实验 陶瓷坯体的干压成形
陶瓷工业机械设备第十二章 干压成形机械(8)
液压控制元件——液压阀
液压控制阀在液压系统中被用来控制液流的压力、流量和方向，保证执行 元件按照要求进行工作，属控制元件。 液压阀的基本结构包括阀芯、阀体和驱动阀芯在阀体内作相对运动的装置。 液压阀基本工作原理：利用阀芯在阀体内作相对运动来控制阀口的通断及 阀口的大小，实现压力、流量和方向的控制；且流经阀口的流量与阀口前后压 力差和阀口面积有关，始终满足压力流量方程。 液压阀按功能可分为： 1、方向控制阀——用来控制和改变液压系统液流方向的液压阀。 如单向阀、液控单向阀、换向阀等。 2、压力控制阀——用来控制和调节液压系统液流压力的液压阀。 如溢流阀、减压阀、顺序阀等。 3、流量控制阀——用来控制和调节液压系统液流流量的液压阀。 如节流阀、调速阀等。
压力控制回路 源自调压回路减压回路
增压回路
卸荷回路
保压回路
平衡回路
调压回路： 调定和限制液压系统的最高工作压力，或者使执行机构在工作过程 不同阶段实现多级压力变换。一般用溢流阀来实现这一功能。
3
2
注： 主溢流阀1的调定压力大于 两个远程调压阀2和3的调定 压力。
1
减压回路： 使系统某一支路具有低于系统压力调定值的稳定工作压力。
多执行元件控制回路
顺序动作回路
同步回路
顺序动作回路：使几个执行元件严格按照预定顺序动作。
按控制方式不同，顺序动作回路分为压力控制和行程控制两种方式。
行程控制顺序动作回路
压力控制顺序动作回路
同步回路： 能保证系统中两个或多个执行元件克服负载、摩擦阻力、泄漏、 制造质量和结构变形上的差异，在运动中以相同的位移或相同的速度 运动，前者为位置同步，后者为速度同步。严格地做到每一瞬间速度 同步，则可保持位置同步。实际上同步回路多采用速度同步。
《陶瓷坯体的成形》课件
陶瓷坯体形成是陶瓷制作过程中的重要步骤，本课件将介绍陶瓷坯体的成形 技术、流程和相关注意事项。
陶瓷坯体的成形
什么是陶瓷坯体
陶瓷坯体是陶瓷制品的初始形态，通过成形技 术将原料制成所需的形状。
成形的意义和作用
成形是制作陶瓷制品不可或缺的步骤，它决定 了最终制品的形态、质量和性能。
成形技术及流程
1
手工成形
揉捏、拉胚和磨制是常用的手工成形技术，适用于小批量生产和艺术创作。
2
机械成形
பைடு நூலகம்
砖机成型和等离子喷涂成型是高效的机械成形技术，适用于大规模生产和工业制 造。
3
手工与机械结合成形
手工与机械相结合的成形方式，兼具艺术性和高效性。
成型中需要注意的问题
1 坯体质量的保证
保证坯体质量是成形过程中的关键，需要控 制原料配比、湿度和压力等因素。
2 烘烤环境的控制
烘烤环境的控制对坯体成形后的收缩和硬化 至关重要，影响最终成品的尺寸和性能。
3 脱模难度的解决
脱模是成形后的重要步骤，需要选择适当的 脱模剂和调整脱模时间。
4 处理坯体的变形问题
成形过程中坯体容易发生变形，需要采取合 适的方式解决，如补强、研磨和调整。
成形后的处理方式
1
热处理
酸洗、热处理和冷却等步骤用于改善陶瓷制品的硬度、致密性和耐高温性。
2
装饰处理
喷绘、打印和镶嵌等方式用于装饰陶瓷制品，增加其美观和艺术性。
3
其他处理方法
除了热处理和装饰处理，还有其他处理方法可以改善陶瓷制品的性能和功能。
结论
陶瓷坯体成形技术在需求不断增长的市场中具有广阔的发展前景，未来的发 展方向和趋势有待进一步探索。
单元五陶瓷坯体成型
粘土吸附不同阳离子时，其可塑性变化的顺序和阳离子交换的 顺序是相同的。 H+＞Al3+ ＞Ba2+＞Ca2+＞Mg2+＞NH4+＞K+- ＞Na+＞Li+ 可塑性 阴离子交换能力比较小，对可塑性的影响不大。
