塑料網(wǎng)訊石膏一直是制作陶瓷模具的主要材料石膏模的優(yōu)點(diǎn)是氣孔率分布均勻壁厚均勻能脫水泥坯在干燥過程中收縮均勻十分有利于脫模但石膏模有其不可克服的缺陷例如石膏在水中的可溶性使模具容易侵蝕反復(fù)使用后表面變得粗糙;石膏模耐磨性差與泥坯之間的摩擦而造成的磨損十分嚴(yán)重而耐磨性是決定模具壽命的最重要因素;加水硬化后的石膏在水中的分解溫度約60在模具干燥中由于組分變化和熱沖擊作用而容易導(dǎo)致模具破壞;沖擊強(qiáng)度彎曲強(qiáng)度等力學(xué)性能低在操作和搬運(yùn)過程中易于損傷因此石膏模的反復(fù)使用率很低

塑料模的耐磨性耐水性耐溫性以及壓縮強(qiáng)度彎曲強(qiáng)度等物理力學(xué)性能明顯優(yōu)于石膏模本文以7%"圓盤模具為例探討塑料模的主要組成成型工藝及其性能和應(yīng)用

技術(shù)要求陶瓷模具的基本要求是強(qiáng)度高硬度大;具有較高的流體滲透性產(chǎn)生滲透性的連通氣孔尺寸小且分布均勻以阻止?jié)裾惩翑D入而堵塞并具有光滑的表面

陰影為任意粉粒ai和a2的熔3糊唄塑料粉料燒結(jié)成型示意塑料原料的選擇陶瓷成型模具用塑料材料首先必須是粉末狀粉料盡可能是球體形狀規(guī)整否則表觀密度不均形成的空隙不均勻透過性不佳其次粒徑應(yīng)在0.01mm~0.2mm之間粒徑太小則形成的空隙過小限制了透過性;粒徑太大則制品密度難均衡氣孔尺寸較大易堵塞表面不很光滑另外形狀和尺寸分布應(yīng)盡量均一絕大多數(shù)粉料應(yīng)能通過100目篩80%以上的粉料通過200目篩這樣有利于形成空隙均勻的制品最后熔流性要低熔體流動(dòng)速率太高模具表面的粒子受熱易熔化和熔結(jié)內(nèi)部粒子因傳熱慢而仍未熔保持原松散的粉體狀影響空隙的形成及均勻性強(qiáng)度差;熔體流動(dòng)速率也不能太低否則所需加熱時(shí)間長且有降解的危險(xiǎn)

助劑的選擇處理劑樹脂的疏水性使塑料模不能像石膏模一樣有很好的吸水性嚴(yán)重影響常壓旋坯成型時(shí)泥坯的順利脫模因此選用活性處理劑對樹脂進(jìn)行預(yù)處理以賦予親水性

塑料模預(yù)處理前后的吸水性項(xiàng)目未加活性處理劑加活性處理劑0.4%質(zhì)量吸水率/%2熱穩(wěn)定劑塑料處于長時(shí)間高溫受熱過程需要加入熱穩(wěn)定劑以防塑料分解變色而導(dǎo)致模具強(qiáng)度下降表面性能差

加穩(wěn)定劑前后的制品性能項(xiàng)目未加穩(wěn)定劑加穩(wěn)定劑6%質(zhì)量彎曲強(qiáng)度/MPa壓縮強(qiáng)度/MPa表面有較多溝槽表面無明顯變化表面黑色粗糙本色光滑3填料塑料導(dǎo)熱率很低使模具壁面與內(nèi)部密度不均孔隙大小不一溫差大60°C強(qiáng)度不高而且燒結(jié)時(shí)間高3加入能長時(shí)間保持熱量的細(xì)磨填料依靠熱處理時(shí)粉料本身吸收的熱量燒結(jié)燒結(jié)時(shí)間縮短30~45h強(qiáng)度提高15%~30%空隙均勻透過性好而且降低了加熱時(shí)的線膨脹值但應(yīng)控制加入量和均勻性以防阻塞空隙而失去透過性加入量以10%~15%為佳

