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文档简介

第七章成型与模具成型:对已制备好的坯料通过一定的方法或手段,迫使坯料发生形变,制成具有一定形状大小坯体的工艺过程。其中所用的方法或手段叫成型方法。要求:1.成型坯体应符合产品图纸或产品样品所要求的生坯形状和尺寸2.坯体应具有工艺要求的机械强度3.坯体结构均匀,有一定的致密度4.成型适应生产组合,尽可能与前后工序联动。陶瓷产品器形的构成应包括功能效用、材质和工艺技术、艺术处理等三个方面。其中功能效用是首要因素。产品的功能是通过人的使用来实现。首先要注意器形的基本结构是否符合生产工艺的要求,如何使用材质和工艺技术进行制作;加工后的艺术效果是否充分发挥了材质的特点,加工工艺是否恰当。基本原则:实用、可加工、经济和美观第一节器形的合理设计2023/2/3冷法坯料含水量30~40%石膏模常压冷法注浆加压冷法注浆抽真空冷法注浆有模无模等静压成型法:使用橡皮膜,坯料含水量1.5~3%干压成型法:使用钢模,坯料含水量6~8%

可塑成型法

成型方法坯料含水量18~26%注浆成型法热法(热压注法):钢模第二节成型方法的分类与选择一、成型方法分类2023/2/3二、成型方法的选择

以图纸或样品为依据,确定工艺路线,选择合适的成型方法。选择成型方法时,要从下列几方面来考虑:

(1)产品的形状、大小、厚薄等。

(2)坯料的工艺性能。

(3)产品的产量和质量要求。

(4)成型设备要简单,劳动强度要小,劳动条件要好。

(5)技术指标要高,经济效益要好。

第三节可塑成型定义:利用模具或刀具等工艺装备运动所造成的压力、剪力或挤压力等外力,对具有可塑性的坯料进行加工,迫使坯料在外力作用下发生可塑性变形而制作坯体的成型方法原理:基于坯料具有可塑性。分类:拉坯、滚压、旋压、挤压、车坯、塑压、注塑、轧膜要求:坯料具有较高的屈服值和较大的延伸变形量(屈服值至破裂点这一段)。较高的屈服值能保证成型时坯料具有足够的稳定性和可塑性;延伸变形量大坯体成型性能越好。但不能一味要求可塑性越高越好。拉坯滚压旋压挤压车坯塑压注塑(注射)成型轧膜一、滚压成型工艺原理和特点:成型时盛放着泥料的石膏模型和滚压头分别绕自己的轴线以一定的速度同方向旋转。滚压头在旋转的同时逐渐靠近石膏模型,对泥料进行滚压成型。优点:坯体致密、组织结构均匀、表面质量高。阳模滚压(外滚压):滚压头决定坯体形状和大小,模型决定内表面的花纹。阴模滚压(内滚压):滚压头形成坯体的内表面。滚压头的热滚压:100~130℃,在泥料表面产生一层气膜,防止粘滚头,坯体表面光滑。冷滚压:可用塑料滚压头,如聚四氟乙烯。盘、碗滚压成型机(二)滚压头要求:1.能成型产品所要求的形状和尺寸,且不易产生缺陷2.滚压时有利于泥料的延展和余泥的排出3.使用寿命长,有适当的表面硬度和光洁度4.制造、维修、调整、拆装方便5.滚头材料来源容易、价格便宜参数:滚头倾角α,滚压头的中心线与模型中心线之间的夹角。小,则滚头直径和体积就大,滚压时泥料受压面积大,坯体较致密;过小,则滚头排泥困难。材料:铸铁、钢、塑料(三)工艺参数控制1.对泥料的要求可塑性好、屈服值高、延伸变形量大、水分低。成型时模具既有滚动,又有滑动,泥料主要受压延力的作用。要求有一定的可塑性和较大的延伸量。可塑性低,易开裂;可塑性高,水分多易粘滚头。阳模滚压和阴模滚压对泥料的要求有差别。阴模滚压受模型的承托和限制,可塑性可以稍低,水分可稍多。

2

.滚压过程控制:压下(轻)、压延(稳)、抬起(慢)

