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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http:/ 概述概述 6.2 注浆成型注浆成型6.3 可塑成型可塑成型6.4 压制成型压制成型6.5 玻璃熔体成型玻璃熔体成型 http:/ 概述一、成型的概念一、成型的概念 借助外力或模型将配合料制成的浆体、可塑泥借助外力或模型将配合料制成的浆体、可塑泥团、半干粉料或熔融体，变成具有一定尺寸、团、半干粉料或熔融体，变成具有一定尺寸、形状和强度的坯体或制品的过程。形状和强度的坯体或制品的过程。二、成型步骤二、成型步骤1、物料在外力作用下流动及、物料在外力作用下流动及变形变形2、通过不同机制而、通过不同机制而定形定形 http:/ 某某
2、些些通通过过烧烧结结成成型型的的无无机机非非金金属属材材料料在在加加热热过过程程中中由由于于生生成成新新化化合合物物或或晶晶型型转转变变而而引引起起膨膨胀胀。为为了了阻阻止止或或减减轻轻由由于于热热加加工工中中生生成成新新化化合合物物或或晶晶型型转转变变而而引引起起的的膨膨胀胀，须须加加入入少少量量稳稳定定剂剂。如如氧氧化化锆制品中加入少量锆制品中加入少量CaO作为稳定剂。作为稳定剂。http:/ 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入的少量物质。为抑制某些物理化学反应而加入的少量物质。4、增塑剂、增塑剂 能提高泥料可塑性的物质。能
3、提高泥料可塑性的物质。5、减水剂、减水剂 降低拌合料用水量的作用，或用水量不变的情况下，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用。起到增大流动性或可塑性的作用。6、发泡剂、发泡剂 形成微小泡沫，使材料具有闭口（或连通）气孔结构。形成微小泡沫，使材料具有闭口（或连通）气孔结构。http:/ 膨胀剂能部分消除制品在高温和冷却过程中由于收缩膨胀剂能部分消除制品在高温和冷却过程中由于收缩而造成的裂缝或剥落。而造成的裂缝或剥落。8、分散剂、分散剂 分散剂是能促使固体粒子的絮凝团或液滴分散为单体分散剂是能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。微粒
4、子，并悬浮于液体之中。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。10、脱模剂、脱模剂http:/ 注浆成型注浆成型一、注浆成型概念一、注浆成型概念 注浆成型注浆成型是利用石膏模的吸水性，将具有流动是利用石膏模的吸水性，将具有流动性的泥浆注入石膏模内，使泥浆分散地粘附在模性的泥浆注入石膏模内，使泥浆分散地粘附在模壁上，形成与模型相同形状的泥层，并随着时间壁上，形成与模型相同形状的泥层，并随着时间的延长而逐渐增厚，当达到一定程度时，经干燥的延长而逐渐增厚，当达到一定程度时，经干燥收缩与模壁脱离，然后脱模取出，坯体制成。收缩与模壁脱离，然后脱模取出，坯体制成。http:/
5、此是注浆成型的首要条件。流动性好，浆料才能此是注浆成型的首要条件。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。影响泥在管道中流动并能充满模型的各个部位。影响泥浆的流变性质的因素有：浆的流变性质的因素有： （1）固相含量、颗粒尺寸和形状）固相含量、颗粒尺寸和形状 http:/ （3）粘土及泥浆处理方法）粘土及泥浆处理方法（4）稀释剂（电解质）稀释剂（电解质） 具有水化能力强的一价阳离子；具有水化能力强的一价阳离子； 能提供能提供OHOH- -, ,使分散系统呈碱性；使分散系统呈碱性； 阴离子能与粘土中有些离子形成难溶的盐类。阴离子能与粘土中有些离子形成难溶的盐类。粘土粘土粘土粘土干燥干
