简单论述滚压成型工艺的５个问题
滚压成型是一项新工艺,我国在二十世纪七十年代普遍推广了滚压成型。在推广过程中,解决了许多在刀压成型法中所没有碰见过的问题,基本上掌握了这种成型方法的规律。现就以下几个问题进行论述。
(1)滚压成型对泥料的要求
无论哪一种成型方法对泥料都有一定的要求。从可塑法成型来说,主要是对泥料的可塑性和含水率的要求。那么,滚压成型对这两个方面有何要求呢?在滚压成型过程中,从滚头和泥料的运动来说,既有滚动又有滑动;从泥料受力的情况来说,除受到压延力的作用外,滚压时泥料受压力较大,泥料是均匀延展开的,不象刀压成型那样只受型刀压挤和刮削时的剪切力作用。从这个角度来说,滚压成型对泥料的可塑性要求就不那么太严格。一般说来,较之于刀压成型,泥料可塑性可以低些,含水率也要小些。若可塑性太差,加上水分少,滚压时易开裂,毛坯破损多,模型也易损坏;若可塑性太强,水分又多,则有可能粘住滚头,坯体亦易变形。
滚压成型对泥料的要求,具体地说和阳模滚压还是阴模滚压,冷滚压还是热滚压等有关。另外,还取决于制品的大小。一般说来,阳模滚压较之阴模滚压,要求泥料可塑性强些,含水率低一些。冷滚压较之热滚压,泥料可塑性应强些,含水率可低一些,而热滚压对泥料可塑性和含水率要求并不是那么太严格,适应范围较宽。成型小件及深腔制品时,泥料含水率可高些;反之,泥料含水率则应低一些。
(2)滚压过程的要求
首先我们谈谈什么是滚压过程。它是指从滚压头开始接触泥料至离开坯体表面那一瞬间止这一段过程,称为滚压过程,其余为滚压头空转时间。就滚压一只毛坯来说,滚压过程所经过的时间很短,一般只有几秒钟。就在这样短的时间里,滚压过程各个阶段对压泥的要求并不相同。滚压头从开始接触泥料至定压前我们称它为压泥阶段(或叫排泥阶段)。这个阶段滚压头的动作要轻,压泥速度要适当,一般以6~7毫米/秒为宜。若动作太重或压泥速度过快都会压坏模型,或引起“鼓气”;若下压太慢,泥料容易粘住滚头。接着泥料进入定压阶段,就是说泥料已压至所要求厚度(即毛坯厚度)的阶段,同时使毛坯表面光洁并使少量余泥继续排出。这一阶段要求滚压头动作重而平稳。泥料受压时间要适当,一般以2~3秒钟为宜(主轴转速快者取下限,主轴转速慢者取上限)。最后是滚压头抬离坯体至完全脱离的某一瞬间要求应缓慢减轻泥料所受的压力,以消除残余应力。
(3)阳模滚压与阴模滚压
按照石膏模型的凸凹来分,有阳模滚压和阴模滚压的不同。所谓阳模滚压是指石膏模为凸型,其工作面为坯体的内形,而滚压头滚压其外形的一种方法,所以又叫外滚。这种方法适用于成型浅式宽口器皿(如盘、碟等)及坯体内表面有花纹的制品。而阴模滚压恰恰相反,石膏模为凹型,其工作面为坯体的外形,而滚压头滚压其内形的一种方法,所以又叫内滚。这种方法适用于成型深式且口径又小的制品(如杯、碗等)。
阳模滚压的最大优点,就是成型后的毛坯可以在比较干燥的条件下进行脱模。这样比阴模滚压的毛坯在半干状态下脱模变形要小,同时成型后的坯模可不必翻模,直接送去干燥。但阳模滚压的主轴转速不能太快,要求泥料的可塑性较之于阴模滚压要好一点,便于泥料展开,同时不致因离心力作用把泥料甩离模型。另外,用阳模滚压大件制品时,往往需要将泥料预压(或叫筑模),使其在滚压时易于下弯和延展开来,而且可改善坯体的结构。阴模滚压的主轴转速可以快些,这样,在相同的压坯速度下增加了毛坯的定压次数,对提高制品质量有好处。但为了防止坯体变形,常将带坯的模型倒转放置送去干燥。
(4)冷滚压与热滚压
按滚压头加热与否可分为冷滚压和热滚压。冷滚压是指滚压头在常温下操作。滚压头无须加热,结构比较简单,可用铸铁、钢或塑料制作滚压头。热滚压是指成型时将滚压头加热到一定温度,一般以100~120°0为宜。这种加热了的滚压头接触泥料时,滚压头与坯泥表面之间产生一层蒸汽薄膜,使泥料不会粘滚头,滚压面也光滑。如加热温度过高,泥料表面快热变干,坯体表面会出现麻点;如果温度过低,不足以产生蒸汽薄膜,有可能出现粘滚头的现象。显然,滚压头与坯泥之间产生蒸汽膜的情况与泥料含水率大小亦有一定的关系。但热滚压需要加热滚压头和控制温度的装置,而滚压头又只能用金属来制造。因此,从滚压头的设计、制造、维修、操作条件以及电耗等观点看,如果泥料性能允许的话应尽可能采用冷滚压而不用热滚压。
(5)转速与转速比
这里介绍的转速主要是主轴转速与滚头转速以及它们之间的关系—转速比。这对滚压成型的制品质量和产量有着直接的影响。大家都知道,石膏模具有强烈的吸水性能,致使泥料在滚压过程中含水率逐渐降低,以便稍经干燥脱出毛坯。若主轴转速比较慢,则泥料压延的速度就慢;如果慢到泥料还没有来得及铺满模型,而由于石膏模的吸水能力,使泥料各部分含水率不均匀的话,就无法继续成型。因此,主轴转速必须有一个“成型转速”,这个“成型转速”就是使泥料迅速压延开来铺满整个模面得以成型。那么,这就耍求缩短压泥时间,加快压泥速度,即要把主轴转速提高到“成型转速”以上才能成型制品。
另外,我们还知道,泥料并不是真正的塑性体,还具有少许的弹性。滚压成型时,如定压次数少,滚压头抬离毛坯后,泥料会有稍许的弹起,致毛坯结构不很致密,且表面也不光洁。若抬离过快,还会产生“牛舌头”。为了在短时间内对泥料多次加压,就要提高主轴转速。例如,定压时间两秒钟,主轴转速为300转/分,即每秒钟5转,那么毛坯在两秒钟的定压时间内被滚压10次。如果主轴转速增加到600转/分,即每秒钟10转,同样在两秒钟的定压时间内,毛坯则被滚压20次。这说明了在相同的定压时间内,提高主轴转速可以增加坯泥的滚压次数,从而使毛坯的结构更为致密,表面也比较光洁。再则,提高主轴转速,在符合要求的定压次数条件下,又可以缩短定压时间,因此还能提高设备的产量。