1、第四章其他模具第五節(jié)陶瓷模具理I中國(guó)陶瓷技術(shù)進(jìn)展史0陶瓷是陶器與瓷器的總稱。從目前所知的考古材料來看，中國(guó)陶器的產(chǎn)生距、今已有11700多年的悠久歷史。由于中國(guó)的陶瓷產(chǎn)品獨(dú)特的魅力，故英文中“中國(guó)”和“瓷器”都用同一個(gè)詞“china”的原因。、陶瓷產(chǎn)品成型（一）陶瓷的概念和分類傳統(tǒng)上，陶瓷的概念是指以粘土和其他天然礦物為原料，通過粉碎、成型、 焙燒等工藝進(jìn)程所制得的各類制品，是陶器、炻器、磁器等粘土制品的統(tǒng)稱，亦 即“普通陶瓷”的概念。隨著近代科學(xué)技術(shù)的進(jìn)展，近百年來許多新的陶瓷品種不斷問世，如氧化物 陶瓷、碳化物陶瓷、氮化物陶瓷、電子陶瓷、金屬陶瓷等高溫結(jié)構(gòu)陶瓷和功能陶 瓷，它們統(tǒng)稱為“特種

2、陶瓷”或“精密陶瓷”、“新型陶瓷”，它們的生產(chǎn)進(jìn)程雖 然大體上仍是原料處置、成型、煅燒這種傳統(tǒng)的陶瓷生產(chǎn)方式，但采用的原料已 擴(kuò)大到化工原料和人工合成礦物原料，其組成范圍也已從傳統(tǒng)的硅酸鹽領(lǐng)域拓展 到無機(jī)非金屬材料，同時(shí)它們對(duì)原料處置、成型、燒成等工藝進(jìn)程比傳統(tǒng)陶瓷提 出了更高的要求，從而誕生了許多新工藝、新技術(shù)。1.陶瓷分類陶瓷按其概念和用途不同，可分為傳統(tǒng)陶瓷（普通陶瓷）和新型陶瓷（特種 陶瓷）。普通陶瓷普通陶瓷是人們?nèi)粘Ｉ詈蜕a(chǎn)中最多見的陶瓷制品，按其用途不同又可分 為日用陶瓷（包括盆、罐、茶具、餐具和藝術(shù)陳列陶瓷等）、建筑衛(wèi)生陶瓷、化 工陶瓷、化學(xué)瓷、電瓷孔陶瓷、其他工業(yè)用陶瓷。這種

3、陶瓷制品所用的原料大體 相同，從組成上來看屬鋁硅酸鹽和氧化物材料（粘土、石英和長(zhǎng)石），其生產(chǎn)工藝技術(shù)也相近，均采用典型的傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝。陶瓷衛(wèi)具陶瓷餐具陶瓷刀具陶瓷茶具陶瓷燈泡電熱陶瓷特種陶瓷特種陶瓷或新型陶瓷亦稱精密陶瓷，一般是指具有高附加值的陶瓷，其所用 原料的組成和要求和所需的生產(chǎn)工藝技術(shù)與普通陶瓷有專門大的不同。特種陶瓷按照其性能及用途的不同可分為結(jié)構(gòu)陶瓷和功能陶瓷兩大類。結(jié)構(gòu) 陶瓷主要利用其機(jī)械和熱性能，包括硬質(zhì)、高強(qiáng)度、高韌性、耐磨性、耐熱、耐 熱沖擊、隔熱、導(dǎo)熱、低熱膨脹性能等。功能陶瓷則主要利用其電性能、磁性能、 半導(dǎo)體性能、光性能、生物、化學(xué)性能及核材料應(yīng)用性能等。返回艙防熱大

4、底航天飛機(jī)隔熱片陶瓷牙齒軍用陶瓷汽車護(hù)罩多晶硅片陶瓷發(fā)動(dòng)機(jī)2.陶瓷材料（1）傳統(tǒng)陶瓷成份：高嶺土、長(zhǎng)石和鈉長(zhǎng)石、石英。（2）特種陶瓷成份：氧化鋁（AI2O3）、氮化硅（Si3N4）、氮化鈦（TiN）和氮化 鵬（BN）、 SiC、 WC。（二）成型方式的分類與選擇1.陶瓷成型方式的分類在陶瓷制品生產(chǎn)進(jìn)程中，成型是制作制品形體的手腕。用戶對(duì)陶瓷制品的性 能和質(zhì)量要求各異，這就至使陶瓷制品的形狀、大小、厚薄等的不一，因此，制 作陶瓷制品形體的手腕是多種的，即成型方式是多種的。陶瓷制品的成型方式能 夠按坯料含水量（或含調(diào)和劑量）、成型壓力的施加方式等多種途徑進(jìn)行分類。 目前以按照坯料含水量（或含調(diào)和劑

