干壓成型又稱之為模壓成型,是陶瓷成型常用的一種方法,通過將陶瓷粉體裝入金屬模具中再施加壓力,壓力大約為160噸,經(jīng)過摩擦力將粉體顆粒之間固定形成各種形狀,一般適用于成型陶瓷板、陶瓷圓盤等產(chǎn)品。這種成型方式操作簡單方便,產(chǎn)品生產(chǎn)效率高,需要人工少,可通過自動化設(shè)備來實現(xiàn)流水作業(yè),但是缺點是這種方式成型的陶瓷密度分布不均,無法適用大型坯件制造且對模具磨損較大。
干壓成型過程
一、干壓成型的產(chǎn)品尺寸大小
干壓成型是將干壓粉料置于鋼模中,在壓力機上加壓形成一定形狀的坯體。適合壓制高度為5~60 mm、直徑為5~600 mm、形狀簡單的制品。
二、干壓成型的工藝原理
干壓成型的實質(zhì)是在外力作用下,顆粒在模具內(nèi)相互靠近,并借助內(nèi)摩擦力牢固地把各顆粒聯(lián)系起來,保持一定形狀。這種內(nèi)摩擦力作用在相互靠近的顆粒外圍結(jié)合劑薄層上。無論何種情況,當(dāng)顆粒接觸時,相當(dāng)于微孔半徑或微孔隙,這樣由于微孔壓會把各顆粒拉近緊貼,也即通常所說的“粘著力”(adhesion)。干壓坯體可以看做是由一個液相(結(jié)合劑)層、空氣、坯料組成的三相分散體系。如果坯料的顆粒級配和造粒恰當(dāng),堆集密度比較高,那么空氣的含量可以大大減少。隨著壓力增大,坯料將改變外形,相互滑動,間隙被填充減少,逐步加大接觸,相互貼緊。由于顆粒之間進一步靠近,使膠體分子與顆粒之間的作用力加強,因而坯體具有一定的機械強度。如果坯料顆粒級配合適,結(jié)合劑使用正確,加壓方式合理,干壓法可以獲得比較理想的坯體密度。
三、加壓方式和壓力分布
在干壓成型中,加壓方式有簡單加壓和雙面加壓兩種。由于加壓方式不同,壓力在模具內(nèi)及粉料間摩擦、傳遞與分布情況也不同,因而坯體的密度也不相同。
1.單面加壓
單面加壓時,壓力只通過模具塞由上加壓,這時由于粉料之間以及粉料與模壁之間的摩擦阻力,產(chǎn)生壓力梯度,越往下壓力越小,壓力分布不均,D為直徑。L/D值愈大,則坯體內(nèi)壓強差也愈大。壓成的坯體在上方及近模壁處密度最大,而下方近模壁處以及中心部位則密度最小。單面粉壓坯體的壓力分布較不均勻。
(a)矮模:L/D=0. 45
(b)高模:L/D=1. 75
2.雙面加壓
雙面加壓與單面加壓相比,在于上下同時受壓,此時各種摩擦阻力的情況并不改變,但是其壓力梯度的有效傳遞距離短了,由于摩擦力而帶來的能量損失也減少了。在這種情況下,坯體的密度相對均勻多了。產(chǎn)品的高度愈小,即L/D愈小,則密度的均勻性愈好。雙面加壓,坯體的中心部位密度較小。不論單面加壓還是雙面加壓,如果模具施以潤滑劑,壓力梯度會有所降詆。
四、加壓速度與保壓時間
實踐表明,加壓速度與保壓時間對坯體性能有很大影響,即與壓力的傳遞和氣體的排除有很大的關(guān)系。如果加壓過快,保壓時間過短,氣體不易排出。同樣,當(dāng)壓力還未傳遞到應(yīng)有的深度時,外力就已卸掉,顯然難以獲得較為理想的坯體質(zhì)量。當(dāng)然,如果加壓速度過慢,保壓時間過長,使得生產(chǎn)效率降低,也是沒有必要的,因此,應(yīng)根據(jù)坯體的大小、厚薄和形狀來調(diào)整加壓速度和保壓時間。一般對于大型、壁厚、高度大、形狀較為復(fù)雜的產(chǎn)品,開始加壓宜慢,中間可快,后期宜慢,并有一定的保壓時間,這樣有利于氣體的排除和壓力的傳遞。如果壓力足夠大時,保壓時間可以短些。不然,加壓速度不當(dāng),排不出氣體,會出現(xiàn)鼓泡、夾層和裂紋等。 對于小型薄片坯體,在這方面要求不嚴格,加壓速度可以適當(dāng)加快,以便提高生產(chǎn)效率。
五、干壓成型的優(yōu)缺點
優(yōu)點:工藝簡單,操作方便,周期短,效率高,坯體密度高,尺寸精確,收縮小,機械強度高,電性能好。
缺點:對大型坯體生產(chǎn)有困難,首先模具磨損大、加工復(fù)雜、成本高;其次加壓只能上下加壓,壓力分布不均,致密度不均,收縮不均,會產(chǎn)生開裂、分層等現(xiàn)象
