成型工艺 6.1 6.1 概述概述 6.2 - 6.12 6.2 - 6.12 成型工艺成型工艺 6.13 6.13 成型模具成型模具 重点：重点：注浆成型、塑性成型、注浆成型、塑性成型、 压制成型压制成型本章主要内容本章主要内容组分均匀组分均匀6.1 概述概述一、成型的概念一、成型的概念形状、尺寸形状、尺寸强度和密度强度和密度1 1、物料在外力作用下、物料在外力作用下流动流动及及变形变形二、成型步骤二、成型步骤外力或模型外力或模型加工加工作业作业2 2、通过不同机制而、通过不同机制而定形定形 三、成型辅助剂三、成型辅助剂1 1、稳定剂稳定剂2

2、、促凝剂促凝剂：使粘结剂凝结硬化的外加物。：使粘结剂凝结硬化的外加物。3、抑制剂抑制剂：为抑制某些物理化学反应而加：为抑制某些物理化学反应而加入的少量物质。入的少量物质。4、增塑剂增塑剂：能提高泥料可塑性的物质。：能提高泥料可塑性的物质。5 5、减水剂减水剂：降低拌合料用水量的作用，或用水降低拌合料用水量的作用，或用水量不变的情况下，起到增大流动性或可塑性的作量不变的情况下，起到增大流动性或可塑性的作用用6 6、发泡剂发泡剂：形成微小泡沫，使材料具有闭口形成微小泡沫，使材料具有闭口（或连通）气孔结构。（或连通）气孔结构。7 7、膨胀剂膨胀剂：能部分消除制品在高温和冷却过程能部分消除制品在高温和

3、冷却过程中由于收缩而造成的裂缝或剥落。中由于收缩而造成的裂缝或剥落。8 8、分散剂分散剂：促使固体粒子的絮凝团或液滴分散促使固体粒子的絮凝团或液滴分散为单体微粒子，并悬浮于液体之中。为单体微粒子，并悬浮于液体之中。9 9、消泡剂消泡剂：排除各种混合料中的气泡。排除各种混合料中的气泡。1010、脱模剂脱模剂 6.2 6.2 注浆成型注浆成型 6.3 6.3 塑性成型塑性成型 6.4 6.4 压制成型压制成型 6.5 6.5 喷涂法成型喷涂法成型 6.6 6.6 缠绕法成型缠绕法成型 6.7 6.7 抄取法成型抄取法成型 6.8 6.8 层压法成型层压法成型 6.9 6.9 薄片挤压成型薄片挤压成

4、型 6.10 6.10 纺织工艺法成型纺织工艺法成型 6.11 6.11 造粒成型造粒成型 6.12 6.12 玻璃熔体成型玻璃熔体成型成型工艺成型工艺石膏模石膏模吸水性吸水性一、注浆成型概念一、注浆成型概念 流动性流动性的泥浆的泥浆泥浆粘附泥浆粘附在模壁上在模壁上泥层增厚泥层增厚与模型相与模型相同形状的同形状的泥层泥层干燥收缩干燥收缩坯体坯体坯料吃浆坯料吃浆6.2 注浆成型注浆成型二、注浆成型对泥浆的要求二、注浆成型对泥浆的要求1 1、流动性好、流动性好 流动性好，浆料才能在管道中流动并流动性好，浆料才能在管道中流动并能充满模型的各个部位。能充满模型的各个部位。 影响泥浆的流变性质的因素有：

5、影响泥浆的流变性质的因素有： （1 1）固相含量、颗粒尺寸和形状）固相含量、颗粒尺寸和形状（2 2）温度）温度 （3 3）粘土及泥浆的处理方法）粘土及泥浆的处理方法（4 4）稀释剂（电解质）稀释剂（电解质）首要条件首要条件2 2、稳定性好稳定性好：久置各组分颗粒不会沉淀。：久置各组分颗粒不会沉淀。3 3、适当的触变性适当的触变性：便于泥浆的输送，又要求：便于泥浆的输送，又要求脱模后的坯体不致受轻微振动就软塌。脱模后的坯体不致受轻微振动就软塌。4 4、含水量少含水量少：保证流动性的前提下尽量减少：保证流动性的前提下尽量减少含水量。含水量。5 5、滤过性好：滤过性好：使泥浆中的水分能顺利通过模使泥

6、浆中的水分能顺利通过模型壁上的泥层被模型吸收。型壁上的泥层被模型吸收。6 6、形成的坯体要有、形成的坯体要有足够的强度足够的强度三、注浆成型的物理化学变化三、注浆成型的物理化学变化1 1、物理脱水：毛细管力、物理脱水：毛细管力2 2、化学凝聚、化学凝聚形成坯体形成坯体三、注浆成型的物理化学变化三、注浆成型的物理化学变化1 1、物理脱水：毛细管力、物理脱水：毛细管力 把直径很小的管把直径很小的管子插入液体中液体子插入液体中液体会自动沿着管子会自动沿着管子上上升或下降升或下降得比原液得比原液而低这种现象称为而低这种现象称为毛细管作用。毛细管作用。 毛细管越细，毛细管越细，水表面张力越大水表面张力越

7、大三、注浆成型的物理化学变化三、注浆成型的物理化学变化1 1、物理脱水：毛细管力、物理脱水：毛细管力吸浆速度：吸浆速度：注浆时泥浆注浆时泥浆中水分受到中水分受到模型毛细管模型毛细管力的作用向力的作用向模型渗入的模型渗入的速度。速度。 滤过性不好滤过性不好三、注浆成型的物理化学变化三、注浆成型的物理化学变化1 1、物理脱水：毛细管力、物理脱水：毛细管力2 2、化学凝聚、化学凝聚 Na- Na-粘土粘土+CaSO+CaSO4 4+Na+Na2 2SiOSiO3 3 Ca- Ca-粘土粘土+CaSiO+CaSiO3 3 +Na +Na2 2SOSO4 4首要首要白色丛毛状白色丛毛状晶体晶体刷浆刷浆刷

