陶瓷生产工艺设计

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1、4.2 陶瓷厂成型车间工艺设计n概述n成型车间工艺特点与工艺工艺设计原则n成型工艺的选择可塑成型、 注浆成型、压制成型n干燥n修坯与粘接n施釉 n成型车间生产流水线的组织 陶瓷厂成型车间工艺设计n成型车间的任务：将原料车间提供的可塑泥料 、浆料或粉料加工成坯体，并进行干燥、上釉 ，为烧成车间提供质量合格的坯件。n成型方法：多种多样；陶瓷产品种类繁多，形 状相差悬殊，坯料性能也不一致。n选择成型工艺的考虑因素：制品的形状、大小 、厚薄、产量、质量、泥料性质、技术与设备 条件、经济效果等。一、 成型车间工艺特点与工艺设计原则n1.1 工艺特征n1)产品品种变动较大：除墙地砖外，多数陶瓷制品品 种多

2、样，规格不一，且多属于小批量生产，因此成型 车间对产品品种的变动应具有较强的适应能力。n2)机械化、自动化程度较低：除墙地砖厂的成型车间 具有较高的机械化、自动化水平外，其它产品常为人 工操作。n3)运输量大：经常多品种同时加工，形成泥料运输、 坯件传递、废坯料、回坯料等复杂的物流与人流路线 。不同产品运输方式各异，为防止坯件碰损，应避免 或减少坯件的重复搬放，并尽可能采用机械化运输。n4）车间人员密度大：其中女工比例较大。1.2 成型车间工艺设计的原则n1）尽可能选用切实可行的先进工艺和技术；工艺简单、快捷、低耗、劳动条件好，尽 量减少工序、缩短生产周期，提高生产率，降 低原材料、燃料消耗，

3、改善劳动条件。n2）成型生产工艺流程应力求单一化；在满足制品加工要求的前提下，不同规格 或品种的产品尽可能采用相同的工艺流程，以 利于安排生产计划和生产调度。成型车间工艺设计的原则n3）合理组织物流与人流；避免交叉往返与不均衡现象；n4）按生产流水线布置设备和工位；根据设备外形及基础尺寸要求，工艺相同 的产品，其成型设备宜集中布置在一条线上， 便于成型余泥和废坯采用皮带运输方式回收和 加工、干噪热风管道的布置。n 5）成型、修坯、上釉等设备附近要留出空地 堆放模具，安置活动层架车或坯架。1.3 成型车间的基本要求n1）土建要求n厂房：跨度一般12米、柱距6米，房架下弦的高度一般为 4.07.0

4、米。考虑夏季通风，南方地区可取厂房高度的上限值 。n车间交通：主要通道(车间与车间通道、车间内上下工序之 间的通道、主要人流通道)宽度一般在3米左右，干燥车单向 通道宽度一般1.51.7米，注浆件粘接工序操作通道净距一般 为0.60.8米。干燥室两端净空不得小于4米，以便车辆运转 和进出干燥室之用。n卫生：墙和地面应光滑，避免起尘且便于冲洗；门窗应有防 止室外尘土侵入的措施。n防护：卫生陶瓷成型车间的门窗应避免阳光直射和冷空气直 接侵袭坯体。成型车间的基本要求n2）采光n利用天窗、侧窗并辅以局部照明。n各种制品的成型、检验、上釉及卫生陶瓷注型、修粘 打磨等部分的采光，一般不低于三级；对釉面砖半

5、成 品检验部分在条件可能时应提高采光要求。n采用大跨度的连跨或单跨度的建筑厂房，可利用锯齿 形结构的天窗来满足采光的要求。n成型车间对采光的要求较高，车间方位对采光影响较 大，应特别予以注意。成型车间的基本要求n3）采暖通风n安装热风管、热风机和通风设备。n车间内不允许存在不均匀的气流，对北方地区 应考虑冬春季节的保温和防风措施。n卫生陶瓷成型车间温度一般为2028，相对 湿度60左右；采暖高度0.41.2米。n大面积厂房中可在注浆台下设置蒸汽排管，排 管的设置高度应低于注浆台面100150毫米。二、成型工艺的选择n2.1可塑成型n2.2注浆成型n2.3压制成型n注射成型n挤出成型n轧膜成型n

6、流延成型n凝胶注模成型n直接凝固注模成型2.1可塑成型n可塑成型工艺：旋坯、滚压、挤坯、 拉坯，车坯和湿压等。n适用产品：大部分日用瓷、电瓷产品 。2.1.1 旋坯n工艺特点：半机械化成型，适合各种规格的回旋对称 型器皿；如碗、盘、杯、碟和悬式、针式绝缘子等。在不 同模型的配合下，能使器皿产生浮雕、花纹、图案条 棱的效果。改变模型、调整型刀还可用于口径大的壶 类及鱼盘等制品；旋坯机的选择n单刀旋坯机：适用于各种迥转器形， 生产能力同产品最大直径有关。对日 用瓷，一般60300件时，大直径产 品取低值；n双刀旋坯机：适合碗、盘、杯和碟的 成型，生产效率高于单刀旋坯机，当 产品最大直径为250毫米

