压制成型的工艺原理.doc

1、粉料的工艺性质干压法或半干压法都是采用压力将陶瓷粉料压制烦忧一定形状的坯体.通常将粒径小于1㎜的固体颗粒级成的物料称为粉料,它属于粗分散物系，有一些特殊物理性能。a。粒度及粒度分布粒度是指粉料的颗粒大小,通常经r表示其半径,d表示其直径。实际上并非所有粉料颗粒都为球状，一般将非球状颗粒的大小用等效半径来表示。即将不规则的颗粒换算成和它同体积的球体，以相当的球体半径作为其粒度的量度。粒度分布是指各种不同大小颗粒所占的百分比。从生产实践中得知：一定压力下,很细或很粗的粉料被压紧成型的能力较差，亦即在相同压力下坯体的密度和强度相差很大.此外，细粉加压成型时，颗粒间分布着大量空气会沿着加压方向垂直的平面逸出,产生坯体分层。而含有不同粒度的粉料成型后密度和强度均高，这可用粉料的堆积性质来说明。b．粉料的堆积特性由于粉料的形状不规则，表面粗糙，使堆积起来的粉料颗粒间存在大量空隙。若采用不同大小的球体堆积，则小球可填充在等径球体的空隙中。因此，采用一定粒度分布的粉粒可减少其孔隙，提高自由堆积的密度.例如，单一粒度的粉料堆积时的最低孔隙率为40％，若用两种粒度(平均粒径比为10:1）配合,则其堆积密度增大，如图5—26所示。AB线表示粗细颗粒混合物的真实体积.CD线表示粗细颗粒未混合前的外观体积（即真实体积与气孔体积之和)。单一颗粒（即纯粗或纯细颗粒）的总体积为1.4，即孔隙率约40％.若将粗细颗粒混合则其外观体积按照COD线变化，即粗颗粒约占70%、细颗粒约占30％的混合粉料其总体积约1.25，孔隙率最低约25%.若采用三级颗粒配合，则可得到更大的堆积密度,图5-27所示为粗颗粒50%、中颗粒10%、细颗粒40％的粉料的孔隙率仅23%。然而，压制成型粉料的粒度是经过“造粒”工序得到的，由许多小固体组成的粒团，即“假颗粒”.这些粒团比真实固体颗粒大得多。如半干压法生产墙地砖时，泥浆细度为万孔筛筛余1％～2%,即固体颗粒大部分小于60μm。实际压砖时粉料的假颗粒度通过的为0.16~0.24㎜筛网.c．粉料的拱桥效应（或称桥接）实际粉料颗粒不是理想的球形,加上表面粗糙，结果颗粒互相交错咬合，形成拱桥空间，增大孔隙度，使粉料自由堆积的孔隙率往往比理论计算值大得多，这种现象就称为拱桥效应。图5-28所示为粉料堆积的拱桥效应示意图。当粉料颗粒B落在A上进，若粉料B的自重为G,则在接触处产生反作用力，其合力为P,大小与G相等,但方向相反。若颗粒间附着力较小，则P不足以维持B的自重G，便不会开成拱桥,颗粒B落入空隙中.因此，粗大而光滑的颗粒堆积在一起时，孔隙率不会很大。然而，由于细颗粒的自重小，比表面大，颗粒间的附着力大，故易形成拱桥。例如，气流粉碎的Al2O3粉料，颗粒多为不规则的棱角形，自由堆积时的孔隙比球磨后的Al2O3颗粒要大些。d．粉料的流动性粉料虽然由固体小颗粒组成，但因其分散度较高,具有一定的流动性。当堆积到一定高度后，粉料会向四周流动，始终保持圆锥体，其自然安息角（偏角)α保持不变。当粉料堆的斜度超过其固有的α角时，粉料向四周流泻，直到倾斜角降至α角为止。因此,可用α角来反映粉料的流动性,一般粉料的自然安息角α约为20°～40°。如粉料呈球形，表面光滑，易于向四周流动,α角值就小.粉料的流动性决定于它的内摩擦力。设P点的颗粒自重为G（如图5—29所示）,它可分解为两个力，即沿自然斜面发生的推动力F（F=Gsinα）和垂直斜面的正压力N(N=Gcosα）,且当粉料维持安息角α时，颗粒不再流动。这时必然产生与F力大小相等、方向相反的摩擦力f才能维持平衡.F=μN,μ为分类料的内摩擦系数。由此可见,μ=tanα，粉料的流动与其粒度分布、颗粒的形状、大小、表面状态等诸多因素有关。在生产中粉料的流动性决定着它在模型中的充填速度和充填程度。流动性差的粉料难以在短时间内充满模型,影响压制的产量和质量。为此，往往向粉料中加入润滑剂来提高其流动性。e．粉料的含水率及水分均匀程度在相同的压力下，粉料水分大小直接影响坯体的密度。粉料含水率很低，加压成型时，颗粒相互移动摩擦阻力就大，所以要使坯体达到很致密不太容易；浆水分逐渐增加时，由于水的润滑作用,坯料容易密实。成型压力达到一定值，对于含水量合适的坯料可得到极小孔隙率的坯体;含水量高于适当值时，在同样压力下成型之坯体致密度反而降低，图5—30示出了粉料含水率与在一定压力下成型的坯体密度间的关系。采用较高压力压制时，只要稍微降低粉料的含水率便能保证在获得一定坯体强度的同时减少粘膜，不易出现结构不匀和夹层的现象。粉料水分不匀,局部过干或过湿都会使压制成型出现困难,且成型后的坯体在随后干燥和烧成中产生开裂和变形。f．粉料的容重单位容积的粉料质量称为容重，用来表示粉料的堆积密度.在制备压制成型用粉料时,都力图提高粉料