3.主轴转速(n1)和滚头转速(n2)及转速比:控制生产效率;对坯料的施力形式,控制坯体的密度均匀和表面光洁。飞泥、飞模现象滚压成型常见缺陷1)粘滚头:泥料可塑性太强或水分过多;滚头转速太快;滚头过于光滑及下降速度慢;滚头倾角过大。2)开裂:坯料可塑性差;水分太少,水分不均匀;滚头温度太高,坯体表面水分蒸发过快,引起坯体内应力增大。3)鱼尾:坯体表面呈现鱼尾状微凸起。原因是滚头摆动;滚头抬离坯体太快。4)底部上凸:滚头设计不当或滚头顶部磨损;滚头安装角度不当;泥料水分过低。5)花底:坯体中心呈菊花状开裂。原因是模具过干过热;泥料水分少;转速太快;滚头中心温度高;滚头下压过猛;新模具表面有油污。原理:利用作旋转运动的石膏模与上下运动的样板刀来成型。

设备:

石膏模:塑性泥料放在石膏模中,石膏模安装在辘轳车机的模座上,辘轳车机带动模座上的石膏模转动。可用脚踏或马达带动。

样板刀:右手扳样板刀徐徐落下,接触泥料。由于样板刀的压力与石膏模的旋转,泥料均匀的分布于模型内表面。排除的余泥在样板刀上向上爬,左手清除余泥。模型内壁和样板刀的空隙被泥料填满,旋制成坯体。

样板刀—泥料内表面形成坯体的内表面。石膏模—泥料的外表面形成坯体的外表面。厚度:样板刀与石膏模的距离为坯体的厚度。二、旋压成型1、以“刮泥”的形式排泥,要求泥料屈服值低些。即泥料的含水率稍高些,排泥阻力小。2、“刮泥”成型时,与样板刀接触的坯体表面不光滑,排泥混乱需加水来赶光表面。3、模座转速,据制品的形状定。转速高:深腔制品,直径小的制品,阴模旋压。一般转速控制230—400r/min,泥料水分21—26%。4、“中心”准。石膏模,样板刀,模座主轴对准中心。5、样板刀对泥料正压力小,可加宽刀口,减小刀口角度。优点:旋压设备简单,适应性强,可旋制深凹制品。缺点:质量差,手工操作劳动强度大,需一定的操作技术。效率低。坯泥加工余量大,占地大。(二)旋压工艺特点与控制旋压成型缺陷:1、夹层开裂。

坯体内有空隙,泥料有分层现象。旋坯刀上下快,凹坑。初装泥料不够,补泥。前后泥料结合不紧。2、外表开裂。对复杂形状的制品,厚度急剧变化的部位。加水赶光时,局部水分大,干后即裂。旋大坯时,刀上积泥太厚,刀震动,局部开裂。原理:采用真空练泥机、螺旋或活塞式挤坯机,将可塑料团挤压向前,经过机嘴定型,达到制品所要求的形状。适用:陶管、劈离砖、辊棒、热电偶陶管等管状、棒状、断面和中孔一致的产品。注意:1.坯料真空处理。必须经过严格的真空处理。残存的气泡会在挤出时在坯体表面破裂,影响质量。2.挤出力:挤出力的大小是挤压成型中的关键所在。过小,泥料含水量较高时才能挤出,导致坯体强度低、收缩大;过大,摩擦阻力大,设备负荷大。挤出力的大小取决于机头喇叭口的锥度。3.挤出速度:取决于主轴转速和加料快慢。4.管状产品的壁厚:能承受自身重力和工艺要求。三、挤压成型四、车坯成型适用:外形复杂的圆柱状产品。分类:立车和横车;干车和湿车干车:泥料含水率为6~11%,用横式车床车修。

优点:坯件尺寸较准确,不易变形和产生内应力,不易碰伤、撞伤,上下坯易自动化。

缺点:粉尘多,效率低,刀具磨损大湿车:泥料含水量较高,16~18%

优点:效率高,无粉尘,刀具磨损小。

缺点:坯件精度差。车坯刀具:足够的强度和耐磨性五、其他成型方法(一)雕塑、印坯与拉坯成型1.雕塑多采用手捏、雕塑、雕削、雕镶法成型。2.印坯异形产品和精度要求不高的产品,均可采用可塑性泥料在石膏模中印制成型。3.拉坯又称做坯,在陶轮或轱辘上进行。泥料放于模型内常温压制成坯。模型内部设置多孔性纤维管,可通压缩空气或抽真空

优点:1可成型异型盘碟类产品

2成型时施加一定压力,致密度↑

缺点:对模具强度要求较高(二)塑压成型

滚压法、压制法和塑压法的比较表7-2塑压成型影响因素关键:a.