7、时，生产能 力为420540件/h；n鱼盘旋坯机：生产能力8001600件/ 班；n旋壶机：生产能力900件/班。2.1.2 滚压n工艺特点：机械化半自动化成型，坯件产量高、质 量好；可取代旋坯成型，目前国内日用瓷厂普遍采 用；n滚压成型机：固定式、转盘式和往复式。n生产能力：一般盘、碗、碟为4801000件/班，因 产品而异 。滚压成型机滚头转向滑板式异形产品滚压成型机 采用滚头转向、滑板移位和自动夹摸装置，能滚压成 形腹部或底部直径大于口部直径的陶瓷制品，并解决 了大件产品模型取放的难题 滚压成型机滚头臂转向滑板式异形产品滚压成型机采用滚头臂转向、滑板移位和自动夹摸装置，能滚压成形腹部或

8、底部直径大于口部直径的陶瓷制品。滚压成型机椭圆滑板式异型产品滚压成型机 采用夹模自动装置解决了非圆形回转体 且腹部大于口部的锅类产品滚压成形难 的难题，主要用于陶瓷厂生产锅类、腹 部大于口部具有一定深度的椭圆形制品 ，可取代注浆成形和旋压成形。 椭圆滚压成形机 解决了非圆形回转体产品滚压成形 难的难题，主要用于陶瓷厂生产椭 圆扁平制品鱼盘和具有一定深度 的椭圆形锅类制品，可取代注浆成 形和旋压成形。2.1.3 挤出、车坯n工艺特点：适用于管件、棒件、板件及砖 瓦，在电瓷、无线电陶瓷及砖瓦等行业中 广泛应用。n一般套管、棒形、支柱类电瓷产品：用低 水分泥段在横式或立式车床上车修成型；n空心和中孔

9、大小不等的坯件：采用立式多 刀湿车，内径为直筒形的多采用横式湿车 ；对于大套管，可以采用湿坯接、瓷接和 整体车修等三种方法。蜂窝陶瓷的挤出成型挤出制砖工艺n优点：投资小、能耗低、坯体结构致密、模具费用低 、无粉尘污染、工作环境好。n塑性挤压成型陶瓷墙地砖工艺在德国、日本、意大利 一直使用。除了劈离砖、琉璃瓦外,日本在80年代开发 出塑性挤压制3006004的瓷质釉面外墙砖的工艺。2.1.4 湿压n适用：支柱、悬式和针式绝缘子成型；鱼盘、方盘、 火鸡盘、鸭池、浮雕类不可旋转（厚坯）产品，120360件/h；磁性材料等 。2. 2 注浆成型n适用：薄壁、空心、外形复杂及大而厚的异形制品 。n广泛用

10、于卫生陶瓷、艺术瓷、薄胎高档瓷及日用瓷 的壶类，酒具、鱼盘等制品的成型，也叫可用于电 瓷绝缘子、套管的成型。n成型方法：离心注浆机、高位压力管道注浆机和气 流压力管道注浆机，也可建立注浆成型干燥联动生 产线。注浆成型n1）浇注 立式浇注：大批量产品； 手工管道注浆：批量较小的产品 。n2）注浆设备 离心注浆机：各种壶类、坛类和 花瓶等坯体注浆成型，生产能力 240360时。 管道注浆机：卫生陶瓷，成型定 额因产品种类而异，如蹲式便器 4446件人班，高水箱50件 人班，低水箱30件人班。实心注浆空心注浆离心 注浆陶瓷离心压力注浆成型机 1、结构原理示意图；2、仰视图；3、底部局部剖视放大图n1

11、框架；2底座；3模具架；4底盘；5调节丝杆；6入浆口；7出浆口 、8浆料输送管道；9电机；10传动装置；11浆室；12滚动轴承； 13通孔，与浆料输入管道8活动连接； 14 密封圈； 15滚动轴承； 16传动轮； 17底盘传动轴； 18滚动轴承。3）高压注浆成型n基本原理：高压注浆成型是一个压滤过程，多孔塑料 模具起过滤材料的作用。流态泥浆在高压下在模具内 脱水、吃坯、定型，泥浆颗粒在模具工作面依次沉积 ，形成一定强度的坯体。泥浆压力越大，成型速度越 快。多孔塑料模具为水分的排除而提供通道，并赋予 产品一定的形状。石膏模型受强度的限制，无法满足 压力注浆的要求。高压注浆成型的工艺要求n高压注浆