8、水刷水四、成型方法四、成型方法1 1、基本注浆方法、基本注浆方法2 2、加速注浆的方法、加速注浆的方法空心注浆空心注浆（单面注浆）（单面注浆）实心注浆（双面注浆）实心注浆（双面注浆）压力注浆压力注浆离心注浆离心注浆真空注浆真空注浆空心注浆空心注浆（单面注浆）（单面注浆）空心浇注花瓶操作示意图空心浇注花瓶操作示意图壁厚相同的薄胎制品壁厚相同的薄胎制品吃浆缓慢，不能保持制品绝对均一壁厚。吃浆缓慢，不能保持制品绝对均一壁厚。增加制品壁厚需要时间长增加制品壁厚需要时间长实心注浆实心注浆（双面注浆）（双面注浆）实心浇注鱼盘操作示意图实心浇注鱼盘操作示意图没有多余泥浆排出。没有多余泥浆排出。水分同时被模型

9、的两个工作面吸收。水分同时被模型的两个工作面吸收。尺寸大而形状复杂制品尺寸大而形状复杂制品提高吸浆速度的方法：提高吸浆速度的方法：（1 1）减少模型的阻力）减少模型的阻力（2 2）减少坯料的阻力）减少坯料的阻力（3 3）提高泥浆和模型的温度）提高泥浆和模型的温度（4 4）提高吸浆过程的推动力）提高吸浆过程的推动力 压力注浆、离心注浆压力注浆、离心注浆 四、成型方法四、成型方法1 1、基本注浆方法、基本注浆方法2 2、加速注浆的方法加速注浆的方法空心注浆（单面注浆）空心注浆（单面注浆）实心注浆（双面注浆）实心注浆（双面注浆）压力注浆压力注浆离心注浆离心注浆真空注浆真空注浆2 2、加速注浆的方法、

10、加速注浆的方法（1 1）压力注浆：）压力注浆：将施有一定将施有一定压力压力的泥浆通的泥浆通过管道压入模型内，待坯体成型后再取过管道压入模型内，待坯体成型后再取消压力。消压力。微压注浆：微压注浆：通过提高泥槽高度，利用泥浆自通过提高泥槽高度，利用泥浆自身的位能提供，对石膏模无特殊要求。身的位能提供，对石膏模无特殊要求。 中、高压注浆中、高压注浆 ：通过压缩空气引入，需考通过压缩空气引入，需考虑模型的承受能力。虑模型的承受能力。 （2 2）离心注浆）离心注浆 在模型旋转运动的情况下，将泥浆注入在模型旋转运动的情况下，将泥浆注入模型中。由于模型中。由于离心力离心力的作用，泥浆紧靠模壁的作用，泥浆紧靠

11、模壁脱水后形成坯体。脱水后形成坯体。坯体厚度较均匀，变形较少坯体厚度较均匀，变形较少（3 3）真空注浆）真空注浆 在石膏模外面抽取在石膏模外面抽取真空真空，增大模型内外，增大模型内外压力差；在真空室中全部处于负压下注浆。压力差；在真空室中全部处于负压下注浆。真空注浆可加速坯体形成，提高坯体致密度真空注浆可加速坯体形成，提高坯体致密度和强度。和强度。五、注浆操作注意事项五、注浆操作注意事项泥料注入模型时模内空气。石膏模内壁粘模。注浆注浆前前注浆注浆时时注浆注浆后后石膏模型石膏模型泥浆泥浆孔隙率和吸水率适度，均匀 模型湿度、表面石膏模应按顺序轮换使用泥浆陈腐，用前搅拌510min。泥浆温度不低于1

12、012度。倒出的余浆和修整而得的废浆。注浆坯体脱模。六、注浆成型缺陷分析六、注浆成型缺陷分析 1 1、气孔与针眼、气孔与针眼 1 1）泥浆）泥浆2 2）操作）操作3 3）石膏模）石膏模水分，陈腐时间，电解质种类及用量水分，陈腐时间，电解质种类及用量夹有气泡夹有气泡 混有杂质或颗粒太粗混有杂质或颗粒太粗, ,过湿、过干、过旧，过湿、过干、过旧，表面沾有灰尘。表面沾有灰尘。 2 2、开裂、开裂 1 1）泥浆配方不当；）泥浆配方不当； 2 2）电解质用量不当）电解质用量不当, ,或陈腐不足、不均；或陈腐不足、不均；3 3）接坯的双部分干湿不一致；）接坯的双部分干湿不一致； 4 4）操作不当、厚薄坯；

13、）操作不当、厚薄坯；5 5）脱模太早或太迟）脱模太早或太迟, ,干燥温度过高。干燥温度过高。 3 3、变形、变形 1 1）泥浆混合不匀，干燥收缩不一。）泥浆混合不匀，干燥收缩不一。2 2）泥浆水分太高，干燥收缩过大。）泥浆水分太高，干燥收缩过大。 3 3）倾浆操作不当，坯体厚薄不匀。）倾浆操作不当，坯体厚薄不匀。 4 4）模型过湿，或脱模过早，出模操）模型过湿，或脱模过早，出模操作不当，湿坯没有放平、放正。作不当，湿坯没有放平、放正。 4 4、泥缕泥缕：制品坯体、釉面的口沿或腹下部：制品坯体、釉面的口沿或腹下部呈现鼓起的或不规则的一缕缕泥浆和积釉呈现鼓起的或不规则的一缕缕泥浆和积釉现象现象原因

14、原因泥浆粘度大，流动性差，泥浆粘度大，流动性差，倾浆操作不当，倾浆操作不当，模型工作面沾有浆滴。模型工作面沾有浆滴。进浆时由于泥浆的冲击形成局部颗粒取向进浆时由于泥浆的冲击形成局部颗粒取向排列不同排列不同七、注浆成型的特点七、注浆成型的特点v适用性强，生产成本低，不需复杂的机械适用性强，生产成本低，不需复杂的机械设备，只要简单的石膏模就可成型；设备，只要简单的石膏模就可成型；v能制出任意复杂外形和大型薄壁注件；能制出任意复杂外形和大型薄壁注件；v坯体结构均匀。坯体结构均匀。v劳动强度大，操作工序多，生产效率低；劳动强度大，操作工序多，生产效率低；v生产周期长，石膏模占用场地面积大；生产周期长，

