[科普中國]-注漿成型

注漿成型，就是指選擇適當(dāng)?shù)慕饽z劑(反絮凝劑) 使粉狀原料均勻地懸浮在溶液中，調(diào)成泥漿，然后澆注到有吸水性的模型(一般為石膏模) 中吸去水分，按模型成型成坯體的方法。這種方法常用于制造形狀復(fù)雜，精度要求不高的日用陶瓷和建筑陶瓷。1

基于多孔石膏模具能夠吸收水分的物理特性，將陶瓷粉料配成具有流動(dòng)性的泥漿，然后注入多孔模具內(nèi)（主要為石膏模），水分在被模具（石膏）吸入后便形成了具有一定厚度的均勻泥層，脫水干燥過程中同時(shí)形成具有一定強(qiáng)度的坯體，此種方式被稱為注漿成型。

概念注漿成型是陶瓷工藝雕塑廣泛使用的一種成型方法。它有很多優(yōu)點(diǎn)，主要是：能使陶瓷工藝雕塑品的坯眙造型比較規(guī)整，同時(shí)能較純正地保持陶瓷雕塑造型的原樣；雕塑眙壁輕薄而均勻，持拿移動(dòng)輕便省力；成型操作技術(shù)較易掌握，有利于批量復(fù)制；成形周期較短，原材料消耗較少，成本較低。但也有不利之點(diǎn)，如胎壁質(zhì)松易碎，不易成型較大體和造型變化過于復(fù)雜的雕塑整體造型；模具要求精度較高、翻制較繁等。不過，這種成型方法不僅以其多種優(yōu)點(diǎn)而為陶瓷工藝雕塑生產(chǎn)所普遍采用，尤以其有利“保持原樣”這一點(diǎn)而為陶瓷工藝雕塑生產(chǎn)企業(yè)所看重。2

原理一般的注漿成型是基于多孔石膏模吸收水分的特性，其注漿過程基本上可分為三個(gè)階段。

從泥漿注入石膏模后模壁吸水開始到形成薄泥層為第一階段。此階段的成型力為石膏模的毛細(xì)管力，即在石膏模毛細(xì)管力的作用下開始吸收泥漿中的水，使靠近模壁的泥漿中的水、溶于水中的溶質(zhì)及小于微米級(jí)的坯料顆粒被吸人石膏模的毛細(xì)管中。由于水分被吸走，泥漿中的顆?；ハ嗫拷?，形成最初的薄壁層。

薄壁層形成后，泥層逐漸增厚直到形成注件為第二階段。在此階段中，石膏模的毛細(xì)管力仍繼續(xù)吸水，薄壁層繼續(xù)脫水。同時(shí)，泥漿內(nèi)水分向薄壁層擴(kuò)散，通過泥層被吸入石膏模的毛細(xì)孔中，其擴(kuò)散動(dòng)力為水分的濃度差和壓力差。此時(shí)泥層就像濾網(wǎng)，隨著泥層逐漸增厚，水分?jǐn)U散的阻力也逐漸增大。當(dāng)泥層增厚到所要求的注件厚度時(shí)，將余漿倒出，形成了雛坯。

從雛坯形成到脫模為收縮脫模階段，即第三階段。由于石膏模繼續(xù)吸水和雛坯表面水分開始蒸發(fā)，雛坯開始收縮，脫離模型形成生坯，當(dāng)坯體具有一定強(qiáng)度后即可脫模。

在生產(chǎn)中一般要求注漿成型的時(shí)間盡可能短些。從注漿過程可知，成坯時(shí)間的長短與泥層的形成速度有關(guān)。從實(shí)驗(yàn)中得知，坯體泥層形成的厚度與成型時(shí)間的平方根成比例。泥層的形成速度主要取決于泥漿中的水在泥層中的滲濾速度，而影響滲濾速度的因素又很多。從注漿過程的機(jī)理來分析，影響滲濾速度的因素有：泥層兩面的壓力差、泥層的孔隙率和孑L隙的形狀、泥料顆粒的比表面積大小、水的黏度、相對(duì)密度和泥層的厚度等，其中泥層兩面的壓力差主要取決于模型的毛細(xì)管力(即吸水能力)和泥漿的壓力。泥層的孔隙率、孔隙形狀、泥層顆粒的比表面積大小等則取決于泥漿的組成、顆粒大小、級(jí)配和解膠劑。為此，要改變注漿的成型時(shí)間(及泥層的形成速度)可從下列幾方面來調(diào)節(jié)：

降低泥層的阻力泥層的阻力取決于其結(jié)構(gòu)，由泥漿的組成、濃度、添加物的種類等因素所決定。

泥層中塑性料含量多，固體顆粒細(xì)，易形成較致密的坯體，其滲透性差，使注漿速率降低。因此，若要加快吸漿速度，可適當(dāng)減少塑性原料的用量，泥漿顆粒可稍粗些，這對(duì)大件產(chǎn)品的注漿成型尤為重要。

在保證泥漿具有一定流動(dòng)性的前提下，減少泥漿中的水分，增加其相對(duì)密度，可提高吸漿速度。但由于泥漿濃度增加必然使其流動(dòng)性降低，這就要求選用高效解凝劑。