6、燥干燥干燥泥浆泥浆泥浆泥浆陈腐陈腐陈腐陈腐http:/ 注浆成型时既发生物理脱水过程，又发生化学注浆成型时既发生物理脱水过程，又发生化学凝聚过程，且前者是主要的。凝聚过程，且前者是主要的。1、物理脱水过程、物理脱水过程 泥泥浆浆注注入入石石膏膏模模型型后后，在在毛毛细细管管力力的的作作用用下下，泥泥浆浆中中的的水水沿沿着着毛毛细细管管排排出出后后被被吸吸入入石石膏膏模模毛毛细细管管内内。可可以以认认为为毛毛细细管管力力是是泥泥浆浆脱脱水水过过程程的的推动力。推动力。http:/ 泥泥浆浆与与石石膏膏接接触触时时，在在其其接接触触表表面面上上溶溶有有一一定定数数量量的的CaSO4，它它与与泥泥浆
7、浆中中的的Na-粘粘土土和和水水玻玻璃璃发发生生离离子子交交换换反反应应，使使得得靠靠近近石石膏膏模模表表面面的的一一层层Na-粘粘土土变变成成Ca-粘粘土土，泥泥浆浆由由悬悬浮浮状状态态转转变变为为聚聚沉沉。石石膏膏起起到到絮絮凝凝剂剂的的作作用用，促促进进泥泥浆絮凝硬化，缩短了成坯时间。浆絮凝硬化，缩短了成坯时间。 Na-粘土粘土+CaSO4+Na2SiO3 Ca-粘土粘土+CaSiO3 +Na2SO4http:/ 模型的阻力主要通过改变模型制造工艺来加以控模型的阻力主要通过改变模型制造工艺来加以控制。制。 一般可以用增加熟石膏与水的比值；适当延一般可以用增加熟石膏与水的比值；适当延长石膏
8、浆的搅拌时间；真空处理石膏浆等方法。长石膏浆的搅拌时间；真空处理石膏浆等方法。（2）减少坯料的阻力）减少坯料的阻力 坯浆料的阻力取决于其结构，而后者又由泥浆的坯浆料的阻力取决于其结构，而后者又由泥浆的组成、浓度及添加物的种类等因素所决定。组成、浓度及添加物的种类等因素所决定。 适当减少塑性原料，增多瘠性原料；适当增加泥适当减少塑性原料，增多瘠性原料；适当增加泥浆颗粒度；使用稀释剂。浆颗粒度；使用稀释剂。http:/ 压力注浆、离心注浆压力注浆、离心注浆（4）提高泥浆和模型的温度）提高泥浆和模型的温度 温度升高，水的粘度下降，泥浆粘度也因而温度升高，水的粘度下降，泥浆粘度也因而降低，流动性增大。
9、实践证明，若泥浆温度为降低，流动性增大。实践证明，若泥浆温度为35 40 ，模型温度为，模型温度为35左右，则吸浆时左右，则吸浆时间可缩短一半，脱模时间也相应缩短。间可缩短一半，脱模时间也相应缩短。http:/ 单单面面注注浆浆是是将将泥泥浆浆注注入入模模型型中中，待待泥泥浆浆在在模模型型中中停停留留一一段段时时间间形形成成一一定定厚厚度度的的坯坯体体后后，倒倒出出多多余余的的泥泥浆浆。随随后后带带模模干干操操，待待注注件件干干燥燥收收缩脱模后，取出注件。缩脱模后，取出注件。 适于薄壁类小型坯件的成型适于薄壁类小型坯件的成型。 http:/ 实实心心注注浆浆是是将将泥泥浆浆注注入入石石膏膏外外
10、模模与与模模芯芯之之间间，泥泥浆浆被被模模型型与与模模芯芯的的工工作作面面两两面面吸吸水水，坯坯体体的的内部形状由模芯决定。注浆后，不需倒出余浆。内部形状由模芯决定。注浆后，不需倒出余浆。http:/ ：将将施施有有一一定定压压力力的的泥泥浆浆通通过过管管道压入模型内，待坯体成型后再取消压力。道压入模型内，待坯体成型后再取消压力。微微压压注注浆浆：泥泥浆浆的的压压力力可可通通过过提提高高泥泥槽槽高高度度，利利用用泥泥浆浆自自身身的的位位能能提提供供，对对石石膏膏模模无无特特殊殊要要求。求。 中中、高高压压注注浆浆 ：泥泥浆浆的的压压力力通通过过压压缩缩空空气气引引入入，需考虑模型的承受能力。需
