1、现代卫生陶瓷生产技术,主讲：王永刚学时：56学时,2,33 注浆成形注浆成形的坯体应满足以下要求：（1）符合产品所要求的生坯形状和尺寸； （2）坯体结构均匀、并有一定的致密度； （3）坯体应有一定的强度，能满足后续工序的操作要求。,3,3311 地摊摆模人工端桶注浆成形法1. 将石膏模型摆在地上或简单的架子上，人工端桶逐个注浆。2. 模型在大气压力下自然吸浆，自然巩固,自然干燥，回浆采用人工端桶方式。模型材料采用普通石膏。3. 操作时应注意注浆速度不能过快，以免带入空气形成针孔、气眼缺陷。4. 这种方法使用于一般空心和实心制品的成形，如便器、水箱等。 坐便器采用分体成形，粘接组合方式制作。主要
2、特点：已经淘汰。占地面积大，体力劳动强，生产率低，每天只能注浆一次。但由于其注浆方法简单、灵活，现在在某场合如小配件生产，新产品试制方面仍然使用。,4,3312 模架摆模，早期管道注浆又称作台架式浇注，它是60年代后期在地摊摆模、人工端桶方法的基础上，经过改进形成的方法。1.由于采用管道压力注浆，管道负压回浆，模型摆架并配以简单机械，减轻了体力劳动。2.但供浆方式仍是石膏模自然供浆，自然吸浆，自然巩固，自然干燥。模型材料仍采用普通石膏。坐便器分体成形粘接组合。 注浆效率：每天一次。3.这种注浆方式与人工抱桶的原始注浆方式相比，其本质区别是它采用了管道注浆，因而解决了泥浆加压、输送和回浆的管道化
3、问题，在以后发展的成形工艺中，均保留了管道送浆、泥浆加压和管道回浆的技术。4.其次是它采用了台架摆模。普通台架式注浆是单个石膏模摆放在台架上，人工或配以简单机械来完成开、合模及部分翻转工作，以减轻体力劳动。,5,3313 组合浇注（立式浇注）80年代我国开始采用组合浇注方法，普通组合浇注早期称立式浇注。与前者相比，它的主要特点是：1.把单个注浆模具摆放在台架上改变为几十个模具并为一组，装设在一个台架上形成一个完整的成形作业线。2.模型开合、翻转绝大部分靠机械完成。3.保留由管道输送泥浆和回浆。利用高位浆槽产生的静压（一般为0.01兆帕）供浆。4. 模型仍是自然吸浆，自然干燥。5.模内加微压空浆
4、，管道负压回浆，模内微压巩固（0.010.02兆帕） 。坐便器可以一次成型。6.采用高强石膏模，注浆效率每天达到12次。7.模具结构有较大的改变。根据产品的开模方式，组合浇注组可分为（1）左右移动开模，主要用于生产洗面器；（2）上下开模式，用于浇注水箱类产品；（3）左右上下模翻转（90或180）式，用于浇注坐便器。,6,从20世纪80年代以来，台架式浇注和组合式浇注很长时间在我国卫生陶瓷工厂并行发展，原因如下：1.组合式注浆虽然比台架式注浆占地面积小，生产效率高，劳动强度小，但对泥浆和模型的性能要求高，结构比较复杂的产品不太适用，变换品种规格也较困难。2.而台架式注浆投资少，模具结构简单，能生
5、产结构复杂的产品，且能适应市场灵活变化。3.中小型工厂多采用台架式浇注，一些大型工厂采用组合浇注等先进浇注设备以后，也往往保留少量台式浇注线，用来生产结构特别复杂或批量少的新产品。,7,压力注浆： 1. 对吃浆中的泥浆加压，即提高泥浆与模型壁的压差，有利于提高模型吃浆速度，从而提高注浆效率。2. 但因受到石膏模型材料的强度所限，压力难以大幅度提高。3. 利用高位浆槽产生的静压或在泥浆罐通以压缩空气可以提高泥浆压力。,8,根据施加压力的大小对注浆成形工艺分类如下： 注浆压力低于0.02兆帕时，称为微压注浆； 注浆压力在0.020.2兆帕称为低压注浆； 注浆压力在0.20.5兆帕称为中压注浆； 注