成型过程中的可塑余泥如何排除?b.石膏模具如何及时脱模和排出吸入的水分?c.石膏模具如何提高强度?控制因素:1.塑压模要求强度高,致密度不能太高。2.檐沟区的设计:其作用是容纳余泥,使坯泥的挤出受到一种阻力,檐沟区模子吻合处要留出纸一样薄的空隙3.塑压模的透气:模具具有所需的透气性4.模具的尺寸、形状和定位要严格控制5.排除水分时要通入0.7MPa的压缩空气,使塑压过程中吸入模内的水分排除掉。a.2.塑压成型操作坯料含水量高时,压力应降低。坯料可塑越好投泥量越多,塑压时脱水性能越差。充填坯料越多排水量越多,坯体致密度越高。塑压速度越慢,成型压力越高,加压停顿时间越长,坯体脱水率和致密度越高(三)注塑成型又称注射成型,是瘠性物料与有机添加剂混合压挤成型的方法1.坯料的制备注塑成型采用的坯料不含水。由陶瓷瘠性粉料和结合剂(热塑性树脂)、润滑剂、增塑剂等有机添加物构成。坯料制备过程:加热坯料→注射成型→模具打开→脱模烧成有机物含量直接影响坯料的成型性能及烧结收缩性能:提高其含量可使成型性能得到改善,但会使烧成收缩增大。要提高制品的精确度要尽量减少有机物用量。通常有机物含量在20~30%,特殊达50%左右。2.成型过程易出现的缺陷:①.坯料相遇接合时没融合,从而在坯体的表面和内部产生熔焊线条。②.脱脂后坯体硬化不足,未完全充满模具③.坯体中包裹气孔3.注塑成型设备主要由加料、输送、压注、模型封合装置、温度及压力控制装置等构成。有柱塞式和螺旋式两种。注意事项:①在金属模具内,生坯的收缩很小,所得坯体与金属模型尺寸基本相同。因而模型内的空气不能外逸,易裹在生坯中,在脱脂时产生气泡。故金属模具应有10~20μm深的排气孔。②金属模具必须具有冷却沟槽,便于冷却和加热,使金属模型保持一定温度。③模型内最细的分注入口部分由于高速高压成型坯料,很容易磨损。4.脱脂除去有机添加剂的工序称为脱脂。是注塑成型工艺中需时最长的工序,一般为24~26h,特殊要几个星期。(四)轧膜成型工艺将准备好的陶瓷材料,拌以一定量的有机粘结剂和溶剂,通过粗轧和精轧成膜片后再进行冲片成型。1.工艺流程瓷粉黏合剂增塑剂水

粗轧是将粉料、黏合剂和溶剂等成分置于两辊轴之间充分混合混练均匀,伴随吹风,使溶剂逐渐挥发,形成一层厚膜。

精轧是逐步调近轧辊间距,多次折叠,反复扎练,以达到良好的均匀度、致密度、光洁度和厚度。混合,粉碎干燥混料滚压(粗轧)混练成型压延辊(精轧)2.轧膜成型用塑化剂由黏合剂、增塑剂和溶剂组成。3.轧膜成型的特点优点:工艺简单、效率高、膜片厚度均匀、设备简单、粉尘污染小、能成型厚度很薄的膜片。缺点:产品干燥收缩和烧成收缩较干压制品大。适用:生成批量较大的1mm以下的薄片状产品4.轧膜成型机第四节注浆成型一、注浆过程定义:注浆成型(传统)-在石膏模的毛细管力作用下,含一定水分的粘土泥浆脱水硬化成坯的过程。注浆成型(现代)-具有一定液态流动性的成型方法工艺过程:将制备好的坯料泥浆注入多孔性模型内,由于多孔性模型的毛细管力吸水性,泥浆在贴近模壁的一侧被模子吸水而形成一均匀的泥层,并随时间的延长而加厚,当达到所需厚度时,将多余的泥浆倾出,最后该泥层继续脱水收缩而与模型脱离,从模型取出后即为毛坯.