二、干壓成型的工藝原理
干壓成型的實質(zhì)是在外力作用下,顆粒在模具內(nèi)相互靠近,并借助內(nèi)摩擦力牢固地把各顆粒聯(lián)系起來,保持一定形狀。這種內(nèi)摩擦力作用在相互靠近的顆粒外圍結(jié)合劑薄層上。無論何種情況,當(dāng)顆粒接觸時,相當(dāng)于微孔半徑或微孔隙,這樣由于微孔壓會把各顆粒拉近緊貼,也即通常所說的“粘著力”(adhesion)。干壓坯體可以看做是由一個液相(結(jié)合劑)層、空氣、坯料組成的三相分散體系。如果坯料的顆粒級配和造粒恰當(dāng),堆集密度比較高,那么空氣的含量可以大大減少。隨著壓力增大,坯料將改變外形,相互滑動,間隙被填充減少,逐步加大接觸,相互貼緊。由于顆粒之間進一步靠近,使膠體分子與顆粒之間的作用力加強,因而坯體具有一定的機械強度。如果坯料顆粒級配合適,結(jié)合劑使用正確,加壓方式合理,干壓法可以獲得比較理想的坯體密度。
三、加壓方式和壓力分布
在干壓成型中,加壓方式有簡單加壓和雙面加壓兩種。由于加壓方式不同,壓力在模具內(nèi)及粉料間摩擦、傳遞與分布情況也不同,因而坯體的密度也不相同。
1.單面加壓
單面加壓時,壓力只通過模具塞由上加壓,這時由于粉料之間以及粉料與模壁之間的摩擦阻力,產(chǎn)生壓力梯度,越往下壓力越小,壓力分布不均,D為直徑。L/D值愈大,則坯體內(nèi)壓強差也愈大。壓成的坯體在上方及近模壁處密度最大,而下方近模壁處以及中心部位則密度最小。單面粉壓坯體的壓力分布較不均勻。
(a)矮模:L/D=0. 45
(b)高模:L/D=1. 75
2.雙面加壓
雙面加壓與單面加壓相比,在于上下同時受壓,此時各種摩擦阻力的情況并不改變,但是其壓力梯度的有效傳遞距離短了,由于摩擦力而帶來的能量損失也減少了。在這種情況下,坯體的密度相對均勻多了。產(chǎn)品的高度愈小,即L/D愈小,則密度的均勻性愈好。雙面加壓,坯體的中心部位密度較小。不論單面加壓還是雙面加壓,如果模具施以潤滑劑,壓力梯度會有所降詆。
四、加壓速度與保壓時間
實踐表明,加壓速度與保壓時間對坯體性能有很大影響,即與壓力的傳遞和氣體的排除有很大的關(guān)系。如果加壓過快,保壓時間過短,氣體不易排出。同樣,當(dāng)壓力還未傳遞到應(yīng)有的深度時,外力就已卸掉,顯然難以獲得較為理想的坯體質(zhì)量。當(dāng)然,如果加壓速度過慢,保壓時間過長,使得生產(chǎn)效率降低,也是沒有必要的,因此,應(yīng)根據(jù)坯體的大小、厚薄和形狀來調(diào)整加壓速度和保壓時間。一般對于大型、壁厚、高度大、形狀較為復(fù)雜的產(chǎn)品,開始加壓宜慢,中間可快,后期宜慢,并有一定的保壓時間,這樣有利于氣體的排除和壓力的傳遞。如果壓力足夠大時,保壓時間可以短些。不然,加壓速度不當(dāng),排不出氣體,會出現(xiàn)鼓泡、夾層和裂紋等。 對于小型薄片坯體,在這方面要求不嚴格,加壓速度可以適當(dāng)加快,以便提高生產(chǎn)效率。
五、干壓成型的優(yōu)缺點
優(yōu)點:工藝簡單,操作方便,周期短,效率高,坯體密度高,尺寸精確,收縮小,機械強度高,電性能好。
缺點:對大型坯體生產(chǎn)有困難,首先模具磨損大、加工復(fù)雜、成本高;其次加壓只能上下加壓,壓力分布不均,致密度不均,收縮不均,會產(chǎn)生開裂、分層等現(xiàn)象
科眾陶瓷為滿足客戶對使用環(huán)境的高標(biāo)準需求,會對干壓后的產(chǎn)品再次進行一道等靜壓成型工序,使陶瓷胚體致密性更高!
地址:http://sreenarayanakendra.org/jishu/2016.html
本文“陶瓷干壓成型”由科眾陶瓷編輯整理,修訂時間:2020-01-11 14:21:30
科眾陶瓷是專業(yè)的工業(yè)陶瓷加工生產(chǎn)廠家,可來圖來樣按需定制,陶瓷加工保證質(zhì)量、交期準時!