15、石膏模占用场地面积大；v注件含水量高，烧成时容易变形；注件含水量高，烧成时容易变形；v模具损耗大。模具损耗大。6.3 塑性成型塑性成型塑性成型：塑性成型： 利用利用模具或刀具模具或刀具等运动所造成的压力、等运动所造成的压力、剪力等外力对具有剪力等外力对具有可塑性可塑性的坯料进行加的坯料进行加工，迫使坯料在外力作用下发生可塑变工，迫使坯料在外力作用下发生可塑变形而制成一定规格坯体的方法。形而制成一定规格坯体的方法。6.3 6.3 塑性成型塑性成型成型工艺原理成型工艺原理影响可塑性的因素影响可塑性的因素成型方法成型方法 成型工艺原理成型工艺原理当可塑坯料泥团受到高于某一数值剪切当可塑坯料泥团受到高

16、于某一数值剪切应力的作用后，泥团就会产生延伸变形，应力的作用后，泥团就会产生延伸变形，即即塑性变形塑性变形可塑性可塑性随着应力加大和时间延长，随着应力加大和时间延长，变形量增加变形量增加当达到要求的变形量时去除外加应力，当达到要求的变形量时去除外加应力，变形的泥团能变形的泥团能永久保持其形状永久保持其形状。6.3 6.3 塑性成型塑性成型成型工艺原理成型工艺原理影响可塑性的因素影响可塑性的因素成型方法成型方法 影响可塑性的因素影响可塑性的因素1 1、矿物种类的影响、矿物种类的影响 2 2、固体颗粒大小和形状的影响：断键、固体颗粒大小和形状的影响：断键3 3、吸附阳离子种类的影响、吸附阳离子种类

17、的影响AlAl3+3+BaBa2+2+MgMg2+2+CaCa2+2+NHNH4 4+ +K K+ +NaNa+ +LiLi+ +4 4、液体介质数量和性质的影响、液体介质数量和性质的影响伊利石伊利石 高岭石高岭石 蒙脱石蒙脱石颗粒较细；矿颗粒较细；矿物明显解理或物明显解理或解理完全，尤解理完全，尤其呈片状结构其呈片状结构的矿物的矿物含水量应适宜，分布应均匀含水量应适宜，分布应均匀液性限度液性限度塑性限度塑性限度影响可塑性的因素影响可塑性的因素1 1、矿物种类的影响、矿物种类的影响 2 2、固体颗粒大小和形状的影响：断键、固体颗粒大小和形状的影响：断键3 3、吸附阳离子种类的影响、吸附阳离子种

18、类的影响AlAl3+3+BaBa2+2+MgMg2+2+CaCa2+2+NHNH4 4+ +K K+ +NaNa+ +LiLi+ +4 4、液体介质数量和性质的影响、液体介质数量和性质的影响伊利石伊利石 高岭石高岭石 蒙脱石蒙脱石7%-10%v真空练泥真空练泥泥饼泥饼螺旋浆叶螺旋浆叶挤压挤压条状和条状和片状片状圆锥螺旋圆锥螺旋真空室真空室自自重重真空泵真空泵空气空气挤压挤压均匀致密和均匀致密和一定形状尺一定形状尺寸的泥段寸的泥段螺旋螺旋均匀致密均匀致密去除气体去除气体v真空练泥真空练泥1.1.排除泥料中气体排除泥料中气体。空气体积降至。空气体积降至0.50.51 12.2.改善泥料性能改善泥料

19、性能。由于气体的排除和对泥料。由于气体的排除和对泥料的揉练、挤压、使泥料组织趋向均匀、致密，的揉练、挤压、使泥料组织趋向均匀、致密，提高坯料的可塑性。提高坯料的可塑性。3.3.破坏或减少泥料颗粒的定向排列破坏或减少泥料颗粒的定向排列，提高，提高半成品和成品的合格率。半成品和成品的合格率。6.3 6.3 塑性成型塑性成型成型工艺原理成型工艺原理影响可塑性的因素影响可塑性的因素成型方法成型方法 成型方法成型方法 1 1、挤压成型、挤压成型 2 2、车坯成型、车坯成型 3 3、湿压成型、湿压成型 4 4、旋转成型、旋转成型 5 5、其他、其他旋坯法旋坯法滚压法滚压法1 1、挤压成型、挤压成型将可塑坯

20、料团经真空挤压成型机的螺旋或活将可塑坯料团经真空挤压成型机的螺旋或活塞挤压向前，再经过机头模具挤压成各种塞挤压向前，再经过机头模具挤压成各种管管状、棒状，及断面和中孔一致状、棒状，及断面和中孔一致的产品。的产品。特点：特点： 粘接剂，水，粘土粘接剂，水，粘土 含水量多含水量多物料强度低易变形，物料强度低易变形，可能产生表面凹坑可能产生表面凹坑和起泡、开裂及内和起泡、开裂及内部裂纹等。部裂纹等。传统耐火材料如炉管、传统耐火材料如炉管、护套管等的成型生产护套管等的成型生产卧式真空挤压机立式真空挤压机设备：设备： 真空练泥机真空练泥机 螺旋或活塞式挤坯机螺旋或活塞式挤坯机成型方法成型方法 1 1、挤

21、压成型、挤压成型 2 2、车坯成型、车坯成型 3 3、湿压成型、湿压成型 4 4、旋转成型、旋转成型 5 5、其他、其他旋坯法旋坯法滚压法滚压法2 2、车坯成型、车坯成型 车床上将挤压成型的泥段车床上将挤压成型的泥段再加工成再加工成外形复杂的柱状外形复杂的柱状制制品。品。干车干车，泥段含水泥段含水6 6-11-11。干车坯体尺寸精确，但粉尘干车坯体尺寸精确，但粉尘大，效率低，刀具磨损大，大，效率低，刀具磨损大，已逐渐由湿车替代。已逐渐由湿车替代。湿车湿车，泥段含水泥段含水1616-18-18。精度低，有变形。精度低，有变形。成型方法成型方法 1 1、挤压成型、挤压成型 2 2、车坯成型、车坯成