工艺特点:

(1)适于成型各种产品,形状复杂、不规则、薄、体积较大而且尺寸要求不严的器物,如花瓶、汤碗、椭圆形盘、茶壶等。

(2)坯体结构均匀,但含水量大且不均匀,干燥与烧成收缩大。三个阶段1.泥浆注入石膏模吸入开始到形成薄泥层动力:石膏模(或多孔模)的毛细管力,使靠近模壁的泥浆中的水、溶于水中的溶质及小于微米级的坯料颗粒被吸入模的毛细管中,形成最初的薄泥层。2.泥层继续增厚,直到形成注件为第二阶段。在此阶段中,石膏模的毛细管力继续吸水,薄泥层继续脱水,同时,泥浆内水分向薄泥层扩散,通过泥层被吸入石膏模的毛细孔中,其扩散动力为薄泥层两侧的水分浓差和压差。泥层逐渐增厚,水分扩散的阻力逐渐增大。当泥层厚度达到所要求的注件厚度时,把余浆倒出,形成雏坯。3.从雏坯形成到脱模为收缩脱模阶段(也称坯体巩固阶段)由于石膏模继续吸水和雏坯的表面水分开始蒸发,雏坯开始收缩,脱离模型形成生坯,有一定强度后就可以脱模。泥浆注浆过程实质上是通过石膏模的毛细管吸力从泥浆中吸取水分而在模壁上形成泥层。相关公式因实用性、精确性等问题难以统一和应用,只做初步了解。提高注浆速率的因素:1.降低泥层的阻力泥浆的阻力取决于其结构,由组成、浓度、添加物的种类等因素决定。塑性原料、水分、解凝剂、絮凝剂2.提高吸浆过程的推动力吸浆过程的推动力主要是石膏模的毛细管吸力。当水膏比为78:100时可制得具有最大毛细管吸力的石膏。还可采用增大石膏模与泥浆之间的压差来达到该目的。3.提高泥浆和模型的温度温度升高,水的黏度下降,泥浆黏度随之降低,流动性增大二、注浆成型的特点1.适于各种陶瓷产品的成型2.成型后的坯体结构较一致,但含水量大且不均匀。干燥收缩和烧成收缩较大。3.生成局限性小,投产容易,上马快。4.周期长,手工操作多,占地面积大,石膏模用量大。三、注浆成型对泥浆的要求注浆成型是基于能流动的泥浆和能吸水的模型来进行成型的。所以对泥浆有如下要求:1.流动性好。连绵不断的细线。2.稳定性好。构成泥浆质点的大小差别越小,稳定性越好3.具有适当的触变性。4.含水量少。在保证流动性的前提下,含水量尽量少。5.滤过性好。顺利通过模型壁上的泥层而被模型吸收。调整泥浆中塑性和瘠性原料的含量调整滤过性。6.形成的坯体有足够的强度。7.注浆成型后的坯体容易脱模。8.泥浆中不含气泡。四、基本注浆方法(一)单面注浆石膏模没有型芯,泥浆注满模型后放置一段时间,待模型内壁粘附一定厚度的坯体后,将多余泥浆倒出,然后带模干燥。由于泥浆与模型只有一面接触,故名单面注浆。

