日用陶瓷高壓注漿機流體系統(tǒng)的分析

方長福

（景德鎮(zhèn)陶瓷大學，景德鎮(zhèn) 333403）

日用陶瓷高壓注漿機流體系統(tǒng)的分析

方長福

（景德鎮(zhèn)陶瓷大學，景德鎮(zhèn) 333403）

通過高壓注漿成形理論、工藝、機械結構等各方面的分析，對高壓注漿機輸漿、高壓注漿、清洗、真空等系統(tǒng)做了認真細致的研究，設計出合理的、能保證產品品質注漿機氣液系統(tǒng)。實現(xiàn)了設備的自動化，改善了工作環(huán)境。

高壓注漿機；氣液系統(tǒng)；自動化

1 前言

陶瓷注漿成形法，它適用于生產器形復雜且不規(guī)則、外形尺寸要求不很嚴、薄壁的陶瓷制品。在傳統(tǒng)陶瓷工業(yè)中，注漿成形已有200余年歷史，基本方法是將陶瓷泥漿注入具有良好吸水性能的石膏模具中而得到陶瓷坯體的一種方法。它是采用石膏模具本身的毛細管吸附力，或在低壓力下吸收泥漿中的水份，形成具有一定形狀與強度的坯體。這種成型工藝生產效率低，模具壽命短，勞動強度大，操作環(huán)境差，坯體水份含量高、強度低，干燥收縮大，產品易發(fā)生變形，成坯質量難以保證，陶瓷產品很難提高檔次，從而嚴重阻礙了陶瓷生產的發(fā)展。陶瓷高壓注漿成形是依靠提高入模泥漿壓力加速水分擴散，使坯體更加致密。雖能采用高壓注漿成形技術生產的產品，其特點較低壓注漿有較高的效率，且坯體致密度好，強度大，干燥收縮率小，成品質量高。但高壓注漿機、產品模具的成本也高，整個設備的結構強度也大，為提高自動化程度各控制系統(tǒng)也十分復雜，因此本文有必要對氣液流體系統(tǒng)進行分析和研究。

2 陶瓷高壓注漿成形機簡介

根據高壓注漿成形主要工藝過程，陶瓷高壓注漿機必須有合模、鎖模、上漿、注漿、卸壓、開模、脫坯、模具清洗的循環(huán)操作過程。據此確定其主要技術參數(shù)如下：

壓縮空氣壓力：0.7～0.8 Mpa（工業(yè)氣源）氣動隔膜泵流量：40 L/min

上漿壓力：＜0.6 MPa

輸漿增壓隔膜泵供漿能力：4 L

3 高壓注漿成形機氣液系統(tǒng)研究

3.1 液壓系統(tǒng)分析

陶瓷高壓注漿機成形模具的開、合模動作主要由液壓系統(tǒng)完成，其過程包括合模、鎖模、注漿、卸壓、開模。由于動作的速度不同，液壓缸必須要實現(xiàn)快進、慢進、快退等動作，所以液壓系統(tǒng)供油方案必須考慮，可采用高低壓泵組，也可采用恒功率變量柱塞泵向系統(tǒng)供油，不管采用那種方案，都需液壓泵站。有泵站就存在泄漏、噪音，使工作環(huán)境惡劣。本機采用一種新穎結構，模具的開合由機械裝置完成，開合模速度控制可采用調速電機，方便控制。鎖模和高壓注漿過程液壓系統(tǒng)由氣驅液體增壓泵提供，氣驅液體增壓泵可提供高壓或超高壓液壓系統(tǒng)，適用于高壓注漿成形循環(huán)過程的鎖模和注漿，且無需液壓泵站，很好的解決了上述問題。根據鎖模和注漿所需不同的壓力，可選用了兩個不同增壓比氣驅液體增壓泵為兩個系統(tǒng)提供動力。系統(tǒng)原理如圖1和圖2所示，其中圖1中的1、10為增壓泵，2為電磁閥，3為壓力表，4為壓力傳感器，5為鎖模缸，6為油箱，7為先導式溢流閥，8為單向節(jié)流閥，9為單向閥，11為電磁閥，12為壓力傳感器，13為壓力表，14為隔膜泵，15為節(jié)流閥。