22、型 3 3、湿压成型、湿压成型 4 4、旋转成型、旋转成型 5 5、其他、其他旋坯法旋坯法滚压法滚压法3 3、湿压成型、湿压成型 含水率含水率2020经挤压机与切割成块状坯料经挤压机与切割成块状坯料, , 经金属模型再压成型为坯体。经金属模型再压成型为坯体。润滑润滑 瓦瓦真空真空 浅型制品浅型制品加热加热 电瓷中的绝缘子电瓷中的绝缘子成型方法成型方法 1 1、挤压成型、挤压成型 2 2、车坯成型、车坯成型 3 3、湿压成型、湿压成型 4 4、旋转成型、旋转成型 5 5、其他、其他旋坯法旋坯法滚压法滚压法旋坯成型旋坯成型真空练泥的塑性泥料真空练泥的塑性泥料石膏模石膏模样板刀样板刀泥料均匀布于泥料

23、均匀布于模型内表面模型内表面余泥贴在样板余泥贴在样板刀向上爬刀向上爬内旋：内旋：石膏模内凹，石膏模内凹，坯体外形坯体外形：模型内壁，：模型内壁，坯体内形坯体内形：型型刀。刀。 用于杯、碗等深腔制品用于杯、碗等深腔制品外旋：外旋：石膏模突起，石膏模突起，坯体外形坯体外形：型刀旋压，：型刀旋压，坯体内形坯体内形：模型形状。：模型形状。 适用于盘、碟等扁平制品适用于盘、碟等扁平制品旋坯成型旋坯成型设备简单设备简单, ,型刀制作和更换容易型刀制作和更换容易. .型刀型刀扁平扁平压力小压力小剪切力剪切力密度小密度小含水多含水多易变形易变形表面光滑表面光滑滚压成型滚压成型赶光赶光成型方法成型方法 1 1、

24、挤压成型、挤压成型 2 2、车坯成型、车坯成型 3 3、湿压成型、湿压成型 4 4、旋转成型、旋转成型 5 5、其他、其他旋坯法旋坯法滚压法滚压法滚压成型滚压成型 由旋坯法发展而得，把扁平的型刀改由旋坯法发展而得，把扁平的型刀改变成变成尖锥形或圆柱形尖锥形或圆柱形的回转体的回转体滚压头滚压头。 圆柱形滚圆柱形滚压头，模型压头，模型分别绕自己分别绕自己轴线轴线同方向同方向旋转。旋转。制作出来的成品大小几乎一样制作出来的成品大小几乎一样滚压成型分类：滚压成型分类： 外滚外滚 内滚内滚阳模阳模阴模阴模外滚外滚 内滚内滚坯体组织结构均匀坯体组织结构均匀：成型过程中，由：成型过程中，由于坯泥在压延力作用

25、下均匀展开，受力由于坯泥在压延力作用下均匀展开，受力由小到大比较缓和、均匀；小到大比较缓和、均匀；坯体致密，强度高：坯体致密，强度高：滚压头与坯泥的滚压头与坯泥的接触面积较大，压力较大，受压时间较长接触面积较大，压力较大，受压时间较长表面质量好：表面质量好：滚压成型靠滚压头与坯滚压成型靠滚压头与坯体相体相“碾碾”而使坯体表面光滑，无需再加而使坯体表面光滑，无需再加水赶光。水赶光。工艺特点：工艺特点：成型方法成型方法 1 1、挤压成型、挤压成型 2 2、车坯成型、车坯成型 3 3、湿压成型、湿压成型 4 4、旋转成型、旋转成型 5 5、其他、其他旋坯法旋坯法滚压法滚压法5、其他、其他手拉坯手拉坯

26、大部分花瓶制作会运用这种成型法大部分花瓶制作会运用这种成型法完全以手工制作，不会有两件相同的作品。完全以手工制作，不会有两件相同的作品。5、其他成型、其他成型-扎膜成型扎膜成型 将粉料、添加剂和水均匀混合，然后将塑性物料将粉料、添加剂和水均匀混合，然后将塑性物料经两个相向转动滚柱压延，而成为板状素坯的成型经两个相向转动滚柱压延，而成为板状素坯的成型方法。成型密度高，适于方法。成型密度高，适于片状、板状物件片状、板状物件的成型的成型厚度方向和前进方向受碾压厚度方向和前进方向受碾压宽度方向受力小宽度方向受力小定向排列定向排列横向收缩大，易出现变形和开裂横向收缩大，易出现变形和开裂厚度厚度0.08m

27、m0.08mm不适用不适用5 5、其他成型、其他成型- -注射成型：注射成型：利用热塑性树脂作为利用热塑性树脂作为塑性载体，陶瓷粉料只是填料，因而对物料塑性载体，陶瓷粉料只是填料，因而对物料( (粉粉料颗粒料颗粒介质介质) )相容性要求低，对现代相容性要求低，对现代非氧化物非氧化物陶瓷氮化硅陶瓷氮化硅等的成型非常适宜等的成型非常适宜有机载体含量较高有机载体含量较高(30-55vol%)(30-55vol%)坯体均匀性变差，易于开裂坯体均匀性变差，易于开裂脱脂过程脱脂过程有机物的富集和颗粒的重排等现象有机物的富集和颗粒的重排等现象6.4 压制成型压制成型压制成型：将压制成型：将粉状坯料粉状坯料置

28、于置于金属模具金属模具中，中，施加一定压力而制得所需的形状、尺寸和施加一定压力而制得所需的形状、尺寸和致密度的产品（坯体）。致密度的产品（坯体）。应用：砖瓦、耐火材料、建筑陶瓷、磨具应用：砖瓦、耐火材料、建筑陶瓷、磨具及部分特种陶瓷等。及部分特种陶瓷等。1 1、粉料的工艺性质、粉料的工艺性质（1 1）粒度和粒度分布）粒度和粒度分布（2 2）粉料的流动性）粉料的流动性（3 3）粉料的含水率）粉料的含水率（4 4）粉料的拱桥效应）粉料的拱桥效应（1 1）粒度和粒度分布）粒度和粒度分布 粒度粒度是指粉料的颗粒大小，通常以颗粒是指粉料的颗粒大小，通常以颗粒半径或直径表示。半径或直径表示。 粒度分布粒度