坯体外形-模型工作面坯体厚度-吸浆时间(模温,湿度,泥浆性质)适于:小件,薄壁产品要求浆料流动性、稳定性好,粒度细,比重小(1.55-1.7g/cm3),脱模水分15-20%。吸浆时间决定坯体厚度,同时与模具温度、湿度、泥浆性质有关。适用于小、薄件。注浆时,先将模型的工作面打扫干净。用软泥将合缝封好,以免漏浆。模型的含水量保持5%左右。适当加热利于水分扩散。多用于浇注杯、壶等小件,薄壁产品。(二)双面注浆双面注浆又名实心注浆,是将泥浆注入两石膏模型(模型与模芯)之间。石膏模从内外两个方向同时吸水。注浆过程中泥浆量不断减少。须不断补充泥浆,直至全部硬化成坯。坯体外形-外模工作面坯体内形-模芯工作面坯体厚度-外模与模芯的空腔适于:坯体内外表面形状、花纹不同,大型,厚壁的产品双面注浆用的泥浆一般比单面注浆用的泥浆密度高些,稠化度也高些,细度可以粗些,以万孔筛筛余1~2%。双面注浆可以缩短坯体的形成过程。器壁可以厚些,及尺寸大,双面有花纹的器件。但模型较复杂,注件的均匀性不理想,通常远离模面处致密度小。为得到致密的坯体,须在泥浆注入后,振荡使气泡排出,直到泥浆注满。还要预留空气放出的通道。五、强化注浆方法1.压力注浆(pressurecasting)通过提高泥浆压力来增大注浆过程推动力,加速水分的扩散,不仅可缩短注浆时间,还可减少坯体的干燥收缩和脱模后坯体的水分。注浆压力越高,成型速度越大,生坯强度越高。但是受模型强度的限制。模型的材料:石膏模型、多孔树脂模型、无机填料模型。

根据压力的大小可将压力注浆分为:微压注浆:压力<0.03MPa采用石膏模型中压注浆:压力0.15~0.4MPa强度较高的石膏模型,树脂模型高压注浆:压力>2MPa高强度树脂模型2.真空注浆(vacuumcasting)1-搅拌池2-泥浆泵3-容器4-空气压缩机5-缓冲容器6-真空泵7-注浆台3.离心注浆(centrifugal-casting)

使模型在旋转情况下进浆,料浆在离心力的作用下紧靠模壁形成致密的坯体。气泡较轻,易集中在中间最后破裂排出,故可提高吸浆速度与制品质量。要求:泥浆中的颗粒分布范围窄,否则大颗粒集中在靠近模型的坯体表面,而小颗粒集中在坯体内面,造成坯体组织不均匀,收缩不一致。4.成组注浆为提高生产效率,对一些形状比较简单的制品,采用成组浇注的方法。将很多模型叠放起来,由一个连通的通道来进浆,再分别注入各个模型内。为防止通道因吸收泥浆堵塞,在通道内壁涂上含有硬脂溶液的热矿物油。5.热浆注浆在模型两端设置电极,料浆注满后,马上接交流电,利用料浆中少量电解质的导电性加热,升温至50℃左右,可加快吸浆速度。当泥浆温度为15~55℃,粘度会降低50~60%,坯体成型速度提高32~42%。六、其他注浆方法(一)热压铸成型(HotPressing)定义:将含有石蜡的浆料在一定的温度和压力下注入金属模中,待坯体冷却凝固后再进行脱模的成型方法。

主要工序:制备蜡浆、坯体浇注成型、排蜡(1)蜡浆由粉料、塑化剂、表面活性剂组成。(2)混料方式a.将石蜡加热熔化,粉料倒入,边加热边搅拌。

b.粉料加热后倒入石蜡熔液,边加边搅拌。

(3)设备:快速和蜡机、慢速和蜡机然后将料浆倒入容器中,凝固后制成蜡板,备用。(4)料浆的性能指标稳定性、可铸性、粉料的装填密度、收缩率3.热压铸成型工艺腊浆温度。60~75℃,温度升高,则腊浆的粘度下降,坯体致密,但冷却收缩相应大。温度过低,则易出现欠注、皱纹等缺陷。

(2)铸模温度。决定坯体冷却凝固的速度。一般为20~30℃。(3)成型压力。与浆桶深度、料浆性能有关。压力升高,坯体的致密度增加,坯体的收缩程度下降。一般可以采用0.3~0.5MPa。真空搅拌热压铸机4.热压铸机与模具5.排蜡排蜡的加热制度一般要根据瓷粉的性质,产品形状、大小及窑炉结构来确定。也可将低温度阶段升温速率减慢,不必单独排蜡直接烧成产品。这是热压法成型所特有的工序。此法含蜡量在13%甚至更多,高温下,石蜡软化会引起坯体变形,所以通常在低于坯体烧结温度下排蜡,然后再烧结。排蜡时,把坯体埋在吸附剂中,石蜡在60℃以上开始熔融,120℃以上蒸发。吸附剂包围着坯体,不致变形,同时吸附液体石蜡,然后再蒸发。(二)电泳注浆

