真空滅弧室陶瓷管殼卡口研制

黃潤志 劉 峰

湖南省陶瓷研究所 醴陵 412200

歷年來，陶瓷系列產品在生產過程中都面臨著產品變形的問題。不論是日用瓷、藝術瓷、電瓷及工程陶瓷，解決產品在生產過程特別是燒成過程中產品的變形，提高產品的質量，都是各工藝控制技術人員必須面對的工作。特別是真空滅弧室陶瓷管殼（以下簡稱真空管），其產品內外徑、平行度、產品圓度等尺寸要求高、公差小，不同批次產品的規(guī)整度、一致性都有很高的要求。所以真空管產品變形量的大小將直接影響到產品的質量及合格率。為控制真空管產品在燒成過程中的變形，借鑒其他陶瓷產品的生產經驗。確定利用卡口將真空管產品兩端面卡住，防止產品變形。就此問題，我們進行了一系列的工藝試驗。從卡口的器型、厚度、工藝參數的確定及原材料的使用等幾方面進行研究。目前基本解決了真空管產品變形的問題，能達到真空管使用方的基本要求。

一、卡口器型的確定

卡口的作用，主要是在真空管燒成收縮過程中，能否有效的克服燒成窯爐溫差、產品收縮不均勻而造成的產品變形，所以卡口的形狀及卡口在燒成過程中與真空管的燒成收縮是否一致是兩個關鍵的因素。

首先，根據真空管產品生產的等靜壓的生產工藝，在真空管的生產過程中，同步生產比真空管內徑小5～10mm的卡口管殼產品。再利用普通車床將卡口管殼修成一定的形狀，形成卡口環(huán)，如圖A

如圖A

由于生產工藝一致，那么卡口的收縮將與真空管產品的收縮一致，不會使真空管產品在燒成過程中形成向內或向外的喇叭口。但在實際生產試驗中，發(fā)現卡口環(huán)自身在燒成過程中會產生較大的變形，從而造成了真空管產品的二次變形，產品質量及合格率得不到保證。

其次，在卡口環(huán)試驗后，按上述工藝，壓制了一批實心的卡口產品，同樣利用普通車床將其修成一定的形狀。如圖B：

如圖B

這樣既防止了卡口產品自身的變形，又能有效的控制真空管產品的變形，達到滿意的效果。在實際試驗過程中，發(fā)現真空管產品在燒成收縮這個過程里，由于燒成窯爐上下存在一定的溫差，真空管上下端面的卡口有收縮不一致的現象。造成真空管產品內外徑或向外凸、或向內凹，產品的垂直度和平行度達不到產品的要求，且卡口產品由普通車床修成，工作效益不高，卡口相對成本也較高。

在上述試驗在生產實際過程中所出現的一些問題，通過參考電瓷、日用瓷等其他一些陶瓷產品在生產中所采取的一些防止產品變形的辦法，決定改變一下卡口的生產工藝。采取干壓一次性成型的辦法生產卡口，提高卡口的生產效益。于是設計出如下幾種卡口的形狀，逐一進行試驗：（如圖C）

如圖C

上述卡口形狀通過多次試驗，得出了一些數據，也產生了一些結論：1號卡口在試驗中存在多個不利的因素。①：由于整個卡口呈圓弧形，在實際裝燒操作中，操作員工很難將卡口水平放置，由于卡口的作用，造成真空管產品在燒成收縮過程中收縮不一致，導致產品的變形量加大，合格率降低。②：由于重力作用，上卡口會在收縮過程中存在下墜的現象，無法和真空管產品形成同步收縮，并形成一種向外的撐力，造成真空管產品形成外趴的喇叭口。如圖D

如圖D

真空管產品的垂直度和平行度均達不到產品的要求。1號卡口無法滿足真空管生產的需要。2號卡口在試驗過程中，雖然解決了1號卡口在試驗中所出現的第一種情況，但同樣由于重力的作用，在燒成過程中上卡口會出現一種向內凹的形狀，如圖E：