12、成型机：主要有液压锁模、泥浆加压、电器 控制和机架等，有些配有脱坯装置和泥浆加热装置。n合模方式：水平方向和垂直方向。对洗面器、立柱等 一般采用水平方式；对水箱等一般采用垂直方式。n多孔塑料模具：合成树脂可承受2.0MPa压力，使用 5000 10000次。采用微孔形成方法，树脂原料配制 成乳液在常温下注入母模中反应固化成形，取出后加 工组装而成。n泥浆：性能稳定，颗粒级配合适。小于1的颗粒 尽量少，避免模具微孔被堵塞。高压注浆成型n工艺过程：合模低压进浆高压注浆 减压、放多余泥浆反吹开模取坯。n工艺特点：泥浆压力高(1.02.0MPa)， 模具不需要干燥，可连续注浆。出模坯体 水分为16%1

13、7%，成形周期1030min。n工艺优点： 1）成型速度较快、效率高；2）生产线占地面积小，操 作环境好；3）制品尺寸精度较高，表面光滑，修坏量 小；4）制品生坯强度高，破损小；5） 比较适应薄型坯 件或具有不同厚度坯件的成型；6）注浆机能保证边缘 和凸纹的尺寸精度；7）产品质量较高，一级品率达 95%；8）干燥、烧成收缩小、坯体变形小。 9）与传统 注浆工艺相比，在烧成过程中，可减少产生针孔； 10） 操作简便。2. 3 压制成型n根据含水率分为干压和半干压成型。n适用制品：形状规整，尺寸要求严格，体积不大，主 要用于釉面砖、墙地砖、锦砖、低压电瓷等。n等静压成型：电瓷产品中棒型绝缘子、高压

14、绝缘子及 火花塞绝缘体，高档日用瓷、特种陶瓷。n压砖机：建筑陶瓷，摩擦压砖机、摩擦加油压压砖机 和全液压压砖机。要求压机单位面积上的压力达到15 20兆帕，粉料的压缩比为2.172.50。n釉面砖或墙地砖的成型采用全自动液压压砖机，并配 备相应的磨边码垛机和装窑车机。压砖机的选型计算n压机台数(N)：关键在于型号的选择，“一窑一机”。n每天成型面积Qd(m2/d) ，每片砖的面积S(m2/片) ；n单台压机每天可压制的片数F(片/d) F = 压机每天工作班次每班工作时间压机每分钟压 制次数压机每次压制片数等静压生产线三、干燥n3.1干燥设备的分类 n1)干燥制度的控制：自然干燥、人工干燥；n

15、2)干燥方法：对流干燥、辐射干燥、真空干燥、联合 干燥n3）干燥过程：顺流、逆流和混流；n4）干燥制度：间歇式干燥器、连续式干燥器n5）干燥器的外形：室式、隧道式、辊道式等n现在陶瓷制品均采用人工干燥。主要干燥没备有链式 干燥机、连续式隧道干燥室、间歇式燧道干燥室、室 式烘房及辊道式干燥器。干燥的热源应尽量利用窑炉 余热。3.2 链式干燥机n基本特征n输送部件：链轮、平行闭合链条、吊 篮(盛放坯体)；n干燥介质：热空气（对流、辐射、喷 射），蒸汽。n运行过程：以两条平行的闭合链条作 为坯体的悬挂输送机构，在干燥室内 以一定的运动规律运行，使坯体得到 干燥。链条可以水平布置、垂直布置 或综合布置

16、，水平布置分单层和多层 。n适用：日用陶瓷、小型坯件。n生产能力：杯类30004300件/时，盘 类350-1228件时。一般流程n带模干燥：前箱、青坯，干燥介质一般为蒸汽；n脱模干燥：后箱，白坯，干燥介质一般为烟气。链干机的选型计算n链条长度L(m)：有效长度 + 返回长度Lre(m)n计算依据：干燥量q(件/d)、吊篮容量m(件)、吊篮间 距l(m)、干燥周期t(h)输送速度v(m/s)3.3 隧道干燥室n3.3.1 连续式隧道干燥室n结构特征：干燥室断面与烧成隧道窑断面一致，便干 燥后直接入窑。n选型计算：根据干燥室内容车数及干燥车(或窑车)的尺 寸确定干燥室的尺寸与座数。n干燥室内容车数n 干燥车装载量Y (件、片或m2车)3.3.2 间歇式燧道干燥室或室式烘房n适用：卫生陶瓷及大型电瓷坯体n干燥室的总容坯量Q烘(件/座) 前道工序的生产率q0 (件/h ) 、干燥周期t（h）Q烘 = q0tn干燥室所需间数n干燥室内烘坯车排数X(辆)；每排烘坯车数Y；每辆烘 坯车的装坯量Z 3.3