根据料浆中粘土粒子(带有负电荷)在电流作用下能向阳极移动,把坯料带往阳极而沉积在金属模的表面而成型的。模型用铝、镍、镀钴的铁等。

影响因素:主要为电压、电流、成型时间、泥浆浓度及电解质含量等。圆筒形电泳成型机1-多余的再循环稀浆排除口;2-电泳形成的沉积层;3-中心电极(阴极);4-供泥浆的管子;5-锌阳极;6-双层陶瓷坯体带;7-运输带第五节压制成型定义将含有一定水分(或其它粘结剂)的粒状粉料填充于模具之中,对其施加压力,使之成为具有一定形状和强度的陶瓷坯体的成型方法叫做压制成型。又称模压成型(stampingprocess)、干压成型(drypressing)。粉料含水量8%~15%时为半干压成型;粉料含水量为3%~7%时为干压成型;特殊的压制工艺(如等静压法),坯料水分可在3%以下。一、干压成型(一)干压成型对粉料的要求1.具有较高的体积密度,以降低其压缩比;2.流动性好3.有合理的颗粒级配4.在压力下易于粉碎,这样可形成致密坯体5.水分均匀,否则易使成型与干燥困难控制工艺条件1.颗粒度2.含水量3.可塑性(二)干压机理将含水一定水分的粒状粉料填充到模型之中,施加压力使之成为具有一定形状和强度的陶瓷坯体。(三)干压工艺1、成型压力的影响2、加压方式的影响加压方式和压力分布关系图(横条线为等密度线)a-单面加压;b-双面同时加压;c-双面先后加压;d-四面加压3、加压速度和时间二、等静压成型等静压成型原理

理论基础:帕斯卡原理关于液体传递压强的规律:加在密闭液体上的压强,能够大小不变地被液体向各个方向传递定义:是装在封闭模具中的粉体在各个方向同时均匀受压成型的方法。等静压成型是干压成型技术的一种新发展,但模型的各个面上都受力,故优于干压成型。等静压成型过程该工艺主要是利用了液体或气体能够均匀地向各个方向传递压力的特性来实现坯体均匀受压成型1.等静压成型对粉料的要求基本和干压成型相同,但更严格要求粉料为容易流动的无尘颗粒,结构粒度0.2~0.4mm,均匀适宜的水分,含水量在1~3%。2.等静压成型的特点①干压为一到两面受压,等静压是多轴施压,即多方向加压多面受压。②能得到较高的生坯强度,且在各方向上均匀③粉料颗粒间和颗粒与模型间的摩擦作用显著减少,生坯中很少产生应力④生坯强度较高,内部结构均匀,不存在颗粒取向⑤粉料含水率低,不必或很少使用黏合剂或润滑剂。利于减少干燥收缩和烧成收缩⑥对制品的尺寸和尺寸间比例无很大限制3.等静压成型的工艺操作根据模具分为湿袋等静压法和干袋等静压法湿袋法:模具与介质直接接触,与容器不关联的模具结构。粉料可各个方向同时受到压力,致密度高。干袋法:模具固定在容器内,脱模时不必移动模具。模具顶部,底部无法加压,因此致密性稍差根据工作温度分为常温液体等静压、中温液体等静压和高温气体介质等静压。典型的湿袋等静压成型具体操作过程为:干袋等静压法主要操作步骤1.备料2.装料3.加压4.降压4.等静压成型设备的特点①便于采用组合模具,适应负责产品的成型②同样的生成能力,等静压设备的投资最低③设备体积小,占地面积少,建造成本低④模具成本较低,复制模具方便⑤便于实现自动化压缩比施压介质5.国内外等静压成型发展概况全自动等静压成型设备第六节流延成型又称带式浇注法、刮刀法。是一种目前比较成熟的获得高质量、超薄型瓷片的方法。一、料浆制备方法:先将通过细磨、煅烧的熟瓷粉加入溶剂,必要时添加抗聚凝剂、除泡剂、烧结促进剂等进行湿式混磨;再加入粘结剂、增塑剂、润滑剂等进行混磨以形成稳定的、流动性良好的浆料特点:流延成型设备不太复杂,且工艺稳定,可连续操作,生产效率高,自动化水平高,坯膜性能均匀一致且易于控制。但流延成型的坯料因溶剂和粘结剂等含量高,因此坯体密度小,烧成收缩率有时高达20~21%。

