從模具入手解決磚坯的分層缺陷

摘 要 本文主要分析了大規格拋光磚成形過程中分層的原因，并從模具結構入手提出了相應的解決方法。

關鍵詞 磚坯分層，模具，解決辦法

1前言

分層是大規格拋光磚在成形過程中最常見和最嚴重的磚坯缺陷之一。造成這種缺陷的主要原因有壓機參數設置、模具結構、粉料工藝性能不好等因素，其中排氣不暢及脫模困難是造成磚坯分層的最基本原因。本文從模具構造入手分析了造成磚坯分層的原因及其解決辦法。

2磚坯分層原因及其解決方法

2.1 分層原因

2.1.1模具上、下模芯與側板的間隙不合理

如圖1，粉料成坯前是松散狀的，大量的空氣填充在粉料顆粒之間的空隙里。當粉料在模腔里壓制成形時，隨著球狀顆粒的受壓及變形粘結，粉料中大量的空氣被擠壓出去。這些空氣排出的主要通道是上下模的間隙（如圖1中的S₁、S₂）。當模芯的間隙太小時，空氣的排出受阻，導致受壓縮的高壓空氣聚積在坯體里面，使坯體不能粘結成一體；在脫模時，高壓空氣沖破坯體排出，導致磚坯面鼓起形成分層。如模芯間隙太大，磚坯成形時排氣雖然通暢，但由于排氣間隙太大，氣體排出時帶走較多的粉料，也會導致坯邊因缺料不能壓實而形成邊分層。解決辦法是調整模芯間隙S₁、S₂的值在0.05～0.4mm之內；規格大的模芯間隙大，規格小的模芯間隙小。不同結構的模具及不同性質的坯料對模芯間隙的要求有所不同，下表是佛山某陶瓷廠的模具間隙情況。

圖1 模具壓制示意圖

2.1.2 側板角度α不合理及斜面處的粗糙度太大

如圖1，側板角度α即磚坯的脫模角度。側板角度大，磚坯頂起脫模時磚坯四邊所受側板對它的摩擦力小，磚坯四邊就不易被側板拉傷而引起分層（夾層）；但側板角度α也不能過大，否則會導致上模間隙S₂太大，引起上走粉分層現象。所以現在的陶瓷模具側板角度一般設計在2～3°之間。

磚坯成形時，粗糙度大的側板對磚坯的磨擦力大，易造成磚坯分層，同時粗糙度大的側板在使用過程中也會粘結粉料。因此，粗糙度大的側板會造成上、下模芯間隙變小甚至卡模（下模芯不能上下活動自如）現象，這樣也會導致磚坯分層。一般，側板通過精磨后，粗糙度應控制在0.8以內，這個粗糙度在側板使用前后都要得到保證。因此，要使模具側板的使用質量得到保證，既要保證其加工精度，又要選用較好的材料來做模具側板。模具側板材料宜選用Cr12MoV、D22、鋯陶瓷等。合金金屬側板材料經熱處理后硬度要達HRC58～62，這樣側板在使用過程中才不會被刮花。

2.2 解決方法

2.2.1從模芯入手

磚坯成形時，模芯與磚坯的接觸面積最大，因此模芯的結構會對磚坯排氣造成影響，主要的影響因素有：

（1） 模芯側面的粗糙度

圖1中所標的下模芯側面粗糙度 較為適用。如果粗糙度較大，側面在與粉料擠壓時會粘住泥粉，下模芯間隙S₁變小，造成磚坯成形時排氣困難而分層。為使下模芯側面粗糙度在長時間壓磚時能得到保證，下模芯側面需堆焊2～3mm的硬質不銹鋼層后再精磨加工。

