陶瓷成型用塑料模具的研究報告
/ 2021/6/5 13:41:09
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塑料模的耐磨性、耐水性、耐溫性以及壓縮強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度等物理力學(xué)性能明顯優(yōu)于石膏模。本文以7%'圓盤
模具為例探討塑料模的主要組成、成型工藝及其性能和應(yīng)用。
技術(shù)要求：陶瓷模具的基本要求是強(qiáng)度高，硬度大;具有較高的流體滲透性，產(chǎn)生滲透性的連通氣孔尺寸小且分布均勻，以阻止?jié)裾惩翑D入而堵塞并具有光滑的表面。
陰影為任意粉粒ai和a2的熔3。糊唄塑料粉料燒結(jié)成型示意。塑料原料的選擇陶瓷成型模具用塑料材料首先必須是粉末狀，粉料盡可能是球體，形狀規(guī)整，否則表觀密度不均，形成的空隙不均勻，透過性不佳。其次粒徑應(yīng)在0.01mm~0.2mm之間，粒徑太小，則形成的空隙過小，限制了透過性;粒徑太大，則制品密度難均衡，氣孔尺寸較大，易堵塞，表面不很光滑。另外形狀和尺寸分布應(yīng)盡量均一，絕大多數(shù)粉料應(yīng)能通過100目篩，80%以上的粉料通過200目篩，這樣有利于形成空隙均勻的制品。最后熔流性要低，熔體流動速率太高，模具表面的粒子受熱易熔化和熔結(jié)，內(nèi)部粒子因傳熱慢而仍未熔，保持原松散的粉體狀，影響空隙的形成及均勻性，強(qiáng)度差;熔體流動速率也不能太低，否則所需加熱時間長且有降解的危險。
助劑的選擇：處理劑樹脂的疏水性使塑料模不能像石膏模一樣有很好的吸水性，嚴(yán)重影響常壓旋坯成型時泥坯的順利脫模，因此選用活性處理劑對樹脂進(jìn)行預(yù)處理，以賦予親水性。
塑料模預(yù)處理前后的吸水性項目未加活性處理劑加活性處理劑(0.4%，質(zhì)量)吸水率/%2熱穩(wěn)定劑塑料處于長時間高溫受熱過程，需要加入熱穩(wěn)定劑，以防塑料分解變色而導(dǎo)致模具強(qiáng)度下降、表面性能差。
加穩(wěn)定劑前后的制品性能項目未加穩(wěn)定劑加穩(wěn)定劑(6%，質(zhì)量)彎曲強(qiáng)度/MPa壓縮強(qiáng)度/MPa表面有較多溝槽表面無明顯變化表面黑色，粗糙本色，光滑3填料塑料導(dǎo)熱率很低，使模具壁面與內(nèi)部密度不均，孔隙大小不一，溫差大60°C)，強(qiáng)度不高，而且燒結(jié)時間高3加入能長時間保持熱量的細(xì)磨填料，依靠熱處理時粉料本身吸收的熱量燒結(jié)，燒結(jié)時間縮短30~45h，強(qiáng)度提高15%~30%，空隙均勻，透過性好，而且降低了加熱時的線膨脹值。但應(yīng)控制加入量和均勻性，以防阻塞空隙而失去透過性，加入量以10%~15%為佳。
填料對試樣線膨脹率的影響加熱溫度、粉料試樣線膨脹、未加填料粉料、加填料粉料。燒結(jié)工藝的控制，燒結(jié)溫度和時間的控制填料含量與空隙率的關(guān)系溫度以上。燒結(jié)溫度越高，時間越長，形成的熔結(jié)面強(qiáng)度越大，制品的強(qiáng)度就越高，但同時要考慮塑料的熱穩(wěn)定性。由于塑料的熱導(dǎo)率、熱擴(kuò)散系數(shù)很低，粘度又高，加上粉料間存在空隙，所以溫度及熱量在物料中傳遞速率很低，造成各部分溫度不均勻。如果片面地升高溫度或升溫太快，制品內(nèi)外層溫差大，內(nèi)層物料溫度比外層溫度要遲后達(dá)到要求，將造成產(chǎn)品密度和空隙分布不均勻，并隨升溫速率的提高而更加明顯。當(dāng)外層溫度已達(dá)到要求時而內(nèi)層溫度仍較低，甚至保持原松散的粉體狀;若繼續(xù)加熱，當(dāng)內(nèi)層溫度達(dá)到要求時，外層溫度已很高，使外層粉料已熔合而失去空隙，沒有透氣性，還容易引起降解;溫差過大還造成各部分膨脹不均勻，使制品產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，甚至出現(xiàn)裂紋，力學(xué)強(qiáng)度下降，所以升溫速率必須正確控制(見燒結(jié)溫度制品大小升溫速率廠C"h-保溫時間直徑80mm，厚度35mm直徑60mm，厚度20mm3.4.2燒結(jié)時壓力的控制施加壓力促使粘流狀粉料間熔合以達(dá)到最佳的接觸面積，有助于提高力學(xué)性能，控制制品密度和空隙。