二、流延成型工艺流程三、成型方法流延成型时料浆从料斗下部流至向前移动的薄膜载体上,坯片的厚度由刮刀控制。坯膜连同载体进入巡回热风烘干室,烘干温度必须在料浆溶剂的沸点之下,否则会使膜坯出现气泡,或由于湿度梯度太大而产生裂纹。从烘干室出来的膜坯中还保留一定的溶剂,连同载体一起卷轴待用,并在储存过程中使膜坯中的溶剂分布均匀,消除湿度梯度。最后用流延的薄坯片按所需形状进行切割、冲片或打孔。关键:刮刀口间隙的大小五、流延成型机多层共挤流延膜挤出设备2.工作原理将细分散的陶瓷粉料悬浮在由溶剂、增塑剂、粘结剂和悬浮剂组成的无水溶液或水溶液中,成为可塑且能流动的料浆。料浆在刮刀下流过,便在流延机的运输带上形成薄层的坯带,缓慢向前移动,待溶剂逐渐挥发后,粉料的固体微粒便集聚在一起,形成较为致密的、似皮革柔韧的坯带,再冲压出一定形状的坯体。3.性能特点4.注意事项①运输带②厚度监测③干燥④修毛边和储存坯带⑤成型一、原位凝固成型

将固体粉体和分散介质、有机聚合物或生物酶以及催化剂等混合均匀,制成液态前驱体(称为浆料);将浆料充填模腔,并在一定的温度和催化剂作用下,引发浆料中的某种化学反应,使料浆失去流动性成为固体,脱模后得到型坯。

1)分类

直接凝固注模成型(directcoagulationcasting,简称DCC)凝胶注模成型(gel-casting)温度诱导絮凝成型(Temperatureinducedflocculation)高分子凝胶注模成型(Polymer-linkergelcasting)第七节其他成型方法2)特点可成型复杂形状的零件采用流动性好的浆料流动充模,容易制造复杂形状的坯件。坯体密度高若料浆固相含量高,则可得到高密度成型坯体。相对密度可达55~70%,高于等静压成型坯体密度(约50%)。可实现近净成型由于生坯密度高,使烧结时收缩小,烧结体变形也小。因此,可以精确控制坯体的尺寸,同时将烧结体的加工余量减小到最低程度,大大节约了加工成本。不需要模具吸水

可以用金属、塑料等材料制作高精度的无孔模具。料浆中有机物含量低其脱脂工艺比注射成型坯体的简单。易于实现成型过程的连续化和自动化生产通过调节工艺参数,可控制成型时料浆凝固时间、有机物排除时间及坯体的强度等。1.凝胶注模成型(Gel-casting)由美国橡树岭国家重点实验室MarkA.Janney教授等人发明。将传统陶瓷工艺和聚合物化学结合起来,利用高分子单体聚合成型陶瓷。在我国工业界已获得应用。凝胶注模成型的工艺过程2.直接凝固成型(DCC)