（2） 模芯R邊尺寸及底紋筋臺的尺寸

圖1中所示的是正打模具。上模芯R邊的高度h₁越大，磚坯邊壓得越結實，越有利于磚坯的燒成。但h₁值大，磚坯面的氣體不能順暢地從模芯間隙里排出從而形成分層。下模芯底紋筋臺的脫模角度α的值大、筋臺深h₂的值小時磚坯不易分層，反之亦然。然而，筋臺深h₂的值為0時（即下模芯為光面模），磚坯卻難以排氣。根椐使用經驗，α值設定為90～120°，h₂值設定為0.5～1mm較為適用。

1壓機沖頭 2上模芯固定板 3壓塊 4上模芯 5模框 6下模芯 7粉料 8側板 9下模芯座 10墊板 11防塵罩 12推頂板 13油缸 14底板 15壓機頂桿 16磚坯 17模框的浮動量

圖2 浮動模具運行圖

2.2.2 使用一些新型的特殊結構模具

各陶瓷廠為了降低產品能耗及生產成本，要求壓機的單機產量不斷增大，相應的也就要求壓機的沖壓速度越來越快。但壓機速度越快，磚坯排氣時間就越短，磚坯越易分層。為了改善快速沖壓的磚坯的排氣問題，近年來一些國內模具廠相繼采用插入式浮動框模具及排氣模芯。這種模具投入使用后，效果顯著。

（1）入式浮動框模具

如圖2所示，浮動模具的模框5由油缸13支撐，油缸13通過減壓閥與單向節流閥組成的閥組來控制。當模框在壓磚位置時，油缸活塞桿在沖頭的壓力下隨模框一起下沉；當模具處于頂出位置時，模框及油缸不再受到沖頭的壓力，油缸活塞則在壓力油的作用下與模框一起上升到填料位置，這就是浮動模具的工作原理。由圖1可知，由于側板的下沉，浮動模具上模芯間隙S₂比定框模具（模框、側板不會下沉）的大，磚坯排氣效果較好。另外，側板的上下運動，使粉料不易堵塞模芯間隙也利于排氣。因此，使用浮動模具可解決磚坯分層問題。但浮動模具模框的浮動對磚坯脫模不利，容易引起磚坯角裂。因此，在使用浮動模具時，應注意檢查裝在上模芯固定板2上的壓塊3（共4個）是否等高，不等高時會導致模框上升不平衡而造成磚坯角裂。

（2） 排氣模芯

排氣模芯是模芯沖壓磚坯時，存在坯體里的氣體也能從模芯上排出的一種模芯。如圖3所示，在模芯膠面上開有多條排氣縫，沖壓時氣體經排氣縫、出氣孔排出。非排氣模芯磚坯的排氣通道只有模芯與側板的間隙（如圖1所示的S₁、S₂），但排氣模芯磚坯中的氣體，既能從模芯與側板的間隙排出，又能從模芯里的多個排氣孔里排出。排氣模芯氣體排出時阻力更小、排氣更順暢。因此，排氣模芯能有效地解決磚坯分層問題。

圖3 排氣模芯結構示意圖

排氣模芯也有缺陷：

1) 由于模芯膠面存在排氣縫，會在磚坯表面上留有幾條寬0.5mm、高0.3mm的印痕。因此，這種模芯比較適用于大規格拋光磚。

2） 排氣縫在使用過程中會因受到粉塵的摩擦而逐漸變大。因此，排氣模芯的使用壽命比普通模芯要短。同時，排氣模芯使用時要注意定期（大約24h）用壓縮空氣吹去排氣縫中的粉塵，以免排氣縫堵塞，影響排氣效果。

3結語

雖然粉料陳腐時間不夠、粉料水分太干或太濕、粉料顆料太小、粉料流動性太差等粉料工藝性能也常會引起磚坯分層，但通過模具的改進一般能改善因工藝問題造成的分層缺陷。因此，如果出現磚坯分層問題，比較方便的解決方法就是通過調整壓機參數和改換相適應的模具。因此，注重模具的使用也是陶瓷廠家控制產品質量的重要手段。