29、分布指不同大小颗粒所占的百分比指不同大小颗粒所占的百分比粗、中、粗、中、细颗粒细颗粒团粒大小团粒大小在在0.252mm（2 2）粉料的流动性）粉料的流动性 充填速度充填速度充填程度充填程度 当粉料堆积到一定高度后，会向四周当粉料堆积到一定高度后，会向四周流动，始终保持为圆锥体且流动，始终保持为圆锥体且安息角安息角保保持不变的性质。持不变的性质。（3 3）粉料的含水率）粉料的含水率 粉料的含水率直接影响压制成型的性能。粉料的含水率直接影响压制成型的性能。 适当适当 均匀均匀（4 4）粉料的拱桥效应）粉料的拱桥效应 实际粉料不是球形，实际粉料不是球形，表面粗糙，结果颗粒表面粗糙，结果颗粒相互交错咬

30、合，形成相互交错咬合，形成拱桥形空间，增大孔拱桥形空间，增大孔隙率。隙率。6.4 压制成型压制成型一、工艺原理一、工艺原理二、成型方法二、成型方法粉料的工艺性质粉料的工艺性质压制过程中坯体的变化压制过程中坯体的变化影响坯体质量（密度）的因素影响坯体质量（密度）的因素干压或半干压成型干压或半干压成型等静压成型等静压成型辊压成型辊压成型挤压成型挤压成型2 2、压制过程中坯体的变化、压制过程中坯体的变化（1 1）密度变化）密度变化（2 2）强度变化）强度变化（3 3）坯体中压力的分布）坯体中压力的分布 （1 1）密度变化）密度变化 第一阶段：密度急剧第一阶段：密度急剧增加，迅速形成坯体；增加，迅速形

31、成坯体； 第二阶段：压力继续第二阶段：压力继续增加时，坯体密度增加增加时，坯体密度增加缓慢，后期几乎无变化；缓慢，后期几乎无变化； 第三阶段：压力超过第三阶段：压力超过某一数值后，坯体密度某一数值后，坯体密度又随压力增大而提高。又随压力增大而提高。瘠性瘠性原料原料（2 2）强度变化）强度变化第一阶段：压力较低，颗粒第一阶段：压力较低，颗粒接触面积小，强度来自于接触面积小，强度来自于颗粒之间的颗粒之间的机械咬合机械咬合作用，作用，强度不大；强度不大；第二阶段：压力增加，颗粒第二阶段：压力增加，颗粒发生变形，接触面积增加，发生变形，接触面积增加，原子间力原子间力的相互作用，强的相互作用，强度直线增

32、加；度直线增加；第三阶段：强度变化平坦。第三阶段：强度变化平坦。坯体强度与成形压力的关系坯体强度与成形压力的关系机机械械咬咬合合原原子子间间力力（3 3）坯体中压力的分布）坯体中压力的分布成形压力成形压力颗粒接触颗粒接触颗粒之间颗粒之间内内摩擦力摩擦力颗粒与模壁颗粒与模壁外外摩擦力摩擦力压力损失压力损失坯体内部产生不均匀压力分布坯体内部产生不均匀压力分布现象：现象：问题：问题：原因：原因：坯体压力分布不均匀，导致各部位密坯体压力分布不均匀，导致各部位密度不均匀。度不均匀。内、外摩擦力阻碍了压力的传递内、外摩擦力阻碍了压力的传递H/DH/D越大，压力分布越不均匀；越大，压力分布越不均匀；各部位密

33、度不同，烧成时收缩不同，易各部位密度不同，烧成时收缩不同，易产生变形和开裂。产生变形和开裂。6.4 压制成型压制成型一、工艺原理一、工艺原理二、成型方法二、成型方法粉料的工艺性质粉料的工艺性质压制过程中坯体的变化压制过程中坯体的变化影响坯体质量（密度）的因素影响坯体质量（密度）的因素干压或半干压成型干压或半干压成型等静压成型等静压成型辊压成型辊压成型挤压成型挤压成型3.3.影响坯体质量（密度）的因素影响坯体质量（密度）的因素成型压力成型压力加压方式加压方式加压速度加压速度添加剂的选用添加剂的选用成型压力成型压力净压力净压力：克服粉料的阻力：克服粉料的阻力P P1 1。包括内摩擦。包括内摩擦力和

34、变形所需的力。力和变形所需的力。消耗压力消耗压力：克服颗粒与模壁摩擦所消耗的：克服颗粒与模壁摩擦所消耗的力力P P2 2。成型压力成型压力：P P1 1+ + P P2 2的总和。的总和。 加压方式加压方式 单面加压单面加压 双面加压双面加压同时加压同时加压先后加压先后加压不适于压制厚件制品不适于压制厚件制品空气易挤压到模型的中部，空气易挤压到模型的中部，生坯中部密度减小生坯中部密度减小压制厚件坯体的好方法压制厚件坯体的好方法等等静静压压加压速度加压速度 成形时加压速度不能过快，开始加压时不成形时加压速度不能过快，开始加压时不能过重。否则，由于粉料中的气体没有充分的能过重。否则，由于粉料中的气

35、体没有充分的时间排出，容易造成坯体开裂。时间排出，容易造成坯体开裂。多次加压多次加压（2 23 3次）次），一轻、二重、慢提起，一轻、二重、慢提起添加剂的选用添加剂的选用 减少摩擦，增加颗粒间粘结作用，从而减少摩擦，增加颗粒间粘结作用，从而提高坯体强度、密度，减少密度分布不均匀提高坯体强度、密度，减少密度分布不均匀的现象。的现象。润滑剂：减少颗粒间及颗粒与模壁间的摩擦润滑剂：减少颗粒间及颗粒与模壁间的摩擦胶粘剂：增加颗粒间的粘结作用胶粘剂：增加颗粒间的粘结作用表面活性剂：促进颗粒的吸附、湿润和变形表面活性剂：促进颗粒的吸附、湿润和变形 提高压制成型坯体密度的途径：提高压制成型坯体密度的途径：