11、考虑模型的承受能力。 http:/ 该该方方法法是是在在模模型型旋旋转转运运动动的的情情况况下下，将将泥泥浆浆注注入入模模型型中中。由由于于离离心心力力的的作作用用，泥泥浆浆紧紧靠靠模模壁壁脱脱水水后后形形成成坯坯体体。这这种种方方法法得得到到的的坯坯体体厚厚度度较均匀，变形较少。较均匀，变形较少。（ 3）真空注浆真空注浆 一一种种方方式式是是在在石石膏膏模模外外面面抽抽取取真真空空，增增大大模模型型内内外外压压力力差差；另另一一种种方方式式是是在在真真空空室室中中全全部部处处于于负负压压下下注注浆浆。真真空空注注浆浆可可加加速速坯坯体体形形成成，提高坯体致密度和强度。提高坯体致密度和强度。h
12、ttp:/ 可塑成型可塑成型一、概念一、概念 可塑成型法是利用模具或刀具等运动所造成可塑成型法是利用模具或刀具等运动所造成的压力、剪力、挤压等外力对具有可塑性的坯的压力、剪力、挤压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料进行加工，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成型方法。变形而制成一定规格坯体的成型方法。http:/ 可塑成型主要依赖于坯料具有可塑性，其成型的可塑成型主要依赖于坯料具有可塑性，其成型的基本原理基本原理是当可塑坯料泥团受到高于某一数值剪是当可塑坯料泥团受到高于某一数值剪切应力的作用后，泥团就会产生延伸变形，即塑切应力的作用后，泥团就会产
13、生延伸变形，即塑性变形，随着应力加大和时间延长，变形量增加，性变形，随着应力加大和时间延长，变形量增加，当达到要求的变形量时去除外加应力，变形的泥当达到要求的变形量时去除外加应力，变形的泥团能永久保持其形状。团能永久保持其形状。http:/ 伊利石伊利石高岭石高岭石蒙脱石。蒙脱石。 2、固体颗粒大小和形状的影响、固体颗粒大小和形状的影响3、吸附阳离子种类的影响、吸附阳离子种类的影响Al3+Ba2+Mg2+Ca2+NH4+K+Na+Li+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http:/ 1、挤压成型、挤压成型 挤压成型法，是将可塑坯料团经真空挤压成型挤压成型法，是将可塑坯料团经
14、真空挤压成型机的螺旋或活塞挤压向前，再经过机头模具挤机的螺旋或活塞挤压向前，再经过机头模具挤压成各种管状、棒状，及断面和中孔一致的产压成各种管状、棒状，及断面和中孔一致的产品。品。http:/ 车坯成型，是在车床上将挤压成型的泥段再加工车坯成型，是在车床上将挤压成型的泥段再加工成外形复杂的柱状制品。成外形复杂的柱状制品。干车，泥段含水干车，泥段含水611。干车坯体尺寸精确，。干车坯体尺寸精确，但粉尘大，效率低，刀具磨损大，已逐渐由湿车但粉尘大，效率低，刀具磨损大，已逐渐由湿车替代。替代。湿车，泥段含水湿车，泥段含水1618。精度低，有变形。精度低，有变形。http:/ 主要利用作旋转运动的石膏
15、模与只能上下运动主要利用作旋转运动的石膏模与只能上下运动的样板刀来成型。操作时，将经过真空练泥的的样板刀来成型。操作时，将经过真空练泥的塑性泥料适量放在石膏模中，石膏模随着旋压塑性泥料适量放在石膏模中，石膏模随着旋压机上的模座转动，然后样板刀徐徐压下接触泥机上的模座转动，然后样板刀徐徐压下接触泥科，由于石膏模的旋转和样板刀的压力，泥料科，由于石膏模的旋转和样板刀的压力，泥料均匀地分布于模型内表而余泥则贴在样板刀均匀地分布于模型内表而余泥则贴在样板刀向上爬，及时清理掉。向上爬，及时清理掉。http:/ http:/ 内旋内旋：石膏模内凹，模型内壁决定坯体的外形，：石膏模内凹，模型内壁决定坯体的外
