衛(wèi)生陶瓷高壓注漿成形缺陷分析及改進對策*

殷世信

(江門市東鵬智能家居有限公司 廣東 鶴山 529700)

自1914年唐山啟新瓷廠生產(chǎn)第一件現(xiàn)代衛(wèi)生陶瓷以來,制造工藝經(jīng)歷了從地攤手工注漿、低壓注漿、中壓、高壓注漿成形四個主要階段。其中,地攤手工注漿成形的工藝勞動強度大,效率低、產(chǎn)品的質(zhì)量一致性最差。

20世紀八九十年代開始的模具立式線上低壓、中壓注漿成形工藝得到廣泛地應(yīng)用,這種工藝一定程度減少模具的人工搬動、翻轉(zhuǎn)等,工人勞動強度大幅降低,生產(chǎn)效率明顯提升,產(chǎn)品質(zhì)量得到較好保證及提升。截至目前,很多衛(wèi)生陶瓷企業(yè)和復(fù)雜產(chǎn)品仍然在采用此工藝。1982年,德國道爾斯特公司和瑞士的某公司合作,首次研制成功微孔高壓樹脂的衛(wèi)生陶瓷模具,并在實際生產(chǎn)中應(yīng)用。

21世紀初,國內(nèi)機械設(shè)備廠家陸續(xù)開發(fā)出國產(chǎn)的高壓注漿成形設(shè)備,在佛山、唐山等主要衛(wèi)生陶瓷產(chǎn)區(qū)得到廣泛推廣和應(yīng)用。高壓注漿成形工藝生產(chǎn)效率較其它工藝大幅提升,產(chǎn)品外觀質(zhì)量如規(guī)整性方面也有明顯提升。眾所周知,成形工序是衛(wèi)生陶瓷生產(chǎn)環(huán)節(jié)中非常關(guān)鍵及重要的環(huán)節(jié),其在整個生產(chǎn)過程中缺陷占比在60%～70%,因此,如果高壓注漿成形工藝過程控制不當(dāng),將不同程度的影響青坯質(zhì)量,進而影響成品的質(zhì)量,如何系統(tǒng)地對高壓成形的生產(chǎn)過程工藝關(guān)鍵點進行管控,提高質(zhì)量降低成本,幫助企業(yè)提升的競爭力,也是各企業(yè)高壓注漿工藝控制過程需要解決的問題。

1 衛(wèi)生陶瓷高壓注漿成形常見缺陷類別

(1)坯裂:通常是指產(chǎn)品坯體上出現(xiàn)的裂紋,其長、寬、深尺寸不等,主要發(fā)生在產(chǎn)品的未施釉位置,如產(chǎn)品隱蔽區(qū)域、燒成時與窯具接觸的區(qū)域等。

(2)裂紋:燒成后,產(chǎn)品出現(xiàn)坯、釉裂開,呈現(xiàn)條紋狀,裂紋從釉面裂穿到坯體里面,裂紋長度、深淺不一,裂紋寬度通常在零點幾毫米到1毫米左右,主要發(fā)生在產(chǎn)品的施釉區(qū)域。

(3)棕眼:是穿透產(chǎn)品釉面的小孔眼,缺陷的主要特征是呈現(xiàn)喇叭狀,位置主要發(fā)現(xiàn)在產(chǎn)品的施釉位置,如洗凈面、可見面等。

(4)變形:是指青坯燒成后呈現(xiàn)不符合設(shè)計或者標準規(guī)范規(guī)定的形狀;主要是產(chǎn)品整體或者局部出現(xiàn)明顯歪斜扭曲、彎曲、安裝搖擺等,缺陷位置主要出現(xiàn)在產(chǎn)品的整體、安裝面、表面及邊緣等。

(5)坯粉或坯臟:是青坯燒成后粘附在產(chǎn)品表面的泥屑,其缺陷是粉狀小顆粒等,主要集中在產(chǎn)品表面、隱蔽面,以產(chǎn)品洗凈面、存水彎、孔下部等位置居多。