36、（1 1）减少粉料装模时自由堆积的孔隙率。）减少粉料装模时自由堆积的孔隙率。 （2 2）增加压制压力增加压制压力，减少坯体孔隙率。，减少坯体孔隙率。 （3 3）延长加压时间延长加压时间，提高坯体的致密度，降，提高坯体的致密度，降低坯体的气孔率。低坯体的气孔率。 （4 4）添加润滑剂，添加润滑剂，减小颗粒间内摩擦力，降减小颗粒间内摩擦力，降低坯体气孔率。低坯体气孔率。6.4 压制成型压制成型一、工艺原理一、工艺原理二、成型方法二、成型方法粉料的工艺性质粉料的工艺性质压制过程中坯体的变化压制过程中坯体的变化影响坯体质量（密度）的因素影响坯体质量（密度）的因素干压或半干压成型干压或半干压成型等静压成

37、型等静压成型辊压成型辊压成型挤压成型挤压成型提高坯提高坯体密度体密度的途径的途径1 1、干压或半干压成型：以坯料含水量划分、干压或半干压成型：以坯料含水量划分干压成型：压力较大，要求粉料含水率低干压成型：压力较大，要求粉料含水率低; ;半干压成型：压力较小，要求粉料含水率半干压成型：压力较小，要求粉料含水率高。高。 成型时将坯料置于钢模中，由压机加压。成型时将坯料置于钢模中，由压机加压。半干法成型的陶瓷砖生产工艺半干法成型的陶瓷砖生产工艺 2 2、等静压成型、等静压成型 利用液体、气体或弹性体等利用液体、气体或弹性体等均匀传递压力均匀传递压力的特性来实现均匀施压成型。的特性来实现均匀施压成型。

38、 热热等静压成型等静压成型-热压烧结热压烧结冷冷等静压成型：包括湿式和干式等静压等静压成型：包括湿式和干式等静压等静压成型工艺特点等静压成型工艺特点基本无宏观缺陷，压力和密度分布均匀，基本无宏观缺陷，压力和密度分布均匀，显微结构具有各向同性，显微结构具有各向同性，实现大规模的自动化生产，实现大规模的自动化生产，投资大，操作较复杂，投资大，操作较复杂，成型在高压下操作，容器及其它高压部件成型在高压下操作，容器及其它高压部件需要特别防护。需要特别防护。3 3、辊压成型、辊压成型 采用对辊挤压的方式生产采用对辊挤压的方式生产板状板状制品的方法。制品的方法。4 4、挤压成型、挤压成型挤出成型挤出成型

39、将拌合料在压力作用下，通过规定形将拌合料在压力作用下，通过规定形状的模具窗口连续挤出的成型工艺状的模具窗口连续挤出的成型工艺作用力作用力模具模具原料原料适用范围适用范围注浆注浆成型成型石膏模中石膏模中毛细管力毛细管力石膏模石膏模流动性流动性的泥浆的泥浆形状复杂，尺形状复杂，尺寸要求不严寸要求不严塑性塑性成型成型外力和模外力和模型的作用型的作用石膏模石膏模真空练真空练制塑性制塑性坯料坯料尺寸较大的异尺寸较大的异形制品形制品 压制压制成型成型外力和模外力和模型的作用型的作用金属模，金属模，橡胶或塑橡胶或塑料料粉料，粉料，添加剂添加剂水与粘水与粘结剂少结剂少形状简单，尺形状简单，尺寸要求精确如寸要求

40、精确如砖瓦、耐火材砖瓦、耐火材料、建筑陶瓷料、建筑陶瓷6.11 6.11 造粒成型法造粒成型法v造粒，造粒，颗粒团聚的方法，将细颗粒加工成颗粒团聚的方法，将细颗粒加工成较大实体的工艺方法。流动性，由几种大较大实体的工艺方法。流动性，由几种大小不同的球状颗粒组成的小不同的球状颗粒组成的粒团粒团。v常用方法常用方法普通造粒法普通造粒法加压造粒法加压造粒法喷雾造粒法喷雾造粒法v普通造粒法：普通造粒法：实验室中常用，适于制造少量试料实验室中常用，适于制造少量试料混合均匀混合均匀手或混拌机手或混拌机粉料粉料+水溶液水溶液过筛过筛粒度大小均匀团粒粒度大小均匀团粒粘结剂的粘聚作用及筛子的振动或旋转作用粘结剂

41、的粘聚作用及筛子的振动或旋转作用v加压造粒法：加压造粒法：将混合好粘结剂的粉料将混合好粘结剂的粉料预压成块，然后再粉碎过筛。预压成块，然后再粉碎过筛。榨泥后的滤饼榨泥后的滤饼干燥干燥双筒辊碎机双筒辊碎机压碎压碎成块成块筒形旋转筛筒形旋转筛球形团粒球形团粒除去粗粒除去粗粒振动筛振动筛筛下料筛下料预压预压棱角状的棱角状的磨掉棱角磨掉棱角水分蒸发水分蒸发v喷雾造粒法喷雾造粒法料浆料浆造粒塔造粒塔雾滴雾滴热空气热空气干料干料旋风分离旋风分离料斗料斗6.12 玻璃熔体成型玻璃熔体成型一一. .玻璃熔体的主要成型性质玻璃熔体的主要成型性质二二. .成型制度的制定成型制度的制定三三. .成型方法成型方法四四

42、. .玻璃退火玻璃退火原料原料配合料配合料玻璃液玻璃液制品制品半制品半制品制品制品粉碎、称量、混合粉碎、称量、混合熔化、澄清、均化熔化、澄清、均化供料、成型、退火供料、成型、退火热加工、冷加工热加工、冷加工玻璃制作工艺流程玻璃制作工艺流程1.1.粘度粘度2.2.表面张力表面张力3.3.弹性弹性4.4.比热、热导率、热膨胀系数、比热、热导率、热膨胀系数、表面辐射和透热性表面辐射和透热性 一一. .玻璃熔体的主要成型性质玻璃熔体的主要成型性质成型粘度范围成型粘度范围模型的温度制度模型的温度制度 温度的确定温度的确定二二. .成型制度的制定成型制度的制定成型各阶段的持续时间成型各阶段的持续时间102