5、量）進(jìn)行分類最為常見，其主要分類為： 注漿成型法，坯料含水量（或含調(diào)和劑量）W38%； 可塑成型法，坯料含水量（或含調(diào)和劑量）W26%； 壓制成型法，坯料含水量（或含調(diào)和劑量）W3%。（三）陶瓷成型方式的選擇無論是進(jìn)行陶瓷工廠設(shè)計(jì)，仍是開發(fā)新產(chǎn)品，或是知足用戶的定貨要求時(shí)， 肯定生產(chǎn)工藝線路中關(guān)鍵的一步，是選擇成型方式。在選擇成型方式時(shí)，最大體 的依據(jù)是：產(chǎn)品的器形、產(chǎn)量和質(zhì)量要求、坯料的性能、和經(jīng)濟(jì)效益。通常要考 慮以下幾方面：.產(chǎn)品的形狀、大小和厚薄等。一般情形下，簡(jiǎn)單的回轉(zhuǎn)體宜用可塑法中的滾壓 法或旋壓法；大件且薄壁產(chǎn)品可用注漿法；板狀和扁平狀產(chǎn)品，宜用壓制法。.坯料的工藝性能。可塑性能

6、良好的坯料宜用可塑法；可塑性能較差的坯料可選 擇注漿法或壓制法。.產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量要求。產(chǎn)品的產(chǎn)量大時(shí)宜用可塑法或壓制法，產(chǎn)量小時(shí)可用 注漿法；產(chǎn)品尺寸規(guī)格要求高時(shí)用壓制法，產(chǎn)尺寸規(guī)格要求不高時(shí)用注漿法或手 工可塑成型。.成型設(shè)備易操作，操作強(qiáng)度小，操作條件好，并便于與前后工序聯(lián)動(dòng)化或自動(dòng) 化。.技術(shù)指標(biāo)高，經(jīng)濟(jì)效益好。總之，在選擇成型方式時(shí)，希望在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前題下，選用設(shè)備先進(jìn)， 生產(chǎn)周期最短，本錢最低的一種成型方式。二、陶瓷模具成型在陶瓷工業(yè)中，成型模具在陶瓷生產(chǎn)中起著愈來愈重要的作用。模具形式的 轉(zhuǎn)變往往可引發(fā)陶瓷產(chǎn)品的更新，帶來新的市場(chǎng)活力；模具本錢一般要占陶瓷工 業(yè)生產(chǎn)本錢815

7、%,模具壽命的延長(zhǎng)和制造本錢降低，可大為降低本錢。陶瓷 成型模具的形式多樣，按模具材料分類，有石膏模具、無機(jī)材料多孔模、金屬模、 有機(jī)彈性模等；按用途可分類，有注漿模具、旋壓和滾壓模具、擠出模具、塑壓 模具、干壓模具和等靜壓模具等等。在以上所有模具中，以石膏模具應(yīng)用最為普 遍。（一）可塑成型目前，陶瓷制品多數(shù)采用可塑法成型。但可塑成型法所用泥料含水量高，干 燥熱耗大（需要蒸發(fā)大量水分），易出現(xiàn)變形、開裂等缺點(diǎn)較多。可塑成型工藝對(duì) 泥料要求也比較苛刻。固然，可塑成型所用坯料制備比較方便，對(duì)泥料加工所用 外力不大，對(duì)模具強(qiáng)度要求也不高，操作也比較容易掌握，這就是可塑成型法用 得較多的一些主要原因。

8、.旋壓成型（1）旋壓成型特點(diǎn)與操作方式旋壓成型是陶瓷的常常利用成型方式之一。它主要利用作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的石膏模 與只能上下運(yùn)動(dòng)的樣板刀來成型。操作時(shí)，先將通過真空練泥的塑性泥料適量放 在石膏模中，再將石膏模放置在轆轤車上的模座中，石膏模隨著轆轤車上的模座 轉(zhuǎn)動(dòng)；然后緩緩壓下樣板刀接觸泥料。由于石膏模的旋轉(zhuǎn)和樣板刀的壓力，泥料 均勻地散布于模型內(nèi)表面，余泥則貼在樣板刀上向上爬，用手將余泥清除掉。如 此模型內(nèi)壁和樣板刀之間所組成的間隙就被泥料填滿而旋制成坯體 ，如圖 4-X 所示。旋壓成型的長(zhǎng)處是設(shè)備簡(jiǎn)單、適應(yīng)性強(qiáng)、能夠旋制深凹制品。缺點(diǎn)是旋壓 質(zhì)量較差，手工操作勞動(dòng)強(qiáng)度大，生產(chǎn)效率低，坯泥加工余量大，