（3）固相颗粒大小和形状的影响 坯料的可塑性和粘土颗粒大 小的关系可归纳为，颗粒越粗，呈现最大塑性时所需的水分越少， 最大可塑性也越低；颗粒越细，比表面越大，每个颗粒表面形成水 膜所需的水分也就越多，并且由细颗粒堆积而形成的毛细管半径小， 产生的毛细管力大，所以可塑性也高。 （4）分散介质的影响 陶瓷坯料中最常用的分散介质是水。坯 料中水分适当时才能呈现最大的可塑性。一般来说，包围各个粒子 的水膜厚度为0.2微米时，坯料会呈现最大的可塑性。
（2）增塑剂 用来溶解有机粘合剂和湿润坯料颗粒，在颗粒之 间形成液态间层，提高坯料的可塑性。常用的为甘油、酞酸二丁酯、 乙基草酸、己酸三甘醇等。 （3）溶剂 能溶解有机粘合剂、粘结剂及增塑剂，分子结构和 它们相似或有相同的官能团。常用的溶剂为水、无水酒精、丙酮、 甲苯、醋酸乙脂等。 选择有机塑化剂（主要是粘合剂）时应能满足以下要求： ① 具有极性，能良好地湿润和吸附在坯料颗粒表面上； ② 希望粘合性能和表面张力大些，以便成型和保证坯体强度； ③ 和坯料颗粒不会发生化学反应； ④ 挥发温度范围宽些，灰分少些。
（2）滚压成型工艺参数控制 a.对泥料的要求 要求泥料含水量要少，屈服值要高，延伸变 形量要大一些。 此外，滚压成型泥料的含水量还与产品的形状大 小有关。一般滚压成型泥料含水量在19%～26%不等。 b.滚压过程的控制 滚压成型时间很短，从滚头开始压泥到脱 离坯体，总共才几秒钟至十几秒钟，而泥料实际受压时仅有2～4S。 可将滚压过程分为三个阶段： 第一阶段为下压阶段，滚头开始接触泥料，此时动作要轻，压 泥速度要适当。 第二阶段为压延阶段：此时泥料被压至要求厚度，坯体表面开 始赶光，余泥继续排出，这时滚压头的动作要重而平稳，受压2～ 4S； 第三阶段为抬头阶段：此时滚压头抬离坯体，要求缓慢减轻泥 料所受的压力。如滚压头离坯面太快，易产生“抬头缕”。
184-演示文稿-压制成型
压力应根据上述两方面及粉料的含水量和流动 性、坯体形状大小和技术要求、设备的能力等因素通 过试验予以 确定。
（ 3 ）加压方式
压制成型有三种加压方式：单面加压、双面同时加压 和双面先后加压。
I. 单面加压 单面加压是从一个方向对粉料进行施压。 这种方式会 导致压强分布不均。当坯体较厚时，将形成低压区和 死角，严重影响坯体的致密度和均一性。因此，单面 加压不适于压制厚件制品。
； ④ 模具成本较低，复制模具方便； ⑤ 便于实现自动化。
（ 1）
（2） （3）
（ 4）
（ 5）
湿袋法等静压成型过程示意图
( 1) 装模 (2) 封闭塞紧模具 (3) 放入高压容器 (4) 加压 (5) 取
模
干袋法等静压
在高压容器中封紧一个加压橡皮袋，加料后的模具 送入橡皮袋中加压，压成后又从橡皮袋中退出脱模。也可 将模具直接固定在容器中。此法模具不与施压液体直接接 触，可以减少或免去在施压容器中取放模的时间，能加快 成型过程，因而目前都用这种方法压制日用瓷盘类产品。
压制成型过程中，随着压力增加，粉料颗粒 产生移动和变形而逐渐靠拢，粉料中所含的气体 同时被挤压排出。模腔中松散的粉料形成了较致 密的坯体，在这一短暂过程中，坯体的相对密度 和强度有规律地发生变化。
坯体相对密度、坯体强度与成型压力的关系曲线 (a) 坯体相对密度与成型压力的关系 (b) 坯体强度与成型压力的关系
圆筒，让粉料自然流散，再测出料堆的高 ，
粉料的流动性
粉料自然堆积的外形
（ 2 ）成型压力
成型压力是影响压制坯体质量的一个极重要的因素 。 定义：粉料的阻力 ( 包括克服颗粒之间的内摩擦力和 使