(6)坑包或凹凸:產(chǎn)品正面出現(xiàn)凹陷或者凸起的小包,缺陷的位置主要在產(chǎn)品的釉面、?？p位置等。

(7)磕碰:青坯產(chǎn)品因為生產(chǎn)過程中的撞擊,導(dǎo)致產(chǎn)品燒成后出現(xiàn)局部缺損等。缺陷表現(xiàn)為撞擊開裂或者殘缺,位置多集中在青坯邊緣、坯托支撐位置等。

(8)分層:青坯內(nèi)部出現(xiàn)層狀裂紋或者分離,一般出現(xiàn)在內(nèi)部的中間位置。

(9)孔眼偏差:產(chǎn)品孔眼尺寸、位置不符合,開孔角度不符合相關(guān)標準規(guī)范的要求,主要表現(xiàn)在孔眼。

(10)干補不良:成品表面因青坯修補出現(xiàn)的表面不平整、色差、裂紋等缺陷,主要集中在產(chǎn)品干補位置及四周等。

2 衛(wèi)生陶瓷高壓注漿成形常見缺陷成因

根據(jù)對高壓注漿燒成常見缺陷占比分析,坯裂、裂紋、棕眼、變形、坯臟、坑包、磕碰、分層等缺陷合計占比超過90%,筆者重點分析上述缺陷成因及改善方法。

2.1 坯裂、裂紋成因分析

坯裂、裂紋成因有:①漿料性能變化,泥漿中塑性成分減少,或者游離石英過多形成應(yīng)力集中。②漿料過篩出現(xiàn)漿料溢出或者篩網(wǎng)破損,使得石英、石灰石類原料等顆粒混入漿料中。③泥漿的陳腐時間不足,漿料性能未得到充分的均化。④漿料中水玻璃用量過多或者解膠性能太好,泥坯干燥硬化速度變快,坯體容易出現(xiàn)開裂。⑤成形排漿時間或氣壓控制不當(dāng),放漿時間過短、排漿氣壓小,造成坯體空腔存漿過多;排漿時間過長、排漿氣壓大則會造成壓縮空氣在坯體的空腔流動時間過長。此兩種情況均會導(dǎo)致泥坯出現(xiàn)內(nèi)裂,嚴重時裂紋延伸至表面等。⑥成形鞏固氣壓及鞏固時間不當(dāng),使產(chǎn)品的單面漿交接位置出現(xiàn)開裂或者裂紋。⑦泥坯粘接用的配件,與主體濕坯的水分差異,粘接漿參數(shù)性能不適宜,操作工粘接部飽滿操作手法不當(dāng)。⑧脫模后,操作工對泥坯表面、角位裂紋未認真檢查、或者對檢查出的裂紋處理不當(dāng)。⑨泥坯出坯后干燥速度不當(dāng),泥坯干燥過快等。

2.2 棕眼成因分析

棕眼成因有:①漿料原料中有機雜質(zhì)含量過高,如黑泥等原礦原料。②泥漿的攪拌不均勻、抽真空時間短、脫氣不夠充分。③注漿前,漿料溫度過高,導(dǎo)致吸漿速度增加。④注漿時,上漿壓力參數(shù)控制不當(dāng),注漿速度過快,在坯體表面形成氣泡,返修時,操作工未發(fā)現(xiàn)或處理不當(dāng)。

2.3 變形成因分析

變形成因有:①漿料配方不合理,泥漿中可塑性原料用量相對較多,硅鋁與熔劑性原料比例不當(dāng)或者配方原料中,熔劑性原料如鈉長石成分增加,導(dǎo)致燒成高溫階段,長石玻璃相隨著溫度升高導(dǎo)致液相粘度急劇下降,進而導(dǎo)致產(chǎn)品出現(xiàn)高溫變形。②泥坯吸漿時間控制不當(dāng),坯體太薄,濕坯強度下降。③成形鞏固壓力和時間控制不當(dāng),鞏固壓力偏小或者鞏固時間不夠,導(dǎo)致坯體太軟。④青坯出坯后預(yù)變形控制不當(dāng),預(yù)變形太大或者太小。⑤青坯開孔時,坯體太軟,導(dǎo)致開孔位置或者區(qū)域出現(xiàn)變形。