9、占地面積較大， 而且要求有必然的操作技術(shù)。(2)旋壓成型制品種類適于加工園形制品如盤、碗、杯、蝶、小型電瓷等。1-旋坯機(jī)2-石膏模3-泥料4-樣板刀5-容器坯件圖4-X旋壓成型.滾壓成型滾壓成型是在旋壓成型基礎(chǔ)上進(jìn)展起來的一種比較新的可塑成型法。由于滾 壓對(duì)日用陶瓷成型具有很多長(zhǎng)處，所以取得普遍利用。滾壓成型特點(diǎn)與操作方式滾壓成型是由旋壓成型法演變過來的，滾壓與旋壓不同之點(diǎn)是把扁平的樣板 刀改成回轉(zhuǎn)型的滾壓頭。成型時(shí)，盛放泥料的模型和滾頭別離繞自己軸線以必然 速度同方向旋轉(zhuǎn)。滾頭一面旋轉(zhuǎn)一面逐漸靠近盛放泥料的模型，并對(duì)坯泥進(jìn)行 “滾”和“壓”而成型。滾壓時(shí)坯泥均勻展開，受力由小到大比較緩和、均

10、勻， 破壞坯料顆粒原有排列而引發(fā)顆粒間應(yīng)力的可能性較小，坯體的組織結(jié)構(gòu)均勻。 第二，滾頭與坯泥的接觸面積較大，壓力也較大，受壓時(shí)刻較長(zhǎng)，坯體致密度和 強(qiáng)度比旋壓的有所提高。滾壓成型是靠滾頭與坯體相轉(zhuǎn)動(dòng)而使坯體表面滑膩，無 需再加水。因此，滾壓成型后的坯體強(qiáng)度大，不易變形，表面質(zhì)量好，規(guī)整度一 致，克服了旋壓成型的大體弱點(diǎn)，提高了日用瓷坯的成型質(zhì)量。再加上滾壓成型 的生產(chǎn)效率較高，易與上下工序組成聯(lián)動(dòng)生產(chǎn)線，改善了勞動(dòng)條件等長(zhǎng)處，使?jié)L 壓成型在日用陶瓷工業(yè)中取得普遍應(yīng)用，如圖4-X (a)和(b)所示。1-主軸2-石膏模3-滾壓頭4-坯件1-主軸2-石膏模3-滾壓頭4-坯件圖4-X(a)陽模滾壓

11、成型圖4-X(b)陰模滾壓成型滾壓成型制品種類滾壓成型采用陽模滾壓與陰模滾壓。陽模滾壓是利用滾頭來決定坯體的陽面 (外表)形狀大小，如圖4-X(a)所示。它適用于成型扁平、寬口器皿和坯體內(nèi)表 面有花紋的產(chǎn)品。陰模滾壓系用滾頭來形成坯體的內(nèi)表面，如圖4-X(b)所示。 它適用于成型口徑較小而深凹的制品。適于加工園形制品如盤、碗、杯、蝶、小 型電瓷等。(二)注漿成型.注漿成型特點(diǎn)與操作方式將制備好的坯料泥漿注入多孔性模型內(nèi)，由于多孔性模型的毛細(xì)管力吸水 性，泥漿在切近模壁的一側(cè)被模型吸水而形成均勻的泥層，并隨時(shí)刻的延長(zhǎng)而加 厚，當(dāng)達(dá)到所需厚度時(shí)，將多余的泥漿傾出，最后該泥層繼續(xù)脫水收縮而與模型 離

12、開，從模型掏出后即為毛坯。注漿成型的特點(diǎn)：凡形狀復(fù)雜、不規(guī)則、壁薄、體積較大、尺寸要求不嚴(yán)的 器物可用注漿成型，如：花瓶、湯碗、茶壺等；注漿成型后的坯體結(jié)構(gòu)較一致， 但其含水量大而且不均勻，干燥收縮和燒成收縮較大；工藝生產(chǎn)周期長(zhǎng)，手工操 作多，占地面積大，石膏模用量大。.注漿成型大體方式空心注漿法（單面注漿）單面注漿是將漿注入模型中，待泥漿在模型中停留一段時(shí)刻而形成所需的注 件后，倒出多余的泥漿。隨后帶模干燥，待注件干燥收縮脫模后，掏出注件。適 用于小、薄件，如圖4-X所示。圖4-*空心注漿法（單面注漿）實(shí)心注漿（雙面注漿）雙面注漿是將泥漿注入兩石膏模面之間（模型與模芯）空穴中，泥漿被模型 與