圖1 鎖模液壓系統(tǒng)原理圖

圖2 高壓注漿液壓系統(tǒng)原理圖

3.2 泥漿系統(tǒng)分析

上漿過程由于上漿壓力＜0.6 Mpa，可直接由氣動隔膜泵供漿，動力為工廠氣源?？紤]到泥漿的性能及流動性，對泥漿的溫度進行適當控制，增設加熱保溫裝置。泥漿系統(tǒng)原理圖如圖3所示，其中16為球閥，17為氣動隔膜泵，18為加熱裝置，19為氣控二位二通泥漿閥，20為二位五通電磁閥。

圖3 泥漿系統(tǒng)原理圖

3.3 清洗、真空系統(tǒng)分析

由于注漿過程是連續(xù)的，結合模具的特性，對模具的保養(yǎng)必不可少。供水回路的主要作用是對注漿模具進行洗滌和保養(yǎng)。一條是直接接通模具，通過球閥控制水路的通斷。另一條是接通注漿回路，可清洗注漿回路的裝置和管道，避免泥漿管道的堵塞。水源為公共水源即可。

壓縮空氣的壓力為0.7～0.8 Mpa，為工廠公共氣源。經過系統(tǒng)各過濾器、調壓器和控制閥對其調節(jié)和控制達到符合使用的目的。其主要作用有：

（1）是整個機器的動力源，清潔節(jié)能。

（2）與模具和模腔相連，促使成型后的胚體順利脫模、模具內的水分得以排出，且有利于下次胚體的形成和硬化。并對模具進行清潔保養(yǎng)。

真空回路與模具相連接。此回路在成形前已開始運行，可吸除附模具中的氣體和附著在模型面上的水，以防模具內的泥漿發(fā)生分離，保證注漿質量。另外它還為脫坯提供吸附力。

圖4 水氣系統(tǒng)原理圖

上述三系統(tǒng)有時是獨立工作，有時他們又是相關聯(lián)的。在對模具清潔保養(yǎng)三系統(tǒng)既可單獨作用，又能聯(lián)合作用，保養(yǎng)效果會更好。系統(tǒng)原理圖如圖4所示，其中21為單向閥，22為氣壓調節(jié)器，23為二位二通電磁閥，24為模具。

3.4 其他系統(tǒng)分析

高壓注漿機除上述主要系統(tǒng)外，還有安全系統(tǒng)、其他輔助系統(tǒng)等。

安全系統(tǒng)是在開始注漿之前，由氣動氣缸帶動安全門移動，安全門閉合由電磁閥控制，調壓閥用于調定氣動氣缸進口處的壓力。

由于合模裝置是曲柄滑塊機構，在開模瞬間處于死點，電機可能存在運行不動，所以在曲柄下端安裝一短行程汽缸，在開模瞬間頂一下曲柄以達到協(xié)作電機帶動曲柄的目的，保證開合模運轉自如。

4 結論

綜上所述，采用現(xiàn)代控制技術對高壓注漿成形機的液壓系統(tǒng)、泥漿系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、清洗系統(tǒng)（水、氣），實現(xiàn)自動化控制，使各系統(tǒng)相互緊密聯(lián)系，自動化水平大大提高，減輕了勞動強度。由于無需液壓泵站，機器結構更緊湊，工作效率更高，能量消耗低，降低了噪音改善工作環(huán)境。

[1]張勇,彭悅.高壓注漿成形工藝步驟及參數(shù)確定原則的探討[J].中國陶瓷,2000,36(2):16-18.

[2]王蕓生.衛(wèi)生瓷高壓注漿成形機液壓系統(tǒng)分析 [J].液壓與氣動,2001(2)：25-27.

[3]李家駒.日用陶瓷工藝學[M].武漢工業(yè)大學出版社,2005.

[4]方長福,吳南星.日用陶瓷高壓注漿機液壓系統(tǒng)的研究[J].機床與液壓,2011,39(20)：84-85.

The Hydraulic System of High-Pressure Grouting Machine for Domestic Ceramics

FANG Chang-fu
(Jingdezhen Ceramic Institute,Jingdezhen,333403,China)

This work analyzes the formation,processes,and machine of grout and investigates the systems of transport,casting,cleanup,and vacuum.The pneumatic and hydraulic systems for a grouting machine is designed to meet requirement for automation.

High-pressure grouting machine;Pneumatic and hydraulic systems;Automation