提高吸漿過程的推動(dòng)力吸漿過程的推動(dòng)力，主要是指石膏模的毛細(xì)管力，而石膏模的毛細(xì)管力的大小又與石膏模的滲透率有關(guān)。在制造石膏模時(shí)，當(dāng)水膏比為78：100時(shí)可制得具有最大毛細(xì)管力的石膏模。當(dāng)然，制造石膏模時(shí)的其他工藝條件也會(huì)影響石膏模的毛細(xì)管力的大小。

為提高吸漿過程的推動(dòng)力，還可采用增大泥漿與模型之間壓力差的方法來達(dá)到。這就是生產(chǎn)中常采用的壓力注漿、真空注漿和離心注漿等方法。

提高泥漿與模型的溫度因?yàn)樗酿ざ入S溫度升高而下降，泥漿黏度也因而降低，流動(dòng)性增大。實(shí)驗(yàn)證明，若泥漿溫度為35～40℃及模型溫度為35℃左右時(shí)，則吸漿時(shí)間可縮短一半，脫模時(shí)間亦會(huì)相應(yīng)縮短。3

步驟其完成過程可分為三個(gè)階段：

1. 泥漿注入模具后，在石膏模毛細(xì)管力的作用下吸收泥漿中的水，靠近模壁的泥漿中的水分首先被吸收，泥漿中的顆粒開始靠近，形成最初的薄泥層。2. 水分進(jìn)一步被吸收，其擴(kuò)散動(dòng)力為水分的壓力差和濃度差，薄泥層逐漸變厚，泥層內(nèi)部水分向外部擴(kuò)散，當(dāng)泥層厚度達(dá)到注件厚度時(shí)，就形成雛坯。3. 石膏模繼續(xù)吸收水分，雛坯開始收縮，表面的水分開始蒸發(fā)，待雛坯干燥形成具有一定強(qiáng)度的生坯后，脫模即完成注漿成型。

特點(diǎn)注漿成型的特點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：(1)適用性強(qiáng)，不需復(fù)雜的機(jī)械設(shè)備，只要簡單的石膏模就可成型；(2)能制出任意復(fù)雜外形和大型薄壁注件；(3)成型技術(shù)容易掌握，生產(chǎn)成本低。(4)坯體結(jié)構(gòu)均勻。

缺點(diǎn)：(1)勞動(dòng)強(qiáng)度大，操作工序多，生產(chǎn)效率低；(2)生產(chǎn)周期長，石膏模占用場地面積大；(3)注件含水量高，密度小，收縮大，燒成時(shí)容易變形。(4)模具損耗大。(5)不適合連續(xù)化、自動(dòng)化、機(jī)械化生產(chǎn)。

常用方法常規(guī)注漿成型方法：

單面注漿：泥漿與模型的接觸只有一面，稱為單面注漿。

雙面注漿：泥漿與模型和模芯的工作面兩面接觸，雙面吸水，稱為雙面注漿。

改進(jìn)的注漿成型方法：

1. 壓力注漿。對(duì)于大型的制品來說，因?yàn)橹破份^大，注漿時(shí)間就必然很長，又因?yàn)樽⒓诤?，?dāng)石膏模吸水能力不夠時(shí)，就不易干涸，多余泥漿倒出后，有時(shí)注件內(nèi)壁還很潮濕，注件容易損壞。為了加速水分?jǐn)U散，加快吸漿速度，提高注件的致密度，縮短注漿時(shí)間， 并避免大型或異型注件發(fā)生缺料現(xiàn)象，必須在壓力下將泥漿注入石膏模。一般加壓方法是將注漿斗提高，加大注漿壓力，或用壓縮空氣將泥漿壓入模型。

2. 真空注漿。泥漿中一般都含有少量空氣，這些空氣會(huì)影響注件的致密度和制品的性能(如機(jī)械強(qiáng)度，電性能等)。對(duì)質(zhì)量要求高的制品來說，泥漿要用真空處理來排除所含的空氣，有時(shí)也可將石膏模置于真空室內(nèi)澆注，這些方法都叫做真空注漿，可加速坯體形成，提高坯體致密度和強(qiáng)度。

3. 離心注漿。為提高注件的致密度，去除泥漿中的空氣。使模子作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，泥漿注入型腔后，由于離心力的作用，能形成很致密的干涸層，對(duì)于泥漿中含有的氣泡，因其較輕，當(dāng)模子旋轉(zhuǎn)時(shí)多集中于中心，而后破裂掉。石膏模放在離心機(jī)的底座上，在石膏模和底座之間襯一層塑料布，不使泥漿漏掉，塑料布下面再墊一層布。底座中間有一個(gè)凹洞，是為了在澆注完畢后把多余泥漿勺出?？杉涌煳鼭{速度，避免泥漿沉淀。

注漿成型的應(yīng)用：注漿成型是一種古老和傳統(tǒng)的陶瓷成型方法，應(yīng)用極為廣泛。凡是形狀復(fù)雜、不規(guī)則的、壁薄的、體積大且尺寸要求不嚴(yán)的器物都可以用注漿法成型。包括一般日用陶瓷類的花瓶、湯碗、菜盤、茶壺，衛(wèi)生潔具類的坐便器、洗面盆，各種形狀的工藝瓷器，還有相當(dāng)一部分工業(yè)陶瓷、特種陶瓷產(chǎn)品等。

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

李斌 - 副教授 - 西南大學(xué)