13、模芯的工作面兩面吸水，由于泥漿中的水分不斷被吸收而形成坯泥，注入的泥 漿量就會(huì)不斷減少，因此，注漿時(shí)必需陸續(xù)補(bǔ)充泥漿，直到空穴中的泥漿全數(shù)變 成坯時(shí)為止，如圖4-X所示。雙面注漿成型制品的壁能夠厚些，能夠制造兩面有 花紋及尺寸大而外形比較復(fù)雜的制品。注漿吸水脫模注件圖44實(shí)心注漿（雙面注漿）（三）壓制成型壓制成型可分為干壓成型和等靜壓成型。粉料含水量為37%時(shí)為干壓成 型；等靜壓成型法中，粉料含水量可在3%以下。壓制成型的特點(diǎn)是生產(chǎn)進(jìn)程簡(jiǎn) 單，坯收縮小，致密度高，產(chǎn)品尺寸精準(zhǔn)，且對(duì)坯料的可塑性要求不高。缺點(diǎn)是 對(duì)形狀復(fù)雜的制品難以成型，多用來成型扁平狀制品。等靜壓工藝的進(jìn)展，使得許多復(fù)雜形狀的

14、制品也能夠壓制成型。.干壓成型將粉料加少量結(jié)合劑，造粒，將造粒后的粉料填充到金屬模具中，施加壓力， 使之成為具有必然形狀和強(qiáng)度的坯體。干壓成型生產(chǎn)進(jìn)程簡(jiǎn)單，致密度高，制品尺寸精準(zhǔn)，表面質(zhì)量高，設(shè)備機(jī)械1-限制器2-上沖頭3-模體4-坯一、2-壓制模具3-壓制設(shè)備體5-底墊化、自動(dòng)化程度高，能夠?qū)崿F(xiàn)持續(xù)化生產(chǎn)。但對(duì)于制品形狀復(fù)雜的制品難于成型，模具磨損大；壓力散布不均，致密度不均。圖4-X手動(dòng)壓制圖4-X機(jī)械壓制.等靜壓成型等靜壓成型原理是裝在封鎖模具中的粉體在各個(gè)方向同時(shí)均勻受壓成型的 方式。等靜壓成型是干壓成型技術(shù)的一種新進(jìn)展，但模型的各個(gè)面上都受力，故 優(yōu)于干壓成型。等靜壓成型進(jìn)程該工藝主

15、如果利用了液體或氣體能夠均勻地向各 個(gè)方向傳遞壓力的特性來實(shí)現(xiàn)坯體均勻受壓成型的，如圖4-X所示。適于制作盤、 碟、斗碗類產(chǎn)品。上活塞一成型像我-君高位窗桶一粉料 一現(xiàn)壓像皎_壓力港介慶1-粉料斗2-加料室3-裝料4-加壓5-出坯圖4-X(a)干袋等靜壓法進(jìn)程構(gòu)圖圖4-X(a)干袋等靜壓法結(jié)5晝M鄉(xiāng)毛隹搦皎模粉體高壓圓梯壓力恃話介質(zhì)鼎蓋1-裝模2-封鎖塞緊模具3-放入高壓容器4-加壓5-取模圖4-X (a)濕袋等靜壓法進(jìn)程圖4-X (b)濕袋等靜壓法結(jié)構(gòu)圖.模具設(shè)計(jì)應(yīng)遵循的原則便于粉料填充和移動(dòng)，脫模方便，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，設(shè)有透氣孔，裝卸方便，壁厚均勻，材料節(jié)約。模具加工應(yīng)注意尺寸精準(zhǔn)，配合精密，工

16、作面要滑膩。等靜壓成型.陶瓷模具優(yōu)缺點(diǎn)長(zhǎng)處:強(qiáng)度高、硬度高、防潮、耐磨、耐污、耐侵蝕、耐高溫、易清洗、變 形小、絕緣性好，具有必然的抗急冷急熱性能。缺點(diǎn):脆性大、可塑性差、韌性差、導(dǎo)熱性差。模具是各工業(yè)部門中重要工藝裝備，其質(zhì)量、性能、專門是利用壽命，反映 了一個(gè)國(guó)家的工業(yè)水平，并直接影響到產(chǎn)品的更新?lián)Q代和在市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)力。在 陶瓷工業(yè)中，成型模具一樣起著重要的作用，模具形式的轉(zhuǎn)變往往可引發(fā)陶瓷產(chǎn) 品的更新，帶來新的市場(chǎng)活力。陶瓷趣談一一磁器的“件”。一些外地顧客在商店購(gòu)買瓷器時(shí)，營(yíng)業(yè)員會(huì)問：“你要買多少件的？ ”客答：“只買一件”。顯然，前者所問，后者不懂；后者所答，卻非前者所問。瓷器的“件”，并不是數(shù)量單位，是指器物的大小規(guī)格。瓶類的“件”，一般 根據(jù)高度叫單件、雙件、十件、百件、千件、萬件；缸類的“件”是根據(jù)口徑大 小，從30件起