DCC成型是由瑞士苏黎世高校的L.Gaucker教授和T.Graule博士发明。1)基本原理颗粒在水中悬浮的稳定性是由静电排斥位能和范德华吸引位能的平衡决定的。斥力位能、引力位能及总位能随粒子间距变化而异,总位能曲线有一最大值。这个最大值称为位垒。若粒子需相互接近,则必须越过这个位垒。位垒的高度越低,粒子在热运动、布朗运动碰撞中越可能粘附在一起,发生聚沉。因此,要提高粉体的分散稳定性就必须提高这个位垒值。基本原理DCC成型原理:在浓悬浮液中引入某种生物酶,通过控制酶对浆料中某种化学反应的催化作用,适时放出某种物质,改变料浆的pH值,使pH值由远离等电点变到等电点,达到悬浮液原位凝固的目的工艺特点1.化学反应可控制,即浆料浇注前不产生凝固,浇筑后可控制反应进行,使浆料凝固2.反应产物对坯体性能成最终烧结性能无影响3.反应最好在常温下进行4.不需要或只需要少量添加剂,坯体不需脱脂,坯体密度均匀,可以成型大尺寸、形状复杂的陶瓷部件。应用常用的反应体系为:尿素酶水解尿素体系、酰胺酶水解胺类物质体系、葡萄糖苷酶-葡萄糖体系、胶质、蛋白质水解酶体系3.温度诱导絮凝成型(Temperatureinducedfloculation)该方法是瑞士L.Bcrgstom1994年发明的一种近净尺寸原位凝固胶态成型工艺。它利用了胶体空间(位阻)的稳定性。基本原理选择在有机溶剂中溶解度随温度变化的分散剂(大分子表面活性物质),分散剂的一端吸附在颗粒表面,只一端伸向有机溶剂中,起到空间稳定粉末颗粒的作用。把分散好的高体积分数(>50%)固相的浆料注模后,降低温度,使分散剂在有机溶剂中的溶解度降低,空间稳定作用下降,从而使浆料产生原位絮凝。保持温度脱模,降低压力使溶剂升华,最终得坯体。(1)工艺流程(2)应用该方法选用的溶剂要求随温度的降低没有体积膨胀和收缩,一般选用戊醇。主要优点是有机载体的用量特别低且成型后不合格的坯体可作为原料重新使用。4.胶态振动注模成型该法是1993年Lange教授在压滤成型和离心注浆成型的基础上提出的一种新型的原位凝固成型技术。基本原理根据胶态稳定的DLVO理论,在悬浮体颗粒间除范德华力和静电稳定的双电层排斥力外,当颗粒间距很近时,还存在一种短程(≤5nm)排斥性的水合力。当悬浮体的PH在等电点或其离子浓度达到临界聚沉浓度时,颗粒间作用力为零,颗粒间紧密接触,反离子吸附在颗粒的表面,形成一个接触的网络结构。当颗粒间的作用大于零,颗粒呈分散状态,当悬浮体中的离子浓度大于临界聚沉浓度时,水合后的反离子不再与颗粒紧密吸附,静电排斥力完全消失,颗粒间形成非紧密接触的网络结构,颗粒间的吸引力减弱。此时对浆料振动,料浆将产生流动。1.工艺流程2.制备料浆的方法①混合水与陶瓷粉末,调节PH值,获得稳定的聚集态料浆②加入适量的盐,使料浆中的粒子相互吸引③提高粒子体积分数,获得具有均匀的高堆积密度水饱和的料浆二、快速原型成型技术(RP)基本原理将计算机辅助设计(CAD)、计算机辅助制造(ComputerAidedManufacturing,简称CAM)、计算机数字控制(ComputerNumericalControl,简称CNC)、精密伺服驱动和新材料等先进技术集于一体,先用计算机制作零件的三维CAD模型,然后根据具体工艺要求,将三维CAD模型沿某一方向(目前已发展至可沿任意轴,但通常沿Z轴)按一定厚度进行分层切片处理,离散为一系列二维截面,再将这些离散的二维截面信息与加工工艺参数相结合,生成数控代码输入RP系统的控制系统,控制成形头选择性固化(或切割、烧结、喷涂)RP材料,形成一层层薄片,并逐步有序叠加成与三维CAD模型相对应的三维实体,经过后处理,最后得到了所需的零件。1)成形材料范围广树脂、塑料、纸、石蜡、金属材料、陶瓷材料及复合材料等已获得了应用。2)自由式制造有两层含义:不受加工工具限制而自由成形;不受零件形状复杂程度限制。3)高速度高柔性无需传统加工方法的专用工装、夹具和模具,从零件的设计到制作完成,一般只需几小时至几十小时,效率高,特别适合于新产品的开发与管理。同时,RP系统柔性高,只需修改三维CAD模型,重新调整和设置参数即可直接成形出任意形状复杂的零件。

4)技术高度集成和设计制造一体化集成了计算

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