6、浆压力在0.52.5兆帕称为高压注浆。90年代以来，在模型材料有了新的进展，使提高供浆压力、加压快速脱水成为可能。,9,3314 低压快排水注浆这是90年代使用的注浆方法。该方法采用组合台式浇注机械，加低压供浆，供浆压力在0.10.2兆帕。低压快排水注浆与传统注浆方法的主要区别：1. 它采用了一种特殊的高强石膏模型，模型内预埋由多孔纤维毛管网（直径约5mm）组成的脱水网络，该网络与抽真空管路系统相连，因而能够实现加压快速脱水方式。2. 在成形期间，它可在石膏模型内产生真空，帮助脱水；坯体达到要求厚度时，则通以压缩空气，进行低压排浆并帮助坯体巩固。3. 由于压缩空气的作用，可以很方便脱模，而不需
7、使用传统的脱模剂一滑石粉。4. 脱模结束后，继续通压缩空气使模具脱水。5. 可以24小时连续生产，其注浆效率达到每天4次。模具的使用寿命据称可达180次。,10,3315 中压注浆1.中压注浆也是采用组合台式浇注机械。2.与前述低压快排水注浆不同的是，它的模型采用石膏与树脂的复合材料，使其机械强度有较大提高，因而可以在较高的压力下供浆，供浆压力为0.30.5兆帕。 3.中压注浆的注浆效率可达每天15次。洗面器等产品可一次成形。产品质量好，模具和生产设备占地少。,11,3316 高压注浆1982年德国道尔斯特公司与瑞士劳芬公司合作首先研究成功高压注浆技术。它的开发成功被认为是给注浆成形带来了革命
8、性的变化。我国也已在20世纪90年代开始应用高压注浆的技术装备，并取得了显著的综合经济效益。高压注浆与中压注浆的主要区别是：1.由于采用了强度更高的微孔树脂模具和高压注浆机组，注浆成形压力达到2.02.5兆帕。2.生产效率很高。从模具夹紧到脱模修坯各个工序可基本实现自动化。对单模设备平均生产周期为1016分/件，对组合浇注设备的生产周期大约为30分钟。,12,高压注浆的主要优点是：1）所需占地空间比传统浇注少。 一台BDW80型高压注浆机组占地面积为3050m2，而一条40个石膏模具的组合浇注线占地约100m2，而且制作和存放石膏模具还需很多的空间。2）操作环境好，劳动强度低。 成形车间的温度
9、和湿度可以相对较低，对注浆工的熟练程度要求较氏，一般只需培训23天，即可上岗操作。3）生产效率高。 高压注浆体以“压滤”方式成形，模具无需干燥，可连续循环使用。坯体含水率低，要干燥到同样的含水率所需的热能少。4）坯体变形小，素坯强度高，产品质量好。,13,332 注浆成形的工艺原理 3321 单面注浆与双面注浆 （1）单面注浆 单面注浆又称空心注浆，其特点是：1.模型只有一面与泥浆接触，模型的内表面也就决定了制品的外形；2.坯体厚度取决于操作时泥浆在模型内停留的时间。若需坯体底部加厚时，可采用二次注浆，即先在底部注浆，稍后再将模型注满；3. 注浆时需陆续补充泥浆，4.吃浆一段时间后注件达到所需
10、的厚度，空出或放出多余的泥浆；5.经巩固一段时间后，坯体发生收缩，即可脱模。,14,注浆成型法,15,注浆成型法,注浆工艺特点： 注浆成型适用于各种陶瓷产品， 凡形状复杂、不规则、薄壁、 空心的制品都可采用注浆法成型。,16,（2）双面注浆 双面注浆又称实心注浆，它的特点是：1.模型有两面与泥浆接触，空隙内的泥浆有两面与模型接触，同时脱除水分。2.将泥浆注入内外两块石膏模（模型与模芯）之间的空隙内，此空隙形状就是制品形状。3. 注浆时需陆续补充泥浆，直到空隙全部形成坯泥为止。4.注浆结束，不需倒出余浆。,17,实心注浆(双面注浆)示意图,18,（3）两种注浆方式适应性的对比1.双面注浆时泥浆密
