衛生陶瓷高壓注漿成形缺陷分析及改進對策*

殷世信

(江門市東鵬智能家居有限公司 廣東 鶴山 529700)

自1914年唐山啟新瓷廠生產第一件現代衛生陶瓷以來,制造工藝經歷了從地攤手工注漿、低壓注漿、中壓、高壓注漿成形四個主要階段。其中,地攤手工注漿成形的工藝勞動強度大,效率低、產品的質量一致性最差。

20世紀八九十年代開始的模具立式線上低壓、中壓注漿成形工藝得到廣泛地應用,這種工藝一定程度減少模具的人工搬動、翻轉等,工人勞動強度大幅降低,生產效率明顯提升,產品質量得到較好保證及提升。截至目前,很多衛生陶瓷企業和復雜產品仍然在采用此工藝。1982年,德國道爾斯特公司和瑞士的某公司合作,首次研制成功微孔高壓樹脂的衛生陶瓷模具,并在實際生產中應用。

21世紀初,國內機械設備廠家陸續開發出國產的高壓注漿成形設備,在佛山、唐山等主要衛生陶瓷產區得到廣泛推廣和應用。高壓注漿成形工藝生產效率較其它工藝大幅提升,產品外觀質量如規整性方面也有明顯提升。眾所周知,成形工序是衛生陶瓷生產環節中非常關鍵及重要的環節,其在整個生產過程中缺陷占比在60%～70%,因此,如果高壓注漿成形工藝過程控制不當,將不同程度的影響青坯質量,進而影響成品的質量,如何系統地對高壓成形的生產過程工藝關鍵點進行管控,提高質量降低成本,幫助企業提升的競爭力,也是各企業高壓注漿工藝控制過程需要解決的問題。

1 衛生陶瓷高壓注漿成形常見缺陷類別

(1)坯裂:通常是指產品坯體上出現的裂紋,其長、寬、深尺寸不等,主要發生在產品的未施釉位置,如產品隱蔽區域、燒成時與窯具接觸的區域等。

(2)裂紋:燒成后,產品出現坯、釉裂開,呈現條紋狀,裂紋從釉面裂穿到坯體里面,裂紋長度、深淺不一,裂紋寬度通常在零點幾毫米到1毫米左右,主要發生在產品的施釉區域。

(3)棕眼:是穿透產品釉面的小孔眼,缺陷的主要特征是呈現喇叭狀,位置主要發現在產品的施釉位置,如洗凈面、可見面等。

(4)變形:是指青坯燒成后呈現不符合設計或者標準規范規定的形狀;主要是產品整體或者局部出現明顯歪斜扭曲、彎曲、安裝搖擺等,缺陷位置主要出現在產品的整體、安裝面、表面及邊緣等。