陶瓷工艺学第八章坯体的干燥
特点：设备简单，造价低廉，热效率低，干燥周期长。
1.2 隧道式干燥
1—鼓分机 2—总进热风道 3—连通进热风道 4—支进热风道 5—干燥隧道 6—废气排除通道 7—排风机
1.6 热泵干燥 基本原理：高温热湿气体经过冷凝换热，排除水分后再加热 循环使用。 1.7 脉冲干燥 基本原理：墙地砖坯体输送的流动方向的两侧，脉冲利用 干热空气来干燥坯体。
2. 工频电干燥
基本原理：将坯体两端加交流电压（相当于并联进入电路）， 通电后坯体内部发热，蒸发水分干燥。 特点：热湿扩散方向与湿扩散方向一致，干燥效率高， 质量好，干燥后期耗电量大。适用于大厚制品。
第二节 干燥制度的确定
干燥过程各 阶段的速度 影响速度 的参数 干燥介质的种类 温度、湿度， 流量、流速等 坯体的性质
1. 影响干燥速度的因素
1.1 影响内扩散的因素 热湿传导：温度差引起的水分沿温度梯度方 内扩散 向扩散。 热端 冷端 形式 湿传导：湿度差引起水分沿湿度方向的扩散。 湿端 干端 1）热湿传导方向与湿传导方向一致性。 微波干燥、远红外干燥。
3. 干燥收缩与变形
3.1收缩与变形的原因
干燥 颗粒表面自由水膜变薄 颗粒之间靠近 发
生收缩 坯料部分颗粒的取向性排列 收缩的各向异 性 产生内应力
内应力大于塑性状态屈服值时 变形
内应力大于或塑性状态的破裂破裂值或弹性状态抗 拉强度时 开裂
3.2 影响坯体收缩变形的主要因素
1）坯体中粘土性能 （颗粒 粗细 ，多少 ，分布 ） 细 ， 吸附水膜厚，可塑性好，收缩变形大。 2）粘土吸附阳离子的种类 3）坯体的含水率 含水率大，收缩大，变形开裂的可能性大。 4）坯体的成形方法 与含水率的关系 5）坯体的形状 形状复杂、 薄厚不匀容易变形开裂。
陶瓷材料的成形
（2）浆料粘度的测量
把涂-4粘度计内外容器洗净、擦干，置于不受震动的平台上，调节粘度计支脚的螺丝，使之水平，检查水平的方法和天平类似。在粘度计环形托架上有一个水平器，当调节到水平时，液泡在水平器的圆圈内。
把搪瓷杯放在粘度计下面中央，粘度计的流出口对准杯的中心。转动开关，把粘度计的流出口关闭，将制备好的浆料借助玻璃棒慢慢地倒入粘度计的容器中，至恰好装满容器（稍有溢出）为止，用玻璃棒仔细搅拌一下，静置30秒钟，立即打开开关，同时启动秒表，眼睛平视容器的出口，待泥浆流断流时，立刻关秒表，记下时间。重复测定三次，取平均值。
2、注浆成型
注浆成型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，使泥浆注入石膏模内，使泥浆分散地粘附在模型上，形成和模型相同的坯泥层，并随时间的延长而逐渐增厚。当达到一定厚度时，经干燥收缩而与模型脱离，然后脱模去除坯体。注浆成型是一种适应性大，生产率高的成型方法。凡是大型，形状复杂，不规则或薄胎制品，均可采用注浆成型法来生产。因此注浆成型在日常陶瓷，工业美术瓷，卫生洁具瓷级现代陶瓷等领域得到广泛应用。
三、实验设备、材料及试剂
陶瓷干压成型粘结剂 制备
陶瓷干压成型粘结剂制备
陶瓷干压成型是指将陶瓷粉末通过干压工艺加工成形的方法。
为了使陶瓷颗粒紧密地结合在一起，需要使用粘结剂。
制备陶瓷干压成型粘结剂的一种常见方法是使用有机胶黏剂。
具体步骤如下：
1. 选择合适的有机胶黏剂。
常用的有机胶黏剂有聚乙烯醇（PVA）、聚苯乙烯（PS）、聚丙烯（PP）等。
2. 将有机胶黏剂溶解在水中，制备成一定浓度的胶液。
溶解过程中可以加热搅拌，以促进胶液的均匀溶解。
3. 将陶瓷粉末与制备好的胶液混合，并搅拌均匀。
