干压制成形坯体常见缺陷及克服方法

12．3　干压制成形坯体常见缺陷及克服方法

压制成形过程中，常因操作不当以及粉料、模具、压砖机等因素的影响而使坯体产生各种各样的缺陷，有的缺陷直至烧成后才表现出来。这里就压制成形过程中易产生的一些坯体缺陷进行分析，探讨各种缺陷形成原因及其克服方法，最大限度地降低成品缺陷，提高产品合格率。

12．3．1　夹层

它是指压制出的坯体内部有分层现象，其产生原因分析如下。

1．粉料含水率的影响。

在压力不变的情况下，粉料含水率低，加压成形时，颗粒间摩擦力大，要使坯体达到很密实不太容易;同时粉料空心颗粒的比率增加，造成颗粒中空气量的增加，空心颗粒排出气体需冲破外壳，这样又增加了气体排出的阻力，在这种情况下，排气不良容易造成坯体夹层。当含水率逐渐增大时，由于水的润滑作用，压制成形时坯体容易密实;但当含水率超过一定值时，坯体密度反而降低，并出现大量夹层，这是因为压砖机第一次压制时，粉料间隙大大减小，透气性降低，此时坯体内存有大量残余气体，当进行第二次压制时，坯体内气体被挤压至某一部位，即产生夹层。因此在采用较高压力压制坯体时，可稍微降低粉料含水率，以保证在取得一定的坯体强度的同时，又避免出现夹层。

粉料含水率的确定可参考坯体压制能力指数。所谓压制能力指数，是指干坯破坏应力与湿坯破坏应力的比值。可用下式计算:

式中:P_S—压制能力指数;

S—干坯破坏应力;

N—湿坯破坏应力。

当压制能力指数在2～4时，坯体不易发生夹层;当压制能力指数低于1．5时，很难压制或根本无法压制。

2．粉料水分不均。

当粉料陈腐时间不够，造成局部过干或过湿，会造成压制成形困难，使坯体出现夹层。克服的办法可延长粉料的陈腐时间。

3．粉料中微细粉的比例过大。

粉料中微细或超微细粉的比例愈大，愈容易发生夹层，这是由于小颗粒偏多，粉料透气性差，在压制成形过程中因排气困难而阻碍了气体的逸出，使颗粒间气体不易排净，从而造成坯体夹层。

压制成形的粉料大多采用喷雾干燥造粒，其粒径范围在40～600μm之间，且60%～70%的粒径集中在200～400μm之间。在陶瓷墙地砖生产中，其粉料粒径最佳组成范围见表12－1。

表12－1　压制成形粉料粒经最佳组成范围

4．各模腔粉料装填量不均。

由于多个下模芯不在同一水平面上，或由于布料器布料不均，从而导致加压不均，坯体排气状况差异大，造成坯体分层。

5．上(下)模芯与模具内衬板的间隙不合理。

多余气体要求有足够的时间和通道逃逸，若上(下)模芯与模具内衬板的间隙过小，使气体逃逸困难而滞留在坯体中，造成坯体分层。一般其间隙控制在1/100～5/100mm之间。

6．上模芯不在同一水平面上。

由于上模芯的高度不同，导致各坯体间的加压不均匀，坯体排气状况不同，造成个别坯体夹层。

7．操作不当。

上模芯下降速度过快，导致第一次加压过快，压力过大，使气体无法从模腔内的粉料中排出，极易造成坯体分层。实际操作中应采取“先轻后重”的压制方法即可克服。

此外，上模芯提升不到位或提升速度太快，使第一次与第二次冲压的时间间隔缩短，模腔内粉料中的气体未完全逸出，也易造成坯体夹层。采取的办法是适当增加排气时间及排气行程，降低第一次加压的压力。

12．3．2　坯体厚度偏差

坯体厚度偏差是指坯体各部位厚度偏差超出标准要求，一般应控制在坯体厚度的4%以内。其产生的原因如下:

1．模具上(下)模芯不平(见图12．17)。

图12．17　模具上(下)模芯不平

2．模具下模芯表面结皮过厚(见图12．18)。

3．布料器的行程不够或过大(见图12．19)。

图12．18　模具下模芯表面结皮过厚

图12．19　布料器的行程不够或过大

4．布料速度调整不当或布料前进与下模芯下落不能同步。

当布料器前进速度较慢，或下模芯的第一次下落先于布料的行程时，则在模腔后部造成较多的粉料堆积成为坯体的厚端(见图12．20);当布料速度较快或下模芯的第一次下降滞后于布料器的行程时，则在模腔的前部造成较多的粉料堆积，模腔后部粉料较少从而形成坯体的薄端。