填料對試樣線膨脹率的影響加熱溫度粉料試樣線膨脹未加填料粉料加填料粉料燒結(jié)工藝的控制燒結(jié)溫度和時(shí)間的控制填料含量與空隙率的關(guān)系溫度以上燒結(jié)溫度越高時(shí)間越長形成的熔結(jié)面強(qiáng)度越大制品的強(qiáng)度就越高但同時(shí)要考慮塑料的熱穩(wěn)定性由于塑料的熱導(dǎo)率熱擴(kuò)散系數(shù)很低粘度又高加上粉料間存在空隙所以溫度及熱量在物料中傳遞速率很低造成各部分溫度不均勻如果片面地升高溫度或升溫太快制品內(nèi)外層溫差大內(nèi)層物料溫度比外層溫度要遲后達(dá)到要求將造成產(chǎn)品密度和空隙分布不均勻并隨升溫速率的提高而更加明顯當(dāng)外層溫度已達(dá)到要求時(shí)而內(nèi)層溫度仍較低甚至保持原松散的粉體狀;若繼續(xù)加熱當(dāng)內(nèi)層溫度達(dá)到要求時(shí)外層溫度已很高使外層粉料已熔合而失去空隙沒有透氣性還容易引起降解;溫差過大還造成各部分膨脹不均勻使制品產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力甚至出現(xiàn)裂紋力學(xué)強(qiáng)度下降所以升溫速率必須正確控制見燒結(jié)溫度制品大小升溫速率廠C"h-保溫時(shí)間直徑80mm厚度35mm直徑60mm厚度20mm3.4.2燒結(jié)時(shí)壓力的控制施加壓力促使粘流狀粉料間熔合以達(dá)到最佳的接觸面積有助于提高力學(xué)性能控制制品密度和空隙

壓力盡量均勻則形成的空隙均勻;壓力不能過高否則制品密度過大空隙太小透氣性下降也可能內(nèi)應(yīng)力增加易開裂;壓力不能過小否則制品內(nèi)部結(jié)構(gòu)不緊密力學(xué)性能較差在定量的塑料粉料均勻地加入模腔后加壓過程中要進(jìn)行放氣最后保壓一段時(shí)間再緩慢卸壓以防壓力解除后物料回彈而產(chǎn)生裂紋由于燒結(jié)是在型腔一定的密閉金屬模具內(nèi)進(jìn)行所以壓力大小及均勻性與塑料粉料加入量及均勻性直接相關(guān)制品密度和空隙以及強(qiáng)度實(shí)際受塑料粉的加入量及均勻性的影響

燒結(jié)成型冷卻的控制塑料導(dǎo)熱性差冷卻過快制品內(nèi)外冷卻不均內(nèi)部易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力可能造成收縮和裂縫彎曲強(qiáng)度拉伸強(qiáng)度等力學(xué)性能比應(yīng)有的數(shù)值低而過慢的冷卻往往收縮一般快速冷卻制品性好收縮率小而拉伸強(qiáng)度低;緩慢冷卻制品拉伸強(qiáng)度大表面硬度高耐磨但收縮大對尺寸精度要求高的制品應(yīng)在模內(nèi)受壓冷卻

性能對比我們測試了塑料模和石膏模的性能塑料模綜合性能明顯優(yōu)于石膏模

項(xiàng)巨塑料模石膏模彎曲強(qiáng)度干態(tài)濕態(tài)壓縮強(qiáng)度干態(tài)濕態(tài)耐磨性僅現(xiàn)拋光效果不影已磨出深槽吸水性周期響吸水性下降使用溫度廠C吸水率氣孔直徑表面光滑不易劃傷光潔易劃傷使用次數(shù)次氣孔率質(zhì)量工業(yè)應(yīng)用圓盤塑料模進(jìn)行了工業(yè)應(yīng)用試驗(yàn)表明塑料模代替石膏模的新材質(zhì)研究是成功的它具有如下優(yōu)點(diǎn)是石膏材質(zhì)無法比擬的

模具強(qiáng)度高耐磨性好試用500次后模面完好如新預(yù)計(jì)使用壽命比石膏模高7倍以上因而可提高設(shè)備利用率減少換模次數(shù)和工時(shí)消耗提高生產(chǎn)率降低生產(chǎn)成本

由于氣孔通暢真空吸模時(shí)增強(qiáng)了對泥坯的吸附能力可消除石膏模因新舊或干濕不一產(chǎn)生成型花底缺陷而且可降低滾頭成型溫度節(jié)約電耗相應(yīng)地提高了成品率和產(chǎn)量

由于耐磨性好模面光潔可克服和減少石膏模常見的斑點(diǎn)熔洞疙痕滾壓釉等坯面缺陷提高產(chǎn)品質(zhì)量而且可以簡化精坯工藝降低勞動(dòng)強(qiáng)度提高生產(chǎn)率

石膏模在最初幾次澆注后表面就變得粗糙且分解而塑料模則完好如初

塑料模坯與石膏模坯質(zhì)量對比項(xiàng)目塑料模坯石膏模坯一級(jí)率二級(jí)率出口率滾壓釉無缺陷疙痕無坯變形率采用塑料燒結(jié)成型法可制作符合要求的高強(qiáng)度耐磨耐水耐溫及透過性好的塑料陶瓷模具

塑料燒結(jié)成型法制作陶瓷模具的關(guān)鍵是塑料材料的選擇以及工藝過程中溫度時(shí)間壓力冷卻的控制

性能測試和工業(yè)應(yīng)用表明塑料模的耐水性耐溫性及壓縮強(qiáng)度彎曲強(qiáng)度等物理力學(xué)性能特別是耐磨性明顯優(yōu)于石膏模更適合長久性和耐高壓性的陶瓷模