11、度要比单面注浆稍高，约为1.7g/cm3 ；稠化度也较高；细度可以粗些，万孔筛余1%2%。2.单面注浆对泥浆稳定性要求较高，流动性一般1015秒左右；细度要求更细一些。,19,20,21,（4）组装组装是注浆前模型处理的最后一道工序。把需要组装在一起的模具部件，装卡牢固，塞严防浆口，准备注浆。,22,3322 影响过滤速度的因素 泥浆按其脱水方式可分为压滤脱水与吸附脱水两种方式。1.在压力注浆情况下，料浆的压力为P，模型外大气压力为Pa，水分在压力差P=P-Pa作用下，通过泥层和模型壁的毛细管，扩散至大气中，此种脱水方式称为压滤脱水。2.在石膏模自然吸浆的情况下，料浆压力很小，可以认为只有几何
12、压头作用。水分在压差和浓度差作用下移动，通过泥层和模型壁的毛细管，扩散至大气中，此种脱水方式称为吸附脱水。,23,1 多孔模型，2 致密泥层，3 泥浆 模型吃浆时的阻力分布图,24,式中：q过滤速度，单位时间内，在单位过滤面积上通过的滤液体积，它表示吃浆的快慢。m/s； a过滤面积，即泥浆与模型的接触面积，m2； V滤液的体积，等于泥浆中排出水分的体积，m3； T从开始吃浆算起的时间，s； 滤液（水分）的粘度，kg/(ms)； n与坯泥性质不关的系数，称坯泥的比阻，l/m2； Ln坯泥的厚度，m； Rm模型阻力，等于模型壁的比阻与模型壁的乘积，l/m。,（2）过滤方程式,25,过滤速度与泥浆的
13、压力的关系；1.坯泥的比阻系数n与泥浆压力无关，这种坯泥称不可压缩坯泥，其过滤速度也与泥浆的压力无关；2.若坯泥的比阻系数n随泥浆压力的增大而增加，这种坯泥称可压缩坯泥，其过滤速度随泥浆压力增大而减小。3.陶瓷注浆成形时，模型上吸附的坯泥即为可压缩坯泥。,26,（3）影响吃浆速度的因素 1.吃浆速度与泥浆压力成正比，因此提高泥浆压力，有利于缩短注浆时间；2.但当压力增大到一定程度后，继续增加压则对成坯速度影响不大。这是因为随着压力的增加，泥浆颗粒的水化膜被严重破坏，坯体逐渐致密化（这是可压缩坯泥性质所决定的），坯体阻力急剧增加，滤液的渗透率大幅度下降所致。,27,（3）影响吃浆速度的因素3.因
14、为适当提高模型和泥浆的温度可降低泥浆的粘度，因而能够增大吃浆速度。但温度也不可提高太多。4.过滤速度与滤饼（即坯泥）和模具壁的总阻力成反比。而滤饼（即坯泥）的阻力又与其厚度成正比。亦即在吃浆过程中，随着模型壁上吸附的坯泥厚度的增加，过滤阻力也成正比增大。这对实际操作有重要的指导意义。,28,5.过滤速度与模具阻力有关模具阻力愈大，吃浆速度愈低，成坯时间愈长。1.为了降低模具阻力，一方面应在吃浆时创造形成桥接的条件，避免堵塞毛细孔（已如前述）；2.另一方面，从模具结构上采取降低阻力的措施也有必要。例如毛细孔的直径和分布、模型壁的厚度（直通的毛细孔比弯曲的毛细孔长度短，阻力小）及对模型材料提出了更
15、高的要求。,29,泥浆中的固体颗粒在高压下被压入模具的毛细通道内，造成毛细通道的堵塞，从而引起模具阻力过分增大，降低了模具的渗透性，因此，高压注浆应分两个阶段进行： 第一阶段为填浆阶段 泥浆压力0.250.4Mpa，持续时间180300s，模具排气，颗粒在低压下桥接（这是一种理想的方式），不易堵塞毛细孔。 第二阶段为吃浆阶段 泥浆压力1.01.5MPa，持续时间400700s，坯体厚度急速增长，含水率下降。,30,333 注浆成形工艺过程 3331 注浆成形工艺流程,31,注浆成形的生产过程由以上9道工序组成，其中：2.吃浆就是模具吸附泥浆中的水分。 3.放浆又称空浆，是当坯体形成一定厚度时，