图12．20　布料不当引起的坯体厚度不均

5．布料器刮料板不平或黏有粉料，使布出的粉料面一端厚一端薄，或凹凸不平。克服的办法是调整模具和料车的运动参数。

12．3．3　大小头

所谓大小头，即出窑砖坯尺寸偏差值超过标准要求。一般说来，偏差值应控制在规格尺寸的0．4%以内。

大小头缺陷在玻化砖生产中是最容易出现但又难解决的一个问题。其形成的主要原因是粉料压制后坯体致密度分布不均，在烧成后收缩不一致。一般情况下，大小头总是和厚度偏差密切联系的，而且形成的原因在许多方面是共同的。影响坯体致密度分布不均有以下因素:

1．布料不均匀。

影响布料不均匀有以下原因:

(1)布料器布料运动参数设置不合理。

(2)布料器的运动与模框面没有保持平行，布料过程中模腔部分区域布料过多。

(3)下模芯或磁吸座变形，模腔内填料量不一致。

(4)布料器行程不合理，以致模腔前缘布料量偏多或偏少。

(5)压砖机顶模装置的顶杆前后高度不一致，模芯第一次下降时模芯面倾斜。

(6)布料器布料格栅设计不合理。

2．模腔中粉料压制过程受力不均。

解决的办法是严格控制模具和布料器的安装精度。以下的技术要求可供参考。

(1)模框与底座表面的平行度必须小于0．10mm。

(2)在第一次模芯下降状态下，各腔模芯相对模框高度应小于0．15mm，同一模腔内模芯高度差应小于0．10mm。

(3)在第二次模芯下降状态下，各腔模芯相对模框高度差小于0．05mm。

(4)上模芯所在平面与下模芯所在平面应平行，平行度误差不可大于0．10mm。

(5)布料器与压砖机立柱垂直，即与模框面平行。

(6)布料器运行时，应保证比模框高0．3～0．5mm平行运行。

(7)布料器布料行程要求第一级格栅超出模腔前缘10～15mm。

12．3．4　麻面

麻面是指压制出的坯体表面粗糙不平，有凹陷小坑，产生的原因有:

1．模具模芯不净及擦模不及时，造成坯体的麻面。严重时，坯体表面可透出背纹凹凸形状，因此要勤擦模芯。

2．模具表面磨损严重时，则潮湿的粉料容易黏附在模具表面，从而造成坯体表面粗糙，形成麻面，此时必须更换模具。

3．粉料含水率过高，容易黏模，导致麻面。通常可接受的含水率最高为9%。

4．粉料粒度的影响。

从黏模角度讲，大颗粒粉料较易黏模，这是由于喷雾干燥制粉过程中，泥浆里的可溶性盐类随水分的蒸发而停留在颗粒表面，形成盐膜。压制成形时，这种膜与模具表面接触发生黏连。颗粒愈粗，其表面积愈小，这层膜也愈厚，相应也就愈易黏模。反之，粉料愈细，愈不易黏模，极细的粉料(70～75μm)已证明可防止黏模情况的发生。粉料粒度的大小要适当，若过分追求细粉，会导致其他缺陷如层裂、强度底、开裂的发生。

5．模具加热温度过低，也易造成黏模现象发生，使坯体形成麻面。

由上述分析可知，造成坯体麻面的主要因素是黏模，因此尽可能避免黏模是解决坯体麻面的关键。目前模芯上均衬有一层橡塑材料，目的就是减少黏模。

12．3．5　裂纹

坯体产生裂纹的种类较多，下面我们分别说明。

1．崩裂。是指坯体的侧面有极细小的不规则裂纹。其产生的原因是模具内衬板出模斜度不合适，使坯体在脱模时侧面受力，解决的办法是调整内衬板出模斜度。

2．纵裂。是指坯体背面中间位置有纵向裂纹。产生原因是模具下模芯推坯速度太快，坯体难以承受来自下模芯强大的冲击力。作用于坯体之上的反弹力集中在坯体中间部位扩张，引起纵向裂纹。此外，下模芯调整不平，坯体在脱模时受力不均，也易造成此种缺陷，解决的办法是调整顶模动作，使其动作平稳。

3．边缘破裂。是指坯体边缘部位产生的破碎性裂纹。其产生的原因是模具上、下模芯与内衬侧板磨损严重造成其间隙附近的物料损失，坯体边缘部位物料堆积稀疏，强度不够，坯体内应力不均匀，制品在烧成过程中受热应力影响，导致内应力在坯体边缘部位分布不均，产品边缘部位产生破碎性裂纹。严重时边缘部位可发生破碎，破碎深度达1～2mm，解决办法是更换模具。