搅拌的目的是使粘结剂能够均匀地涂覆在陶瓷粉末表面。
4. 将混合好的料浆进行干燥处理。
可以采用空气干燥、真空干燥或热风干燥等方法。
干燥温度和时间的选择要根据粘结剂类型和陶瓷粉末特性而定。
5. 将干燥后的料浆进行粉碎和筛分，得到适合干压成型的粉末。
6. 使用干压成型机将粉末成型，施加适当的压力使之形成所需的形状。
7. 将成型体进行脱模或去胶等处理，然后进行烧结工艺。
需要注意的是，在制备陶瓷干压成型粘结剂时，要选择与陶瓷粉末相容的粘结剂，并合理控制粘结剂的浓度，以保证成型后的陶瓷材料具有良好的力学性能和稳定的尺寸。
此外，制备过程中要注意控制干燥温度，以避免粘结剂的热失效。
陶瓷成型方法
2、热压铸成型工艺
3、热压铸成型工艺 主要工艺参数：
(1) 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) 钢模温度。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0.3～0.5 MPa。
3、强化注浆成型方法
（注浆方法的改进）
在注浆过程中人为地施加外力，加速注浆过程的进行，使吸浆 速度和坯体强度得到明显改善的方法。 1） 真空注浆 模具外抽真空，或模具在负压下成型，造成模具内外压力差， 提高成型能力，减小坯体的气孔和针眼。
2）
离心注浆
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。
2. 滚压成型的主要控制因素 （1） 对泥料的要求：水分低、可塑性好。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：分压下（轻）、压延（稳）、抬起 （慢）阶段。 （3） 主轴转速（n1）和滚头转速(n2) ：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。 滚压头的温度热滚压：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。
实验九 陶瓷材料烧结工艺实验
实验九陶瓷材料烧结工艺实验姓名：许航学号：141190093 姓名：王颖婷学号：141190083系别：材料科学与工程系专业：材料物理组号：A9 实验时间：5月11号1实验目的1）掌握陶瓷主要制备工艺的原理、方法与一定的操作技能。
2）通过实验了解陶瓷产品的设计程序与工艺过程。
3）掌握制备陶瓷材料的典型工艺流程，包括配方计算、称量、混料、筛分、造粒、成型、排塑、烧结、加工、性能测试等4）利用实验找出材料的最优烧结工艺，包括烧结温度和烧结时间5）了解压敏陶瓷等功能陶瓷的制备和性能检测2 实验背景知识2.1陶瓷陶瓷（ceramics）是我们日常生活接触较多，在国民经济中有许多重要应用的无机非金属材料之一。
传统概念的陶瓷是指所有以粘土为主要原料，并与其他矿物原料经过破碎混和成型烧成等过程而制得的制品,主要是常见的日用陶瓷、建筑卫生陶瓷等普通陶瓷(ordinary ceramics )。
随着社会的发展，出现了一类性能特殊，在电子、航空、生物医学等领域有广泛用途的陶瓷材料，称之为特种陶瓷(specieal ceramics )。
所有的陶瓷（材料及其制品）都有其特定的性能要求。
如：日用餐具要有一定的强度（strength）、白度（whiteness）、抗热冲击性（热稳定性）；对于电瓷有强度和介电性能要求；而特种陶瓷对性能及其热稳定性要求更高。
陶瓷的性能一方面受到其本征物理量（如热稳定系数、电阻率、弹性模量等）的影响，同时又与其显微结构密切相关。