16、排出多余泥浆的过程。放出的泥浆返回浆池（或罐）。回浆的方式有： （1）人工端桶加浆： （2）自然压力回浆，利用管道的坡度，使泥浆流回泥浆池； （3）利用泥浆泵抽回余浆； （4）负压回浆，即利用下注式压力注浆管道，用真空泵形成的负压，把泥浆抽回到泥浆罐。在以上各种方式中，除第一种外，均属于管道回浆。,32,4.巩固：放浆后坯体很软，不能立即脱模需经过一段时间继续排出坯体水分，增加其强度。这段时间称为巩固。巩固是注浆成形的主要工序之一，其持续时间约为吃浆时间的一半。在巩固过程中由于模型继续吸水，坯体含水率不断下降，坯体由于水分排出而逐渐收缩。当坯体含水率下降到1920%左右时（即脱模点），巩固过程
17、结束，此时坯体很容易从模型内取出。,33,5.脱模： 从模型中取出粗坯的过程。脱模点的掌握是一个关键。脱模过早，坯体强度不够，脱模困难，且脱模后坯体易塌陷；脱模过迟，坯体会发生开裂。6.7.修粘，粘接： 包括一次修坯、打眼与粘接等过程。传统的注浆方式，脱模后的坯体内外表面都很粗糙。一般需要经过多次修坯，而且粘接的工作量也很大。现代采用高强石膏模或树脂模，压力注浆等手段，修粘的工作量已经大为减少。修坯、打眼与粘接这些工作都需手工进行，容易出现废品，必须掌握好坯体含水率。,34,8.干燥： 预干燥（也称半干燥），即将坯体含水率从15%17%（粘接时的含水率）降低到8%左右。传统浇注方式，坯体的预干
18、燥是在注浆车间内进行自然干燥的。经预干燥后，湿坯体的含水率从15%17%下降到8%10%。要注意防止因干燥过急或干燥不均匀，而造成废品。现代注浆方式一般采用热风直接对坯体进行强制干燥，玻化瓷坯体预干燥收缩率为4%，粘土坯体预干燥收缩率为2%。,35,9.二次修坯（修刷）：是注浆成形的最后一道工序，将最终决定坯体的尺寸。 1.修刷时坯体含水量要少、刷坯用水也要少，不能有油污。 2.坯体修刷完毕后存放在2835的室内，准备进行施釉。,36,3332 注浆操作过程要点 （1）注浆时，要擦掉模型上的泥缕，进浆速度不宜太快，以使模型中的空气随泥浆的注入而排出，避免空气混入泥浆中，以避免坯体表面产生缺陷。
19、 （2）浇注大型产品时，在棱角等收缩大的部位，注浆前，可在模型内的相应处贴上绸布，使各部分水分移动的速度尽量均衡，以防止开裂。 （3）需上型芯成型的制品，事先在型芯上撒石粉，帮助脱模。 （4）掌握好吃浆时间的长短，以保证坯体的厚度。 （5）放浆前应敞开气眼，速度不宜太快，以免模型内产生负压，使坯体过早脱离模型造成变形或塌落。 （6）修粘时，零部件坯体应比主坯体含水率稍低2%3%。,37,3341 模具的制造过程卫生陶瓷模具的制造是一项既复杂又细致的工作，需要高超的技艺。为了制成供注浆使用的工作模，需经过一系列严密的工作。其一般制造过程可分为以下五步： 第一步：制作原型 原型尺寸与卫生陶瓷成品一
20、致。系根据设计图纸（或样品）做成。若已有实物样品，需进行仿制，则可省去第一步。 第二步：制作原胎 原胎又称模种，其尺寸与卫生陶瓷坯体一致。系根据原型经过放尺（增加干燥、烧成过程的总收缩）制成。在有些情况下也可直接根据设计图纸或实物样品，经过放尺制成。 第三步：制作凹胎 凹胎又称模种，系由原胎翻制而成。 第四步：制作凸胎 凸胎又称母模，系由凹胎翻制而成。它一般包括底模与模围或型芯与模围。 第五步：制作工作模 工作模又称子模，系由凸胎翻制而成，供注浆成型使用。,38,3342 模具的材质与分类 （1）传统浇注用的石膏模具石膏一旦与水混合成糊状物后就很快地凝 固，重新变成CaSO4.2H2O。利用石
