传统陶瓷器件的成形方法

2023-06-15 历史故事版权反馈

【摘要】：坯体成形它是将坯料制成具有一定形状和规格的坯体，传统的坯体成形方法有浇注成形、压制成形和挤压成形等。图2-1是浇注成形坯体的原理图，它是将陶瓷原料粉体悬浮于水中制成料浆，然后注入模具内成形。显然，模具制造已成为发展陶瓷器件的主要障碍，陶瓷无模成形技术是克服此障碍的最有效办法，自由成形工艺使这种技术的实现成为可能。

陶瓷的传统概念是指所有以粘土等无机非金属矿物为原料构成的材料，这种材料具有强度高、化学稳定性好、高温性能优良等优点，是一种典型的功能器件材料，因此在各种行业中得到了广泛的应用。

随着科技的进步，陶瓷的原料和用途不断发展，可将陶瓷按原料不同分为普通陶瓷和特种陶瓷。普通陶瓷又称传统陶瓷，其原料是天然的硅酸盐产物（如粘土、长石、石英等），这类陶瓷又称硅酸盐陶瓷，例如：日用陶瓷、建筑陶瓷、绝缘陶瓷、化工陶瓷等。特种陶瓷又称为近代陶瓷、先进陶瓷或高性能陶瓷，例如：氧化铝陶瓷、氮化硅陶瓷、碳化硅陶瓷和氮化硼陶瓷，其原料是人工合成的金属氧化物、碳化物、氮化物、硅化物、硼化物等，特种陶瓷具有一些独特的优异性能，可满足工程结构的特殊需要，成为航空、航天、能源、机械、电子信息、生物工程等高技术的重要组成部分和不可缺少的物质基础。

工业用陶瓷器件的传统生产过程主要包括以下工序：

（1）坯料准备

它是利用物理、化学等方法对瓷料进行处理获得所需要规格的粉体，然后按照瓷料的成分，将各种原料进行称量配料，并混合制备成不同形式的坯料。

（2）坯体成形

它是将坯料制成具有一定形状和规格的坯体，传统的坯体成形方法有浇注成形、压制成形和挤压成形等。

（3）烧结

它是对成形坯体进行高温加热，使其内部的粉体产生粘结，实现致密化和高强度化。

（4）后续加工

陶瓷经成形、烧结后，还可根据需要进行后续精密加工，使之符合表面粗糙度、形状、尺寸等精度要求，如磨削加工、研磨与抛光、超声波加工、激光加工等。

在上述生产过程中，坯体成形是一个关键步骤。图2-1是浇注成形坯体的原理图，它是将陶瓷原料粉体悬浮于水中制成料浆，然后注入模具内成形。

图2-1 浇注成形坯体

图2-2是压制成形坯体的原理图，它是将经过造粒的粒状陶瓷粉料，装入模具内直接在压力的作用下成形。

挤压成形坯体是将经真空炼制的可塑泥料置于挤坯机的模具内，以便挤压出各种形状、尺寸的坯体。

从上述传统的坯体成形方法可见，一般都需要首先制作模具，才能进行坯体成形。因此，对于结构和形状复杂的工业陶瓷器件，模具便成为制约其生产的主要障碍。

陶瓷材料的另一个重要应用是用于制作浇注熔化金属的模具（见图2-3），其工艺过程是，首先用压型（模具）注射蜡模，将若干蜡模装配成蜡模树，再在蜡模的表面涂覆多层陶瓷砂浆（又称挂浆），然后，对其加热，熔化并去除蜡模，焙烧砂浆，获得与蜡模形状相应的陶瓷型壳（模具），再用此型壳浇注熔化的金属，最终得到金属工件。