而决定显微结构和本征物理量的是陶瓷的组成及其加工工艺过程。
其中陶瓷组成对显微结构、性能起决定作用。
2.2 陶瓷材料制备工艺陶瓷材料制备的一般工艺流程如图1所示。
图1. 陶瓷材料制备的一般工艺流程2.2.1 配方设计陶瓷坯料（body material）一般是由几种不同的原料配制而成。
性能不同的陶瓷产品，其所用原料的种类和配比不同，也即所谓坯料组成或配方不同。
陶瓷成分设计原则有：1）根据科研需要或用户的要求确定产品（充分考虑产品的物理化学性能和实用性能要求）；2）参考前人的经验和数据；3）了解各种原料对产品性质的影响；4）应满足生产工艺的要求；5）了解原料的品位、来源和到厂价格。
(陶瓷科学与工艺学)第五章3塑性成型及其它成型方法干燥
工频电干燥 热源为工频电流。当工频电 流通过湿坯，坯内产生热量 使水分蒸发
坯体内外同时加热，受热均匀，热湿扩 散方向一致，干燥效率高，热损耗少， 设备简单易控制，适合大件厚坯制品
微波干燥
以高频率长波长的电磁波为 热源，通过微波辐射坯体使 其内部极性水分子剧烈运动 并摩擦生热使水分排除
坯体内外同时受热，加热均匀快速，热 湿扩散方向一致，干燥效率和质量高， 设备体小轻巧，易自控，费用高，电耗 大，需避免微波辐射危害，使用范围广
平衡阶段：当坯体干燥到表 面水分达到平衡水分时，干 燥速度降为零。此时坯体与 周围介质达到平衡状态，平 衡水分的多少与周围介质的 温度、相对湿度和坯料组成 有关。坯体的干燥最终水分 一般说来不应低于贮存时的 平衡水分，否则干燥后将再 吸收水分达到平衡水分。
2.6.2干燥制度
干燥制度是砖坯进行干燥时的条件总和。它包括干燥时间、进入和排出干燥剂的温 度和相对湿度、砖坯干燥前的水分和干燥终了后的残余水分等。
降速阶段：随着坯体中水分 的不断蒸发，坯体含水量逐 渐降低，当降至K点时，坯 体内部向表面补充的水分少 于表面蒸发的水分，即内扩 散速度小于外扩散速度。这 样坯体向外界蒸发的水分逐 渐减少，所需热量也减少。 因此干燥速度逐渐降低，坯 体温度逐渐升高。此阶段坯 体体积收缩很小或不收缩， 水分排除形成气孔，使坯 体气孔率上升。
5
10
15
20
25
自由含水率（%）
空气流动速度与干燥速度的关系
干燥方法
干燥方法 热源及加热原理
应用范围与特点
热空气干燥
以热空气为热源；热气体通 热量传递方向与水分扩散方向相反，干 过对流传热将热量传给坯体， 燥效率低，设备简单，热源易得便于控 热量由表及里传递，水分由 制，适合传统陶瓷小件产品的干燥 里及表扩散
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实验陶瓷坯体的干压成形
一、实验目的
1、掌握实验室干压成形方法；
2、掌握影响干压成形坯体质量的影响因素。
二、实验原理
陶瓷干压成形是用较大压力将含有一定水分的陶瓷粉料在模腔内压成具有一定大小、形状和强度的坯体的过程。
干压成形是建筑陶瓷(地板砖、内墙砖和外墙砖)常用的成形方法，它具有过程简单、坯体收缩小、致密度大、产品尺寸精确、对原料可塑性要求不高等特点。
三、实验设备
GM滚轮磨机，10T油压制样机，烘箱等。
四、实验过程
1、将配制好的陶瓷原料放入滚轮磨中磨制成泥浆(细度控制在100目筛筛余2%-5%)；
2、将泥浆干燥成粉料备用(水分含量在8%左右)；
3、将制备好的陶瓷粉料均匀地填满制样机的模腔，并按干压成形的基本要求压制成试饼，每组至少制作3块试饼并编号；
4、用游标卡尺准确量取各试饼的直径并做好记录。
五、实验数据
含水量：
六、实验分析
讨论分析影响陶瓷干压成形坯体性质的因素。