(5)坯粉或坯臟:是青坯燒成后粘附在產品表面的泥屑,其缺陷是粉狀小顆粒等,主要集中在產品表面、隱蔽面,以產品洗凈面、存水彎、孔下部等位置居多。

(6)坑包或凹凸:產品正面出現凹陷或者凸起的小包,缺陷的位置主要在產品的釉面、模縫位置等。

(7)磕碰:青坯產品因為生產過程中的撞擊,導致產品燒成后出現局部缺損等。缺陷表現為撞擊開裂或者殘缺,位置多集中在青坯邊緣、坯托支撐位置等。

(8)分層:青坯內部出現層狀裂紋或者分離,一般出現在內部的中間位置。

(9)孔眼偏差:產品孔眼尺寸、位置不符合,開孔角度不符合相關標準規范的要求,主要表現在孔眼。

(10)干補不良:成品表面因青坯修補出現的表面不平整、色差、裂紋等缺陷,主要集中在產品干補位置及四周等。

2 衛生陶瓷高壓注漿成形常見缺陷成因

根據對高壓注漿燒成常見缺陷占比分析,坯裂、裂紋、棕眼、變形、坯臟、坑包、磕碰、分層等缺陷合計占比超過90%,筆者重點分析上述缺陷成因及改善方法。

2.1 坯裂、裂紋成因分析

坯裂、裂紋成因有:①漿料性能變化,泥漿中塑性成分減少,或者游離石英過多形成應力集中。②漿料過篩出現漿料溢出或者篩網破損,使得石英、石灰石類原料等顆粒混入漿料中。③泥漿的陳腐時間不足,漿料性能未得到充分的均化。④漿料中水玻璃用量過多或者解膠性能太好,泥坯干燥硬化速度變快,坯體容易出現開裂。⑤成形排漿時間或氣壓控制不當,放漿時間過短、排漿氣壓小,造成坯體空腔存漿過多;排漿時間過長、排漿氣壓大則會造成壓縮空氣在坯體的空腔流動時間過長。此兩種情況均會導致泥坯出現內裂,嚴重時裂紋延伸至表面等。⑥成形鞏固氣壓及鞏固時間不當,使產品的單面漿交接位置出現開裂或者裂紋。⑦泥坯粘接用的配件,與主體濕坯的水分差異,粘接漿參數性能不適宜,操作工粘接部飽滿操作手法不當。⑧脫模后,操作工對泥坯表面、角位裂紋未認真檢查、或者對檢查出的裂紋處理不當。⑨泥坯出坯后干燥速度不當,泥坯干燥過快等。

2.2 棕眼成因分析

棕眼成因有:①漿料原料中有機雜質含量過高,如黑泥等原礦原料。②泥漿的攪拌不均勻、抽真空時間短、脫氣不夠充分。③注漿前,漿料溫度過高,導致吸漿速度增加。④注漿時,上漿壓力參數控制不當,注漿速度過快,在坯體表面形成氣泡,返修時,操作工未發現或處理不當。

2.3 變形成因分析

變形成因有:①漿料配方不合理,泥漿中可塑性原料用量相對較多,硅鋁與熔劑性原料比例不當或者配方原料中,熔劑性原料如鈉長石成分增加,導致燒成高溫階段,長石玻璃相隨著溫度升高導致液相粘度急劇下降,進而導致產品出現高溫變形。②泥坯吸漿時間控制不當,坯體太薄,濕坯強度下降。③成形鞏固壓力和時間控制不當,鞏固壓力偏小或者鞏固時間不夠,導致坯體太軟。④青坯出坯后預變形控制不當,預變形太大或者太小。⑤青坯開孔時,坯體太軟,導致開孔位置或者區域出現變形。

2.4 坯臟、坯粉的成因分析

坯臟、坯粉的成因有:①高壓泥漿罐未定期進行檢查及清理,泥漿中雜質多,成形過程中混入漿料進入泥坯中,濕坯不易檢查出來,燒成后導致外觀缺陷。②高壓模具孔眼硬泥未清理干凈,合模具后跌落到模具中,成形時,進入泥坯表層等。③泥坯開孔時,孔邊緣泥粒、毛邊未處理平滑等,噴釉或者燒成時,泥粒雜質跌落坯體表面或者釉面,形成外觀缺陷。④青坯在與運輸工具接觸粘附泥渣施釉表面。