43、107Pa s灯泡：灯泡：101.5Pa s平板：平板：102.5Pa s压制和拉管：压制和拉管：103Pa s三三. .成型方法成型方法 1.1.压制法压制法 2.2.吹制法吹制法 3.3.浇注法浇注法 4.4.压延法压延法 5.5.拉制法拉制法 6.6.浮法浮法1.1.压制法：压制法： 人工压制人工压制 机械压制机械压制 人工压制人工压制 以铁杆取料，按设定量剪落入模，模以铁杆取料，按设定量剪落入模，模芯（冲头）压下将玻璃液挤满模腔压成制芯（冲头）压下将玻璃液挤满模腔压成制品。品。 机械压制：机械压制：将玻璃液剪入多模压制机的将玻璃液剪入多模压制机的模中模中, ,落下模芯成型。落下模芯成型

44、。压制法压制法敞口和实心制品敞口和实心制品, ,如碗、盘、缸、如碗、盘、缸、镜片镜片等等玻璃液表层玻璃液表层模和模芯模和模芯降温快降温快制造较厚和较浅的制品制造较厚和较浅的制品人工压制人工压制机械压制机械压制2.2.吹制法吹制法 人工吹制人工吹制 机械吹制机械吹制 机械吹制机械吹制: : 压吹法压吹法 吹吹法吹吹法 转吹法转吹法供料供料重量和形状重量和形状初型模初型模吹成吹成压成压成成型模成型模初型初型吹成吹成成型成型厚壁厚壁薄壁薄壁 压压- -吹法：吹法：压成压成初型再初型再吹成吹成制品。制品。 大口器皿大口器皿正口压吹法正口压吹法 倒口压吹法倒口压吹法 小口压吹法小口压吹法 轻量瓶轻量瓶

45、吹吹- -吹法：吹法： 吹成吹成初型初型再吹再吹成制品，厚壁小口瓶成制品，厚壁小口瓶Lynch-10Lynch-10型型解放解放2020型型ISIS制瓶机制瓶机S10S10型型 转转- -吹法：吹法：薄壁容器玻璃制品薄壁容器玻璃制品口转法口转法 模转法模转法 初型模和成型模相对转动初型模和成型模相对转动3.3.浇注法浇注法 用于浇注的玻璃液粘度要小，用于浇注的玻璃液粘度要小，在模子中凝固成型。在模子中凝固成型。玻璃液玻璃液注注 入入模模高速旋转高速旋转紧贴紧贴 模壁模壁固化成型固化成型离心浇注法用以生产离心浇注法用以生产大直径玻璃管、大直径玻璃管、器皿、大容量反应锅和玻璃锥器皿、大容量反应锅和

46、玻璃锥等等压花玻璃压花玻璃火焰火焰树皮树皮甲甲 骨骨 文文七巧板七巧板早春早春方套方方套方飘飘三三. .成型方法成型方法 1.1.压制法压制法 2.2.吹制法吹制法 3.3.浇注法浇注法 4.4.压延法压延法 5.5.拉制法拉制法 6.6.浮法浮法容器、瓶、玻璃管等容器、瓶、玻璃管等平板、管、纤维平板、管、纤维4.4.压延法压延法5.5.拉制法拉制法 人工拉制人工拉制 机械拉制机械拉制机械拉制玻璃机械拉制玻璃管管机械拉制机械拉制纤维纤维机械拉制机械拉制平板平板机械拉制机械拉制上引拉管示意图上引拉管示意图机械拉制玻璃机械拉制玻璃管管分上引、下引和水平拉引分上引、下引和水平拉引 机械拉制玻璃管时，

47、玻机械拉制玻璃管时，玻璃液流入拉管池，依靠耐璃液流入拉管池，依靠耐热合金或耐火材料的芯轴热合金或耐火材料的芯轴和轴中心通入的空气形成和轴中心通入的空气形成管根管根, ,由牵引辊连续拉成由牵引辊连续拉成管。管。 在拉丝坩埚中控在拉丝坩埚中控制玻璃液温度，坩埚制玻璃液温度，坩埚底部有底部有100100多个漏嘴多个漏嘴, ,高速旋转的拉丝机构高速旋转的拉丝机构拉出连续不断的纤维，拉出连续不断的纤维，绕在筒上。绕在筒上。机械拉制机械拉制纤维纤维机械拉制机械拉制平板平板6.6.浮法浮法浮法：浮法：熔融的玻璃液流入锡槽后在熔融金属熔融的玻璃液流入锡槽后在熔融金属锡液的表面上漂浮形成平板玻璃的方法。锡液的表

48、面上漂浮形成平板玻璃的方法。成型原理：成型原理：让处于高温熔融状态的玻璃液让处于高温熔融状态的玻璃液浮在比它重的金属液表面上，受浮在比它重的金属液表面上，受表面张力表面张力作用使玻璃具有光洁平整的表面，并在冷作用使玻璃具有光洁平整的表面，并在冷却硬化过程中加以保持，生产出接近却硬化过程中加以保持，生产出接近抛光抛光表面表面的平板玻璃。的平板玻璃。玻璃生产的主要反应：玻璃生产的主要反应：SiO2 + Na2CO3 Na2SiO3 + CO2SiO2 + CaCO3 CaSiO3 + CO2 高温高温 窑头的侧面窑头的侧面 1200600工艺要求：工艺要求：(1)(1)浮抛介质的选择浮抛介质的选择

49、(2)(2)玻璃的摊平和抛光玻璃的摊平和抛光(3)(3)玻璃厚度的控制玻璃厚度的控制(1)(1)浮抛介质的选择浮抛介质的选择在在10001000左右温度下，不与玻左右温度下，不与玻璃发生化学反应璃发生化学反应 玻璃液漂浮玻璃液漂浮 反应温度反应温度范围内为范围内为液态液态 不与玻璃不与玻璃液反应液反应在在10501050密度要大于玻璃密度要大于玻璃熔点熔点60010501050，10001000左右的蒸气压低左右的蒸气压低 单质金属单质金属容易还原，在还原气氛中能容易还原，在还原气氛中能以单质金属存在以单质金属存在Ga In（铟）（铟）Sn熔点熔点30156.1232沸点沸点220420802