2.4 坯臟、坯粉的成因分析

坯臟、坯粉的成因有:①高壓泥漿罐未定期進行檢查及清理,泥漿中雜質(zhì)多,成形過程中混入漿料進入泥坯中,濕坯不易檢查出來,燒成后導(dǎo)致外觀缺陷。②高壓模具孔眼硬泥未清理干凈,合模具后跌落到模具中,成形時,進入泥坯表層等。③泥坯開孔時,孔邊緣泥粒、毛邊未處理平滑等,噴釉或者燒成時,泥粒雜質(zhì)跌落坯體表面或者釉面,形成外觀缺陷。④青坯在與運輸工具接觸粘附泥渣施釉表面。

2.5 坑包成因分析

模具磨損,內(nèi)側(cè)邊緣位置磨損,泥坯合縫位置突出一條線,泥坯打磨處理不當(dāng)。

2.6 磕碰成因分析

泥坯搬運操作不當(dāng),泥坯與泥坯之間,或與運輸工具之間出現(xiàn)碰撞,部分磕碰在工序被攔截,部分磕碰不明顯不易被發(fā)現(xiàn),而流入到燒成工序。

2.7 分層成因分析

漿料性能變化使吸漿速度變慢,高壓注漿時間未調(diào)整,導(dǎo)致泥坯中間層不夠致密,燒成后有分層現(xiàn)象。

2.8 尺寸不良成因分析

尺寸不良成因有:①漿料的收縮率、裝車的密度或者燒成曲線發(fā)生變化。②孔眼開孔印記模糊不清,開孔偏位。③開孔操作的不規(guī)范,開孔角度不符,開孔治具磨損。

3 衛(wèi)生陶瓷高壓成形常見缺陷改善對策

3.1 坯裂、裂紋改進對策

對于坯裂、裂紋改進對策有:①在漿料性能方面,適當(dāng)增加黑泥等塑性原料用量比例,同時對漿料中的石英進行分析。②使用質(zhì)量過硬的不銹鋼篩網(wǎng),做好漿料篩網(wǎng)使用前、使用中、使用后的檢查,確保完好的篩網(wǎng)投人使用,篩選不溢出,篩網(wǎng)破損及時更換,必要時對泥漿重新過篩。③做好泥漿的生產(chǎn)加工計劃及實施,確保泥漿的陳腐時間等滿足高壓成形要求。④根據(jù)高壓泥漿的吸漿速度和泥坯裂紋情況,適當(dāng)調(diào)整放漿時長,存漿料多則延長,泥坯內(nèi)裂多則相應(yīng)縮短。⑤適當(dāng)降低鞏固氣壓,縮短鞏固時間。⑥泥坯粘接用的配件采用薄膜、毛巾覆蓋等方式,縮小與泥坯主體水分差異,對粘接漿料參數(shù)進行嚴格控制,同時注漿工注意對粘接位置打粗糙、抹水等。⑦脫模后,操作工對泥坯表面、角位裂紋采用行燈、鐵線等工具進行認真檢查,并對檢查出來的裂紋,抹泥漿水、壓好等。⑧調(diào)整車間內(nèi)干濕度40%～80%,泥坯出模后,現(xiàn)場風(fēng)扇轉(zhuǎn)速不要太大、關(guān)好門窗,泥坯緩干時,將坯體進行覆蓋或區(qū)域封閉,泥坯干燥房干燥曲線控制等。