2.5 坑包成因分析

模具磨損,內側邊緣位置磨損,泥坯合縫位置突出一條線,泥坯打磨處理不當。

2.6 磕碰成因分析

泥坯搬運操作不當,泥坯與泥坯之間,或與運輸工具之間出現碰撞,部分磕碰在工序被攔截,部分磕碰不明顯不易被發現,而流入到燒成工序。

2.7 分層成因分析

漿料性能變化使吸漿速度變慢,高壓注漿時間未調整,導致泥坯中間層不夠致密,燒成后有分層現象。

2.8 尺寸不良成因分析

尺寸不良成因有:①漿料的收縮率、裝車的密度或者燒成曲線發生變化。②孔眼開孔印記模糊不清,開孔偏位。③開孔操作的不規范,開孔角度不符,開孔治具磨損。

3 衛生陶瓷高壓成形常見缺陷改善對策

3.1 坯裂、裂紋改進對策

對于坯裂、裂紋改進對策有:①在漿料性能方面,適當增加黑泥等塑性原料用量比例,同時對漿料中的石英進行分析。②使用質量過硬的不銹鋼篩網,做好漿料篩網使用前、使用中、使用后的檢查,確保完好的篩網投人使用,篩選不溢出,篩網破損及時更換,必要時對泥漿重新過篩。③做好泥漿的生產加工計劃及實施,確保泥漿的陳腐時間等滿足高壓成形要求。④根據高壓泥漿的吸漿速度和泥坯裂紋情況,適當調整放漿時長,存漿料多則延長,泥坯內裂多則相應縮短。⑤適當降低鞏固氣壓,縮短鞏固時間。⑥泥坯粘接用的配件采用薄膜、毛巾覆蓋等方式,縮小與泥坯主體水分差異,對粘接漿料參數進行嚴格控制,同時注漿工注意對粘接位置打粗糙、抹水等。⑦脫模后,操作工對泥坯表面、角位裂紋采用行燈、鐵線等工具進行認真檢查,并對檢查出來的裂紋,抹泥漿水、壓好等。⑧調整車間內干濕度40%～80%,泥坯出模后,現場風扇轉速不要太大、關好門窗,泥坯緩干時,將坯體進行覆蓋或區域封閉,泥坯干燥房干燥曲線控制等。

3.2 棕眼缺陷的改進對策

對于棕眼缺陷的改進對策有:①原礦原料入廠時,檢驗人員目視檢查樹枝、樹屑等肉眼可見有機雜質,同時,原料化驗注意對燒失量進行檢驗,技術部門制定合理燒失量的技術要求,不符合質量要求原料退貨或者特采精選處理等。②原料車間操作人員檢查漿料抽真空設備運行是否正常,漿料溫度顯示是否在要求的范圍內。③注漿工根據品質部門提供漿料參數檢驗結果,控制注漿壓力,漿料參數出現變化的情況。

3.3 變形缺陷的改進對策

變形缺陷的改進對策有:①對漿料配方成分進行分析,根據分析結果及產品變形情況,調整漿料塑性及熔劑性原料比例。②根據高壓泥漿吸漿速度的測試情況及生產出坯厚度狀況,調整高壓注漿吸漿時間,并增加坯體吸漿厚度。③根據出坯軟硬情況,評估坯體調整坯體的鞏固氣壓及鞏固時間,以達到要求的坯體硬度。④青坯出坯后預變形,調整人工及治具等預變形操作,使之符合要求。⑤青坯開孔前,手感或者采用硬度計測量坯體硬度,坯體夠硬后進行開孔等。

3.4 坯臟、坯粉缺陷的改進對策

坯臟、坯粉缺陷的改進對策有:①制定相應的管理制度,對高壓漿缸定期檢查及雜質清理。②高壓模具上漿前,采用工具將上漿管理口邊緣的干泥清理干凈,避免上漿時落入泥漿中去。③改進開孔工具及開孔手法,采用鋒利斜面空心開孔器旋轉開孔,將開孔余泥通過開孔器取出。④青坯噴釉前,對表面和水道等位置進行吹塵,清理空腔位置殘存的泥渣等。⑤青坯上釉前,檢查施釉面是否粘附有泥渣等,對有雜質粘附及時進行處理。

3.5 坑包缺陷的改進對策

對生產用模具定期檢查,發現磨損影響到產品燒成質量的,及時予以處理。

3.6 磕碰缺陷的改進對策

磕碰缺陷的改進對策有:①青坯輕拿輕放。②施釉前,對青坯的施釉表面進行檢查,發現凹痕、裂紋、殘缺等,進行隔離處理。

3.7 分層缺陷的改進對策

分層缺陷的改進對策有:①評估調整漿料中電解質用量。②評估合格率,適當增加漿料中石英等瘠性原料的配比,提升坯體成形速度。③適當增加高注時間,減少雙面成形位置的坯體的致密度等。

3.8 尺寸不良的改進對策

尺寸不良的改進對策有:①高壓漿料配方進行調整。②窯爐裝車密度、產品稀釋率、釉面光澤度和燒成制度進行分析,產品稀釋率、尺寸變小時,考慮增加裝車密度、降低燒成溫度3～8℃。③定期檢查模具孔位標識是否清晰、開孔用治具磨損等,進行修正或者更換。④教育培訓成形工,掌握開孔技巧。筆者就衛生陶瓷產品在生產過程中的注漿成形環節中的技術問題做出了相關的概述,分析總結了在生產現場可能引起注漿成形缺陷的種種原因,并提出了切實可行的解決方法,希望相關從業人員在遇到類似問題時可以快速有效地解決,提高衛生陶瓷產品半成品的質量,進而提升最終產品的質量。