16、形，型刀决定坯体内部形状。适用于杯、碗等深腔型刀决定坯体内部形状。适用于杯、碗等深腔制品成型。制品成型。 外旋外旋：石膏模突起，坯体的内表面取决于模型：石膏模突起，坯体的内表面取决于模型的形状，坯体的外表面由型刀旋压出来。适用的形状，坯体的外表面由型刀旋压出来。适用于盘、碟等扁平制品成型。于盘、碟等扁平制品成型。http:/ 滚压成型是由旋坯法发展而得，把扁平的型滚压成型是由旋坯法发展而得，把扁平的型刀改变成尖锥形或圆柱形的回转体刀改变成尖锥形或圆柱形的回转体滚压头。滚压头。 内滚内滚 外滚外滚http:/ 压制成型压制成型一、压制成型概念一、压制成型概念 压制成型是指将具有一定可塑性的泥料（
17、坯料）压制成型是指将具有一定可塑性的泥料（坯料）置于金属模具中，然后施加一定压力而制得所需置于金属模具中，然后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）。的形状、尺寸和致密度的产品（坯体）。 砖瓦、耐火材料、建筑陶瓷、磨具、人造石及砖瓦、耐火材料、建筑陶瓷、磨具、人造石及部分特种陶瓷等部分特种陶瓷等 。http:/ 粒度是指粉料的颗粒大小，压制粉料的粒度是粒度是指粉料的颗粒大小，压制粉料的粒度是由许多小颗粒组成的粒团，比真实的固体颗粒大由许多小颗粒组成的粒团，比真实的固体颗粒大得多，因而要先经过得多，因而要先经过“造粒造粒” 。 粒度分布是指不同大小颗粒所占的百分比。粒度分布是指
18、不同大小颗粒所占的百分比。http:/ 当粉料堆积到一定高度后，会向四周流动，始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自然安息角终保持为圆锥体且自然安息角保持不变的性质。保持不变的性质。http:/ 粉料的含水率可直接影响压制成型时的性能。粉料的含水率可直接影响压制成型时的性能。 适当适当 均匀均匀（4）粉料的拱桥效应）粉料的拱桥效应 粉料自由堆积的孔隙率往往比理论计算值大得粉料自由堆积的孔隙率往往比理论计算值大得多。这是因为实际粉料不是球形，加上表面粗多。这是因为实际粉料不是球形，加上表面粗糙，结果颗粒相互交错咬合，形成拱桥形空间，糙，结果颗粒相互交错咬合，形成拱桥形空间，
19、增大孔隙率，这种现象称为拱桥效应。增大孔隙率，这种现象称为拱桥效应。http:/ 第一阶段：密度急剧增加，迅速形成坯体；第一阶段：密度急剧增加，迅速形成坯体； 第二阶段：压力继续增加时，坯体密度增加缓第二阶段：压力继续增加时，坯体密度增加缓 慢，后期几乎无变化；慢，后期几乎无变化； 第三阶段：压力超过某一数值后，坯体密度又第三阶段：压力超过某一数值后，坯体密度又 随压力增大而提高。随压力增大而提高。http:/ 提高压制成型坯体密度的几种途径：提高压制成型坯体密度的几种途径： （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）增加压制压力，可使坯体孔隙率减少。）增
20、加压制压力，可使坯体孔隙率减少。 （3）延长加压时间，可以提高坯体的致密度，）延长加压时间，可以提高坯体的致密度，降低坯体的气孔率。降低坯体的气孔率。 （4）减小颗粒间内摩擦力，能使坯体气孔率）减小颗粒间内摩擦力，能使坯体气孔率降低。降低。http:/ 来自于颗粒之间的机械咬合作用，强来自于颗粒之间的机械咬合作用，强 度不大；度不大；第二阶段：压力增加，颗粒发生变形，接触面积第二阶段：压力增加，颗粒发生变形，接触面积 大大增加，出现原子间力的相互作用，大大增加，出现原子间力的相互作用， 强度直线增加；强度直线增加；第三阶段：强度变化平坦。第三阶段：强度变化平坦。http:/ 问题：问题：坯体压
