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简单论述滚压成型工艺的5个问题

时间:2024-01-21 03:58:40 作者:茗茶博士 阅读:182°C

滚压成型是一项新工艺,我国在二十世纪七十年代普遍推广了滚压成型。在推广过程中,解决了许多在刀压成型法中所没有碰见过的问题,基本上掌握了这种成型方法的规律。现就以下几个问题进行论述。(1)滚压成型对泥料

滚压成形是一项新技术,70年代在中国广泛推广。在推广过程中,解决了很多刀压成型法没有遇到的问题,基本掌握了这种成型法的规律。讨论了以下问题。

(1)碾压成型对泥浆的要求

那么,辊弯成型对这两方面的要求是什么呢?在辊压成型过程中,就辊头和泥浆的运动而言,既有滚动又有滑动;就泥料的受力而言,除了轧制力之外,在轧制过程中泥料受到的压力更大,泥料铺展均匀,不像刀压成型那样只受到挤压和刮削时的剪切力。

在粘土上辊轧成型的要求具体涉及阳模辊轧或阴模辊轧、冷轧或热轧。另外,还要看产品的大小。一般来说,与阴模滚压相比,阳模滚压要求粘土材料具有更强的可塑性和更低的含水量。

与热轧相比,冷轧应具有更强的塑性和更低的含水量,而热轧对泥浆的塑性和含水量要求没有那么严格,适用范围更广。成型小件、深腔制品时,泥料含水率可以高一些;相反,泥浆的含水量应该更低。

(2)轧制工艺要求

首先,我们来说说什么是滚动过程。是指从滚压头开始接触泥浆的瞬间到离开坯料表面的瞬间的过程,称为滚压过程,剩下的就是滚压头的空闲时间。就轧制毛坯而言,轧制过程需要的时间很短,通常只有几秒钟。

在这么短的时间内,碾压过程的各个阶段对压泥的要求也不尽相同。从开始接触泥浆到压力恒定,我们称之为压泥阶段(或排泥阶段)。此阶段碾压头的动作要轻,压泥速度要适宜,一般6~7 mm/s为宜。

动作过重或压泥速度过快会压坏模型或造成“充气”;如果下压太慢,泥浆很容易粘在辊头上。然后泥料进入恒压阶段,也就是说泥料已经被压到了需要的厚度(也就是坯体的厚度),同时坯体的表面是光滑的,有少量残留的泥料不断排出。

在这一阶段,要求滚压头沉重而稳定地移动。压泥时间要合适,一般2~3秒为宜(下限为主轴转速快,上限为主轴转速慢)。

最后,在滚压头抬离坯料的某一瞬间,要求缓慢降低对泥浆的压力,以消除残余应力。

(3)凸模滚压和凹模滚压。

根据石膏模型的凸凹性,阳模滚压和阴模滚压有区别。所谓阳模滚压,是指石膏模具是凸形的,其工作面是坯料的内形,滚压头滚压其形状的一种方法,所以也叫外滚,如图1-1(1)所示。

这种方法适用于成型浅广口器皿(如盘子、碟子等。)和坯件内外表面有图案的产品。而凹模滚压则是凹的,其工作面是毛坯的形状,滚压头是滚压其内部形状的一种方法,所以也叫内滚,如图1-1(2)所示。

这种方法适用于成形深而小口径的产品(如杯、碗)。

阳模滚压的最大优点是成型的毛坯可以在相对干燥的条件下脱模。这样脱模变形比半干状态下阴模卷制的坯料小,同时成型的坯料模具可以不翻模直接送去干燥。

但阳模滚的主轴转速不能太快,这就要求泥料的可塑性要比阴模滚好,以利于泥料膨胀,防止泥料因离心力被甩出模型。

此外,用凸模轧制大块产品时,往往需要预压泥(或造模),使其在轧制过程中易于弯下和展开,并改善坯料的结构。

凹模滚压的主轴速度可以更快,这样在相同的压制速度下,坯料的恒压制次数增加,有利于提高产品的质量。但为了防止毛坯变形,带毛坯的模型往往是倒着放,送去晾干。

(4)冷轧和热轧

根据轧头是否加热,可分为冷轧和热轧。冷轧是指轧头在室温下的操作。滚压头不需要加热,结构相对简单。滚压头可以由铸铁、钢或塑料制成。热轧是指将轧头加热到一定温度,一般为100~1200。

当加热后的轧头与泥浆接触时,在轧头与坯泥表面之间产生一层蒸汽膜,使泥浆不会粘在轧头上,轧面光滑。

如果加热温度过高,泥料表面会迅速发热干燥,坯体表面会出现凹坑;如果温度过低不能产生蒸汽膜,可能会出现粘辊头的现象。很明显,滚头与泥浆之间产生的蒸汽膜与泥浆的含水率有一定的关系。

但热轧需要加热辊头和温控装置,辊头只能用金属制成。因此,从轧头的设计、制造、维护、操作条件、功耗等方面考虑,如果泥浆性能允许,应尽量采用冷轧,而不是热轧。

(5)速度和速度比

这里介绍的转速主要是主轴和辊头的转速以及它们之间的关系。这对辊轧成形产品的质量和产量有直接影响。

众所周知,石膏模具具有很强的吸水性能,使得泥浆的含水量在碾压过程中逐渐降低,稍加干燥就能摆脱坯体。

如果锭子转速慢,泥压光的速度也会慢;如果慢到泥料还没来得及铺模,由于石膏模具的吸水能力,泥料各部分含水量不均匀,就无法继续成型。

所以,主轴转速必须有一个“成型速度”,就是让泥浆快速滚动,遍布整个模具表面才能成型。那么,缩短压泥时间,加快压泥速度,就是在成型产品之前,将主轴转速提高到“成型速度”以上。

另外,我们也知道粘土不是真正的塑性体,也有一点弹性。滚压成型时,如果恒压次数较少,滚压头抬离坯料后,泥浆会轻微弹起,导致坯料结构不是很致密,表面不平整。如果抬得太快,还会产生“牛舌”。

为了在短时间内多次给泥浆加压,需要提高主轴转速。例如,如果恒压时间为两秒钟,主轴转速为300转/分钟,即5转/秒,则坯料在两秒钟的恒压时间内轧制10次。

如果主轴转速提高到每分钟600转,即每秒10转,在同样的两秒恒压时间内,坯料将被轧制20次。这说明在相同的恒压时间内,提高主轴转速可以增加坯泥的碾压次数,从而使坯体结构更加致密,表面更加光滑。

再者,在满足恒压次数要求的情况下,提高主轴转速可以缩短恒压时间,因此也可以提高设备的产量。

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