21、膏由流动的液体转化为固体的可塑性，制作模具和烧制作品。水分太多了，凝固后的牢度较差；如 果需要强度大，就多放石膏粉。,39,3342 模具的材质与分类 （2）传统浇注用的石膏模具石膏粉和石膏制品，有一个共同的特点极强的吸水性。陶瓷厂就利用 这一特点创造发明了注浆成型法制造坯体。但这也是石膏粉的一个缺点，储放 的时间不能过久因为空气中或多或少总有些水分，尤其在雨天和黄梅季节，石 膏粉中的水分会增加，它的质量也就差了。这将降低它凝固后的牢度，加快它 凝结的时间，拌好不到几分钟即成了硬块。到最后，石膏根本不会凝结。其制造过程：将标准的型半水石膏粉，加水制成石膏浆，经搅拌、真空脱气等处理，注入母模内，
22、石膏硬化后，脱模，再经适当修整，装配，在5060下干燥57天即成。,40,石膏分解温度简介(CaS04 2H2 0)： 1.当温度在65时加热，二水石膏就开始释放出结构水，但脱水速度比较慢。 2.在107左右、水蒸气压达971mmHg时，脱水速度迅速变快。 3.在170-190时，二水石膏以很快的速度脱水变为-半水石膏或-半水石膏。 4.当温度继续升高到220和320360时，半水石膏则继续脱水变为可溶性无水石膏。但220条件下生成的无水百膏比较容易在空气中吸水变成半水石膏。 5.在450-750期间变成的无水石膏则为不溶性无水石膏。这种无水石膏即我们通常说的“死烧”石膏；它很难溶于水，几乎不
23、凝结，而且不具有强度。 6.在800时，无水石膏开始分解为CaO和SO2 加O2 等，这时的凝结能力主要是靠CaO的凝结作用而不是石膏了。这种分解在1050以后更为激烈，到1350才结束。,41,成型用石膏模型：陶瓷工业应用的一般为二水石膏(CaS04 2H20)，就是利用二水石膏经过180摄氏度左右的低温煅烧失去部分结晶水后成为干粉状，又可吸收水而硬化的特点。除天然石膏外，还有人工合成石膏。一般石膏调水搅拌均匀的凝固时间为23分钟，发热反应为58分钟，冷却后即成结实坚固的物体。,42,理论上石膏与水搅拌时进行化学反应配比为：半水石膏粉：水=100：18.6；在模型制作过程中，实际加水量比此数
24、值大的多，其目的是: 1.为了获得一定流动性的石膏浆以便浇注，同时能获得表面光滑的模型；2.多余的水分在干燥后留下很多毛细气孔，使石膏模型具有较好的吸水性。,43,（2）低压快排水浇注用的石膏模具 有带微孔管网和不带微孔管网两种。1.带微孔管网的石膏模具与前面不同的主要是：在浇注前要先在母模内的相应部位（距浇注工作面2公分处），放入经过定型的管网。2. 这些管网的接口，能与成形线上的真空和压缩空气管路相连接，以便浇注时排水、脱模和模具脱水。制造微孔管网的材料有：微孔玻纤软管，管径=7.5mm；编织网格用的尼龙丝=9.5m；固网用的树脂浸渍液（系由树脂、催化剂、引发剂、滑石粉等配制而成）。将这些
25、编网材料在另一个专门制作的辅助母模内编成管网并固化，脱模取走后，用于制作母模。3.所用的石膏有-石膏或-石膏。后者比前者抗折强度要高1倍；表面显微硬度要高60%，抗拉强度则要高出约2倍。但标准稠度吸水率则低30%左右。故-石膏更适宜制作强度高的石膏模型。,44,（3）适于卫生瓷高压注浆用的微孔树脂模具这种微孔树脂模具分为带有管网的和不带管网的两种。为能满足卫生瓷高压注浆要求，其抗压强度一般不小于20兆帕，在10兆帕压力作用下应无明显变形，透水率在0.100.13m3/m2s.这种模具的主要材料是树脂，其制造关键是高强度树脂材料的配方及其制备方法。,45,（4）化学石膏模具 与前述低压快排水模具