21、力分布不均匀，导致各部位密度坯体压力分布不均匀，导致各部位密度不均匀。不均匀。 原因：原因：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 现象：现象：上面大，下面小；中间大，两边小；上面大，下面小；中间大，两边小；H/D越大，压力分布越不均匀；越大，压力分布越不均匀； 结果：结果：各部位密度不同，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。http:/ 快速而均匀快速而均匀（2）成型压力的确定）成型压力的确定净压力：净压力：克服粉料的阻力克服粉料的阻力P1。包括内摩擦力和。包括内摩擦力和变形所需的力。变形所需的力。消耗压力：消耗压力：克服颗粒
22、与模壁摩擦所消耗的力克服颗粒与模壁摩擦所消耗的力P2。成型压力成型压力是是P1+ P2的总和。的总和。http:/ 双面加压双面加压 等静压等静压 加压操作：多次加压，一轻、二重、慢提起加压操作：多次加压，一轻、二重、慢提起同时加压同时加压先后加压先后加压http:/ 干压或半干压成型是以坯料的含水量来划分，干压或半干压成型是以坯料的含水量来划分，干压成型压力较大时，要求粉料的含水率要低、干压成型压力较大时，要求粉料的含水率要低、反之应高些。成型时将坯料置于钢模中，由压机反之应高些。成型时将坯料置于钢模中，由压机加压即可。加压即可。http:/ 等静压成型是近几十年来发展起来的新型压制成等静压
23、成型是近几十年来发展起来的新型压制成型方法。它是利用液体、气体或弹性体等的不可型方法。它是利用液体、气体或弹性体等的不可压缩性和均匀传递压力的特性来实现均匀施压成压缩性和均匀传递压力的特性来实现均匀施压成型。型。 http:/ 等等 静静 压压 成成 型型 示示 意意 图图http:/ 玻璃熔体成型玻璃熔体成型一、概述一、概述玻璃的成型是指从熔融的玻璃液转变为具有固玻璃的成型是指从熔融的玻璃液转变为具有固定几何形状的制品的过程。定几何形状的制品的过程。成型方法有吹制法成型方法有吹制法(空心玻璃制品空心玻璃制品)、压制法、压制法(某某些容器玻璃些容器玻璃)、压延法、压延法(压花玻璃压花玻璃)、浮
24、法、浮法(平板玻平板玻璃璃)、拉制法、拉制法(平板玻璃平板玻璃)等。等。http:/ 1、人工成型、人工成型 目前最常用的是目前最常用的是人工吹制法人工吹制法。主要工序：挑料、吹小泡、吹制、加工主要工序：挑料、吹小泡、吹制、加工 2、机械成型法、机械成型法 机械成型可以分为机械成型可以分为供料供料与与成型成型两大部分两大部分。http:/ 吸料头吸料和雏形模吸料吸料头吸料和雏形模吸料滴料供料：滴料供料：玻璃液流出，达到所要求的成型温度，玻璃液流出，达到所要求的成型温度，由供料机制成一定重量和形状料滴送入成型机的由供料机制成一定重量和形状料滴送入成型机的模型中。模型中。 http:/ 。压制法压制法http:/ http:/ 平板玻璃的成型方法主要有：浮法、垂直引上法、平板玻璃的成型方法主要有：浮法、垂直引上法、平拉法、压延法。平拉法、压延法。1、浮法、浮法定义：定义：是指熔窑熔融的玻璃液流入锡槽后在熔融是指熔窑熔融的玻璃液流入锡槽后在熔融金属锡液的表面上漂浮成型平板玻璃的方法。金属锡液的表面上漂浮成型平板玻璃的方法。http:/ ，沸点高于，沸点高于1050 ，1000 左右的蒸汽压应尽可能低。左右的蒸汽压应尽可能低。在在1000 左右温度下，不与玻璃发生化学反应。左右温度下，不与玻璃发生化学反应。http:/ http:/