壓力盡量均勻，則形成的空隙均勻;壓力不能過高，否則制品密度過大，空隙太小，透氣性下降，也可能內(nèi)應(yīng)力增加，易開裂;壓力不能過小，否則制品內(nèi)部結(jié)構(gòu)不緊密，力學(xué)性能較差。在定量的塑料粉料均勻地加入模腔后，加壓過程中要進(jìn)行放氣，最后保壓一段時間，再緩慢卸壓以防壓力解除后物料回彈而產(chǎn)生裂紋。由于燒結(jié)是在型腔一定的密閉金屬模具內(nèi)進(jìn)行，所以壓力大小及均勻性與塑料粉料加入量及均勻性直接相關(guān)，制品密度和空隙以及強(qiáng)度實際受塑料粉的加入量及均勻性的影響。
燒結(jié)成型冷卻的控制塑料導(dǎo)熱性差，冷卻過快，制品內(nèi)外冷卻不均，內(nèi)部易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，可能造成收縮和裂縫，彎曲強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度等力學(xué)性能比應(yīng)有的數(shù)值低，而過慢的冷卻往往收縮一般快速冷卻制品性好，收縮率小，而拉伸強(qiáng)度低;緩慢冷卻制品拉伸強(qiáng)度大，表面硬度高，耐磨，但收縮大，對尺寸精度要求高的制品應(yīng)在模內(nèi)受壓冷卻。
性能對比我們測試了塑料模和石膏模的性能，塑料模綜合性能明顯優(yōu)于石膏模。
項巨塑料模石膏模彎曲強(qiáng)度干態(tài)濕態(tài)壓縮強(qiáng)度干態(tài)濕態(tài)耐磨性。僅現(xiàn)拋光效果，不影已磨出深槽，吸水性周期)響吸水性下降使用溫度廠C吸水率，氣孔直徑，表面光滑，不易劃傷光潔，易劃傷使用次數(shù)，次氣孔率，質(zhì)量。工業(yè)應(yīng)用，圓盤塑料模進(jìn)行了工業(yè)應(yīng)用試驗，表明塑料模代替石膏模的新材質(zhì)研究是成功的，它具有如下優(yōu)點，是石膏材質(zhì)無法比擬的。
模具強(qiáng)度高，耐磨性好，試用500次后模面完好如新，預(yù)計使用壽命比石膏模高7倍以上。因而可提高設(shè)備利用率減少換模次數(shù)和工時消耗，提高生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本。
由于氣孔通暢，真空吸模時增強(qiáng)了對泥坯的吸附能力，可消除石膏模因新舊或干濕不一產(chǎn)生成型花底缺陷，而且可降低滾頭成型溫度，節(jié)約電耗，相應(yīng)地提高了成品率和產(chǎn)量。
由于耐磨性好，模面光潔，可克服和減少石膏模常見的斑點、熔洞、疙痕、滾壓釉等坯面缺陷，提高產(chǎn)品質(zhì)量，而且可以簡化精坯工藝，降低勞動強(qiáng)度，提高生產(chǎn)率。
石膏模在最初幾次澆注后表面就變得粗糙且分解，而塑料模則完好如初。
塑料模坯與石膏模坯質(zhì)量對比項目塑料模坯石膏模坯一級率、二級率、出口率、滾壓釉、無缺陷疙痕、無坯變形率。采用塑料燒結(jié)成型法可制作符合要求的高強(qiáng)度、耐磨、耐水、耐溫及透過性好的塑料陶瓷模具。
塑料燒結(jié)成型法制作陶瓷模具的關(guān)鍵是塑料材料的選擇以及工藝過程中溫度、時間、壓力、冷卻的控制。
性能測試和工業(yè)應(yīng)用表明塑料模的耐水性、耐溫性及壓縮強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度等物理力學(xué)性能，特別是耐磨性明顯優(yōu)于石膏模，更適合長久性和耐高壓性的陶瓷模。