如圖E

同樣造成真空管產品向外的喇叭口，真空管產品的垂直度和平行度達不到要求。不能滿足真空管的生產的需求。

3號卡口在試驗中，不僅存在和1、2號卡口同樣的問題，而且由于其形狀卡口處的角度為90度，在成型過程中，由于應力的作用，在卡口產品出模時卡口處出現大量的裂紋?？诋a品生產合格率極低，不能滿足生產所需。

4號卡口的角度為135度，其在試驗中，上卡口在燒成收縮后與真空管產品形成了如圖F形狀：

如圖F

不僅解決了1、2、3號卡口由于收縮及重力作用所造成真空管產品的缺陷，還恰到好處的卡住了真空管產品兩端面，有效的控制住了真空管產品的變形。且下卡口也同樣起到了控制真空管產品下端面的收縮。

5號卡口的角度在165度以上，在試驗過程中，上卡口和4號卡口一樣，基本可以控制住真空管產品上端面的變形，但由于角度太大，在實際生產試驗過程中，逢中裝燒不好控制，如不能逢中裝燒，在產品燒成收縮過程中，會出現卡不住產品的情況，特別是下卡口，有時會出現如圖G情況：

如圖G

造成真空管產品的傾斜，產品變形量增大，甚至倒塌形成倒窯等現象。

通過一系列試驗，綜上所述，最終通過試驗及在生產中是實際效果。確定了以4號卡口為最佳卡口器型。其可以有效的控制住真空管產品在燒成過程中的收縮變形。滿足真空管產品的生產及尺寸要求。

二、卡口厚度的確定

在試驗過程以及生產過程的實際才做中。發(fā)現卡口的厚度對真空管產品在燒成收縮過程中會形成一定的影響。

卡口在成型過程中，如果過厚的話，其在燒成過程中收縮會有所增大，在產品燒成過程中，上卡口收縮過大達不到卡住真空管產品上端面的效果，下卡口同樣收縮過大。由于真空管產品的收縮小一些，加上重力作用，下卡口會拖動真空管產品向內收縮，使真空管產品形成內縮。如圖H：

同樣如果卡口過薄的話，收縮會有所減小，在燒成收縮過程中，上卡口和下卡口形成了同樣的問題，由于比真空管產品的燒成收縮小，在收縮過程形成牢牢考口真空管產品并造成向外的一種撐力使真空管產品兩端面都形成喇叭口，如圖F：

如圖F

通過對卡口產品多次的試驗及所產生的實際效果，最終確定卡口的厚度應在8～10mm之間，生產的卡口控制真空管的效果最佳。

三、工藝參數的確定

由于卡口產品所實行的干壓成型而真空管實行的等靜壓成型，其生產工藝存在一定的差異，同時由于窯爐在燒成過程中，爐膛上下存在一定的溫差，真空管產品上下端面的收縮也存在一定的差異，所以在卡口生產過程中，上下卡口的壓力及收縮都會有所不同，根據真空管產品的大小，高度確定相應的生產工藝參數。

1、壓力確定，根據干壓的壓力單位與等靜壓的壓力單位進行換算，基本公式為；

干壓壓力×壓機柱塞面積 / 卡口模具面 等靜壓壓力

一般情況下，卡口生產壓力應等于或弱小于真空管產品的成型壓力，以達到最佳效果。

2、根據窯爐爐膛上下溫差的大小，適當調整上下卡口的生產壓力，使上下卡口的收縮和同型號的真空管產品收縮一致，由于真空管上端收縮一般比下端收縮要大一些，所以上卡口的生產壓力要比下卡口的生產壓力略小，使上卡口的收縮比下卡口略大，達到與真空管產品上下端面收縮一致。

四、粉料確定

因卡口生產需要大量的粉料，為節(jié)約卡口生產成本，對真空管在生產過程中所產生的洗塔料，管殼料及回收料進行了大量的卡口生產試驗，最終確定成型后真空管修坯過程中所產生的修坯回收料所生產的卡口產品能達到真空管生產過程中所要求的各卡口的工藝要求，滿足產品要求。

通過上述幾方面的多次試驗，形成了卡口生產的一整套完整的生產工藝。基本解決了真空管生產過程中的變形問題。使真空管產品在生產過程中能達到其各項工藝及尺寸指標的要求。