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坯裂是注浆成形中最常见的一种缺陷 。出现的部位除特殊情况外,多发生在器皿的薄弱部位和转折处》产生坯裂的原因很多,其根本原因是由于收缩不均面产生的应力超过了坯体的强度 。所以为了防止坯裂产生,除应找出缺陷产生的原因外,还应提高坯体抵抗应力的能力 。产生坯裂的主要原因为：
(1)泥浆性能不佳影响坯体的强度不够或坯体离模不好、收缩不均而开裂 。影响泥浆质量不好的因素主要有:
①坯料结合力不够,不能抵抗收缩应力而产生开裂 。解决办法是适当增加可塑粘土用量或改用有机胶的解胶剂,如腐植酸钠、鞣型减水剂等,以增强泥料结合力 。
②泥浆粘性太大,不仅使坯体收缩过大,容易因收缩差异而产生应力导致开裂,还由于泥浆粘性大、适水性较差,造成坯体在厚度方向上湿度梯度差过大,而产生收缩应力引起开裂 。另外,由于粘性太大还会妨碍泥浆与模型的离子交换而影响离模 。防止方法是减少强、中性可塑粘土用量,控制泥浆颗粒度,调整泥浆电解质种类和用量 。
③泥浆未经陈腐,其坯料的水化过程不完全 。泥浆经过陈腐后,不仅会引起生物变化,从而使泥浆内空气易于经搅拌后排除,避免泥料分层,适当降低泥浆的渗透性,延缓了坯体的注成过程,还能使溶剂化阳离子渗透至聚集粒子的整个表面 。
这是由于泥浆在加解胶剂后性能上起变化的过程不是瞬时完成的,而是逐渐完成的,特别在解胶剂用量不足和泥浆中含可溶性盐较多(用硬水制备的泥浆)的情况下,解胶剂同可溶性盐相互作用,会导致泥浆中物理结合水析出,粘度降低,因而使泥浆较充分地稀释,降低泥浆稠度,改善了泥浆的浇注性能 。
当然,若泥浆中可溶性盐含量很少,而粘土胶团的分散作用又进行得很慢时,则经过陈腐解胶剂同粘土颗粒较充分的作用,使粘土胶团的分散作用完全,会促使悬浮液粘度提高,结合水含量增加,但在生产中这种情况是不多的 。大多数情况下,陈腐会降低粘度,万一遇上了这种情况,则可以调整泥浆中强、中可塑粘土的含量和种类来解决 。
④泥浆颗粒过粗,特别大、中颗粒增多,细颗粒减少,使得泥浆性能不稳定,尤其是泥浆粘度的变化很大 。用这样泥浆浇注,难以获得均匀致密的坯体 。目前浇注件小而薄的日用瓷制品,大多数工厂所用泥浆的残渣率为万孔筛(10000孔/厘米2)余0.05~0.15%或200目/英寸筛余0.01~0.03% 。但是用控制筛余的方法并不能有效地控制坯料的细度变化 。
⑤解胶剂的种类选择和用量不当也会引起开裂 。粘土矿物因其层间化学键强度很小,虽属晶体,但一般处于分散状态,被认为是胶体 。它具有层状结构的粒子,更兼分散相的尺寸是连续的,即作为整体有很大的界面,所以它与分散介质面上的结构和广度对于胶体来说颇为重要 。以重量计胶质粒子即使在1.5%以下,作为整体还是有很大界面,还是有胶体性质,只有胶质含量在0.5%以下的粘土才称为瘠土 。
这就是说注浆泥浆是一种胶体粒子与非胶体粒子在水介质中的分散体系 。因而泥浆的稳定性、流动性和含水量主要决定于系统的吸附性质和矿物质点与水结合的状态,而这些是由加入解胶剂来实现的 。解胶剂通常是碱离子溶液,碱离子包围在粘土颗粒的周围阻碍颗粒的接近 。
而选择解胶剂的种类和用量,又须根据原料性质、产品形状、大小、厚薄,石膏模的干湿和新旧程度及泥浆浇注方法来决定 。仅从原料性质来说,含粘土较多的泥浆需要解胶剂多些;带有保护胶的粘土,解胶剂可以少用 。反之采用能生成保护胶解胶剂,如钠有机盐类(腐植酸钠、鞣型减水剂等) 。
解胶剂的用量应通过试验来决定 。一般控制泥浆的最佳性能时,解胶剂的用量应比获得最大稀释时所需用量稍少一些 。因为解胶不好的泥浆,固然因稳定性,流动性不好及含水过多易出现缺陷,就是完全解胶的泥浆,也由于碱金属的电荷会使无解胶的粘土粒子吸附带正电的气泡而使石膏模型吸水力减弱,不易脱模 。
就是勉强脱模也因为结合力不足而易破裂,而且干燥过程中也易在气泡处开裂 。
这是由于泥浆在碱金属的含量略超过适当量时,其pH值急剧增加,这种在非常安定情况下的气泡,不容易简单的使之消失,它不同于泥浆在搅拌时发生的气泡 。
(2)石膏模型质量不好 。在模型制造过程中产生各种缺陷,影响模型各部分吸水速度的致性,坯体出现不同的收缩而开裂 。一批模型中,质量不一致、新旧不一致、干湿程度不一致或脱模时间不适当,均可能导致坯裂的产生 。
(3)注浆操作不当,造成坯体厚度不一,形成空气夹层、受到应力,以及干燥不匀等都易出现开裂 。如：
①大型产品分段注入,时间隔得太久,结果形成含有空气的夹层 。
②注浆前泥浆未搅拌均匀、未经过筛;使用了浆水分层、粗细分层和有结块的泥浆;使用了稠度大的泥浆由于操作原因和注浆室的温度、通风等问题,造成制品吸浆厚度不一或回浆不得法使余浆沉积底部,而形成局部过厚 。
③操作不注意伤坯或打眼、粘接水分控制不当造成应力 。
④注浆室防风不好,有穿堂风或室内温度不均,造成坯体干燥不匀 。
(4)坯体干燥时温度、湿度、风速控制不当,特别是大件产品,因干燥过速易造成坯体各部分干燥不均而开裂 。
【注浆成形中最常见的坯裂产生的４种原因】
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