3.2 棕眼缺陷的改進對策

對于棕眼缺陷的改進對策有:①原礦原料入廠時,檢驗人員目視檢查樹枝、樹屑等肉眼可見有機雜質(zhì),同時,原料化驗注意對燒失量進行檢驗,技術(shù)部門制定合理燒失量的技術(shù)要求,不符合質(zhì)量要求原料退貨或者特采精選處理等。②原料車間操作人員檢查漿料抽真空設(shè)備運行是否正常,漿料溫度顯示是否在要求的范圍內(nèi)。③注漿工根據(jù)品質(zhì)部門提供漿料參數(shù)檢驗結(jié)果,控制注漿壓力,漿料參數(shù)出現(xiàn)變化的情況。

3.3 變形缺陷的改進對策

變形缺陷的改進對策有:①對漿料配方成分進行分析,根據(jù)分析結(jié)果及產(chǎn)品變形情況,調(diào)整漿料塑性及熔劑性原料比例。②根據(jù)高壓泥漿吸漿速度的測試情況及生產(chǎn)出坯厚度狀況,調(diào)整高壓注漿吸漿時間,并增加坯體吸漿厚度。③根據(jù)出坯軟硬情況,評估坯體調(diào)整坯體的鞏固氣壓及鞏固時間,以達到要求的坯體硬度。④青坯出坯后預(yù)變形,調(diào)整人工及治具等預(yù)變形操作,使之符合要求。⑤青坯開孔前,手感或者采用硬度計測量坯體硬度,坯體夠硬后進行開孔等。

3.4 坯臟、坯粉缺陷的改進對策

坯臟、坯粉缺陷的改進對策有:①制定相應(yīng)的管理制度,對高壓漿缸定期檢查及雜質(zhì)清理。②高壓模具上漿前,采用工具將上漿管理口邊緣的干泥清理干凈,避免上漿時落入泥漿中去。③改進開孔工具及開孔手法,采用鋒利斜面空心開孔器旋轉(zhuǎn)開孔,將開孔余泥通過開孔器取出。④青坯噴釉前,對表面和水道等位置進行吹塵,清理空腔位置殘存的泥渣等。⑤青坯上釉前,檢查施釉面是否粘附有泥渣等,對有雜質(zhì)粘附及時進行處理。

3.5 坑包缺陷的改進對策

對生產(chǎn)用模具定期檢查,發(fā)現(xiàn)磨損影響到產(chǎn)品燒成質(zhì)量的,及時予以處理。

3.6 磕碰缺陷的改進對策

磕碰缺陷的改進對策有:①青坯輕拿輕放。②施釉前,對青坯的施釉表面進行檢查,發(fā)現(xiàn)凹痕、裂紋、殘缺等,進行隔離處理。

3.7 分層缺陷的改進對策

分層缺陷的改進對策有:①評估調(diào)整漿料中電解質(zhì)用量。②評估合格率,適當(dāng)增加漿料中石英等瘠性原料的配比,提升坯體成形速度。③適當(dāng)增加高注時間,減少雙面成形位置的坯體的致密度等。

3.8 尺寸不良的改進對策

尺寸不良的改進對策有:①高壓漿料配方進行調(diào)整。②窯爐裝車密度、產(chǎn)品稀釋率、釉面光澤度和燒成制度進行分析,產(chǎn)品稀釋率、尺寸變小時,考慮增加裝車密度、降低燒成溫度3～8℃。③定期檢查模具孔位標識是否清晰、開孔用治具磨損等,進行修正或者更換。④教育培訓(xùn)成形工,掌握開孔技巧。筆者就衛(wèi)生陶瓷產(chǎn)品在生產(chǎn)過程中的注漿成形環(huán)節(jié)中的技術(shù)問題做出了相關(guān)的概述,分析總結(jié)了在生產(chǎn)現(xiàn)場可能引起注漿成形缺陷的種種原因,并提出了切實可行的解決方法,希望相關(guān)從業(yè)人員在遇到類似問題時可以快速有效地解決,提高衛(wèi)生陶瓷產(chǎn)品半成品的質(zhì)量,進而提升最終產(chǎn)品的質(zhì)量。