50、270镓、铟、锡镓、铟、锡工艺要求：工艺要求：(1)(1)浮抛介质的选择浮抛介质的选择(2)(2)玻璃的摊平和抛光玻璃的摊平和抛光(3)(3)玻璃厚度的控制玻璃厚度的控制(2) (2) 玻璃的摊平和抛光玻璃的摊平和抛光 抛光时间抛光时间：处于高温状态下的玻璃液由于：处于高温状态下的玻璃液由于自身自身重力和表面张力重力和表面张力的作用，使其具有平整的表面，的作用，使其具有平整的表面，达到抛光的目的，其过程所需要的时间。达到抛光的目的，其过程所需要的时间。工艺要求：工艺要求：(1)(1)浮抛介质的选择浮抛介质的选择(2)(2)玻璃的摊平和抛光玻璃的摊平和抛光(3)(3)玻璃厚度的控制玻璃厚度的控制

51、(3)(3)玻璃厚度的控制玻璃厚度的控制静置玻璃液的平衡厚度静置玻璃液的平衡厚度锡液锡液6-7mm 平衡厚度：平衡厚度：漂浮锡液面上的玻璃液，在没有外力漂浮锡液面上的玻璃液，在没有外力作用的条件下，所受作用的条件下，所受重力和表面张力重力和表面张力达到平衡时，达到平衡时，玻璃带的厚度有一固定值。玻璃带的厚度有一固定值。拉薄玻璃的阻力分析拉薄玻璃的阻力分析l玻璃表面张力增厚作用显著玻璃表面张力增厚作用显著l玻璃横断面受力不够玻璃横断面受力不够玻玻璃璃窑窑炉炉退退火火窑窑拉薄措施：拉薄措施：设置拉边机设置拉边机表面张力增厚作用表面张力增厚作用横断面受力不够横断面受力不够摊平之后，充分降低温摊平之后

52、，充分降低温度，即冷却玻璃带度，即冷却玻璃带T表面张力表面张力粘度粘度拉薄措施：拉薄措施：设置拉边机设置拉边机冷却玻璃带冷却玻璃带低温拉薄低温拉薄-高温拉薄高温拉薄徐冷拉薄徐冷拉薄-急冷拉薄急冷拉薄l设置拉边机设置拉边机石墨或不沾玻璃液的金属，带齿轮石墨或不沾玻璃液的金属，带齿轮玻玻璃璃窑窑炉炉退退火火窑窑l设置拉边机设置拉边机u作用：作用：纵向拉薄：纵向拉薄：拉边辊的转速拉边辊的转速拉引辊的转速拉引辊的转速制止横向收缩制止横向收缩u设置部位：降温区设置部位：降温区850-700u设置对数、拉引速度与玻璃厚度设置对数、拉引速度与玻璃厚度厚度厚度/mm123456拉引速度拉引速度/(m/h) 1

53、20016009001200570730400600250450200400拉边机对数拉边机对数10684534020收缩率收缩率/%50604050283515201015拉引速度、拉边机对数、收缩率与玻璃厚度关系拉引速度、拉边机对数、收缩率与玻璃厚度关系拉薄措施：拉薄措施：设置拉边机设置拉边机冷却玻璃带冷却玻璃带低温拉薄低温拉薄-高温拉薄高温拉薄徐冷拉薄徐冷拉薄-急冷拉薄急冷拉薄低温和高温拉薄的比较低温和高温拉薄的比较l 冷却玻璃带，抑制表面张力的增厚作用冷却玻璃带，抑制表面张力的增厚作用温度高温度高表面张力作用明显表面张力作用明显抛光抛光低温拉低温拉制可以制可以拉制更拉制更薄的板薄的板温

54、度降低温度降低粘度快速增加粘度快速增加拉薄措施：拉薄措施：设置拉边机设置拉边机冷却玻璃带冷却玻璃带低温拉薄低温拉薄-高温拉薄高温拉薄徐冷拉薄徐冷拉薄-急冷拉薄急冷拉薄急冷拉薄急冷拉薄900-1050 700-900700-860600-650抛光区抛光区急冷区急冷区重热区重热区硬化区硬化区徐冷拉薄徐冷拉薄850拉薄措施：拉薄措施：设置拉边机设置拉边机冷却玻璃带冷却玻璃带低温拉薄低温拉薄-高温拉薄高温拉薄徐冷拉薄徐冷拉薄-急冷拉薄急冷拉薄玻璃的成型玻璃的成型 从熔融的玻璃液转变为具有固定从熔融的玻璃液转变为具有固定几何形状的制品的过程。几何形状的制品的过程。原料原料配合料配合料玻璃液玻璃液制品制

55、品半制品半制品制品制品粉碎、称量、混合粉碎、称量、混合熔化、澄清、均化熔化、澄清、均化供料、成型、退火供料、成型、退火热加工、冷加工热加工、冷加工玻璃制作工艺流程玻璃制作工艺流程四四.玻璃的退火玻璃的退火热应力热应力机械应力机械应力结构应力结构应力温差温差外力外力化学组成不均匀化学组成不均匀热应力热应力 玻璃中由于玻璃中由于温差温差而产生的内应力。而产生的内应力。暂时应力：暂时应力：温度梯度消失，应力也消失温度梯度消失，应力也消失永久应力：永久应力：温度梯度消失，表面与内部温温度梯度消失，表面与内部温度皆为常温时，内部残留的热应力度皆为常温时，内部残留的热应力退火退火四四.玻璃的退火玻璃的退火退火：退火：消除玻璃制品在成型或热加消除玻璃制品在成型或热加工后残留在制品内的工后残留在制品内的永久应力永久应力的过程。的过程。目的：目的：防止玻璃炸裂，提高玻璃的防止玻璃炸裂，提高玻璃的机械强度。机械强度。退火温度范围退火温度范围退火工艺过程退火工艺过程退火设备退火设备玻璃的强化玻璃的强化(1)(1)退火温度范围退火温度范围*退火温度：退火温度：将玻璃加热到