26、制造过程基本相同。其不同点主要是在模具材料中加入了能提高其强度的化学试剂。 制作要点：1.化学石膏浆注入模具后，在凝固过程中，从微孔管网入口吹入压缩空气，使工作模内形成气孔，石膏凝固后从母模里脱出工作模。2.修补表面的小缺陷，在非工作面涂刷防水层（20%虫漆乙醇溶液）。适用范围：化学石膏模具使用的压力范围是0.40.6兆帕，可用于中压注浆。,46,3343 注浆前的模型处理 对注浆用模具的基本要求是： （1）有良好的吸水性以保证有足够的吃浆速度，缩短注浆周期； （2）有足够的机械强度，包括抗折、抗拉、抗压强度，以保证制品不变形； （3）表面光滑、无油污和泥缕，易于脱模，坯体质量好，可减少修坯的
27、工作量。 （4）尺寸、形状符合要求； （5）使用寿命长。,47,模型的处理过程： （1）烘干 烘干的目的是排出模型中过多的水分，以利于注浆成型。注浆用的石膏模型，其水分含量最大不应超过19%，最小不低于4%。 正常浇注中的石膏模型，一般在每天成型使用后，及时清理干净口缝上泥浆后，就放在车间内自然烘干。保持车间温度在2835，相对湿度在50%70%。 若需在6065下对模型进行烘干，则应组装成套，上紧夹具，放置平稳。不要单件进行干燥，以免变形。,48,（2）清理 清理就是清除使用后模型上的泥、碱毛、灰土等杂质。 （3）擦模 擦模又叫刷水，是模型处理工作中最为重要的一环，也是保证产品质量的关键。擦
28、模未擦好，易出现塌、变形、裂等缺陷。 擦模对成形的作用主要是通过润湿模型，并擦出一层石膏浆，在模型表面形成Ca-粘土结构层，使坯体与模型能适当紧密的结合，达到湿坯不粘模和不出坯裂的目的。 对不同的具体情况（如模型的新旧程度、干湿程度、环境的温度与湿度、模型的形状和部位等）需要有不同的擦法，操作人员只能通过实践灵活掌握。,49,不同情况下擦模方法对照表,50,擦模用水从类型分，主要是浑水和清水两类。浑水又可分为添加石膏粉的浑水和添加泥浆的浑水。用哪种水，要根据模型、泥浆、室内干湿度、室外气候、产品复杂程度而选择。 （1）添加石膏粉的浑水的适用范围 擦模时的用水中加石膏粉主要是对第一次使用的新模型
29、而言。因为新模型内表面光滑，注模时有油皮，阻碍模型对泥浆的吸附。因此选用石膏粉作水中的添加物，在加入石膏粉的同时，再加入少量泥浆。使用这种重浑水擦模，主要是防止模内湿坯瘫塌或局部提前脱模。一般在23天内使用这种重浑水。当坯体趋于稳定就要停止使用。,51,（2）较重浑水以及大水量擦模的适用范围 较重浑水的构成是泥浆和水，不加石膏。水的浑浊程度为在模型内表面呈现泥浆的痕迹。主要是新模型、干模型、产品的大平面、上口等部位使用这种水。在北方的春秋季节，室内温度30以上，相对湿度低，泥浆温度偏高且流动性较差的情况下也使用这种浑水。使用时，擦模布有意多蘸水，给模型以足够的水分。这样做的目的，是保证模内的泥
30、浆有效地或者说是紧密地吸附在模型吃浆面，以防止坯体瘫塌或局部提高脱模；或防止在回浆后坯体收缩不均匀，靠近模型一面坚挺，而坯体内表面发溏，影响坯体脱模以及脱模后变形。,52,（3）浑水或清水及介于浑水和清水擦模适用范围 这种水的适用于天气、泥浆都较正常的条件下。而模型是使用30次以后，属中期阶段的模型，并且模型干湿度适当。用这种水的产品一般为：水箱类、洗面器类、坐便器大胎以及平面、悬面等产品部位。（4）清水、小水量擦模的适用范围适用于晚期模型。这种模型含水量较大，吸水能力差。也适用于室内湿度大、室外天气为阻雨天或潮湿寒冷的冬季。这样可以减少坯体的粘模型、卡裂，使坯体顺利脱模。,53,（4）组装组装是注浆前模型处理的最后一道工序。把需要组装在一起的模具部件，装卡牢固，塞严防浆口，准备注浆。,
