熱壓鑄成形工藝常見缺陷分析

摘要:本文對熱壓鑄成形工藝的基本原理以及其容易產生的缺鑄、凹坑、皺紋、氣泡、變

形、開裂等常見缺陷進行了簡要分析，并闡述了其產生原因和對應的解決措施。

關鍵詞:熱壓鑄;缺陷;措施

1前 言

熱壓鑄成形是特種陶瓷生產中廣泛應用的一種成形工藝，其操作簡單、成形時間短、生產效率高，對生產設備和生產環境要求不高，原料適用性強，如一般氧化物、非氧化物、復合原料及各種礦物原料均可適用。產品尺寸精度高、外表光潔，基本不需要后續加工，是制作復雜、異形陶瓷制品的主要成形方法之一。

熱壓鑄成形工藝的基本原理是:利用石蠟受熱熔化、遇冷凝結的特點，將無可塑性的瘠性陶瓷粉料，與熱石蠟熔液均勻混合，形成可流動的漿料，在一定壓力下注入金屬模具中，待漿料凝固后脫模，取出坯件;坯件經過適當修理，埋在吸附劑中，通過加熱進行脫蠟處理，然后把脫蠟過的坯件燒結成成品。

由于熱壓鑄成形工藝自身的特點，經熱壓鑄成形的產品，缺鑄、凹坑、皺紋、氣泡、變形、隱裂等缺陷相對較多，如果成形過程控制不好，不僅給后續的脫蠟環節帶來難度，還會導致產品密度低而影響力學性能以及其他相關性能的穩定性，這對于對體積密度、氣密性、抗折強度等要求嚴格的密封陶瓷器件而言，顯得至關重要。筆者根據陶瓷工藝學的基本理論，結合多年來在熱壓鑄崗位實踐中積累的經驗，對熱壓鑄工藝中容易出現的常見缺陷進行分析，同時提出了相應的控制和解決措施以供參考。

2熱壓鑄工藝的常見缺陷分析

2.1 缺注

缺注是模具內沒有注滿漿料，脫模出來的產品不完整，異形、內部結構復雜的產品較容易產生這類缺陷。究其原因，主要有以下幾方面:

(1) 漿料粘度大、流動性差

漿料粘度大、流動性差，漿料不能填滿整個模具，因而產生缺注。遇到這種情況，必須調整好原料粘度，保證漿料的流動性。

首先，要注意原料的充分干燥，因為加入原料中的活性物質一般采用油酸，混合攪拌后使油酸附著在粉料顆粒表面，通過減少粉料顆粒間的摩擦，起到提高粉料流動性的作用;如果原料沒有充分干燥，由于油酸與水互不潤濕，活性物質與原料不能兼容，這樣起不到粉料之間的潤滑作用而造成流動性差。

其次，粉料顆粒度對漿料流動性影響較大:顆粒太小，不僅粉料的流動性不好，還會增加脫蠟難度;顆粒越大，比表面積越小，在同等條件下，比表面積越小則流動性越好;但顆粒過大導致燒成后產品致密度較低，相對燒成溫度高，因此粉料的粒度應適當，一般原料的細度要求為萬孔篩余小于0.5%。

要注意的是，活性物質和石蠟的加入量要適中，石蠟一般控制在12%～16%，活性物質控制在0.4%～1%。原料顆粒密度較大的可以少加，相反可以適當增加，但石蠟和活性物質過多會增加脫蠟的難度。此外，和蠟攪拌時應先快速后轉入慢速攪拌，目的是使粉料和石蠟混合均勻，同時將漿料中的氣泡充分排放。

(2) 成形溫度控制不當

成形時要根據漿料的粘度調整好壓注的溫度和壓力。壓注溫度一般控制在65～90℃，壁薄的產品可以適當提高溫度，壁厚的適當降低。注漿口溫度和模具溫度太高或太低也會造成缺注，過高則坯體冷卻后收縮過大造成缺注，或因溫度高料漿不能在模具中及時凝結，特別是內部結構復雜以及比較厚的產品，會導致料漿反流，造成缺注;而溫度過低也會因為料漿流動不好，不能填滿模具而引起缺注。

(3) 注漿壓力和注漿時間不夠

注漿壓力的大小決定著料漿在模具中的填充速度，也決定著料漿在模具中冷卻收縮時的補償能力。壓力太小，且注漿時間又不夠的情況下，由于漿料的填充速度慢，可能導致注入模具中的料漿不足，造成缺注;壓力過大又會造成填充時漿料產生渦流，把空氣帶入，使坯件出現氣孔。因此要選擇合適的成形壓力和加壓的持續時間，使料漿在模具中冷凝收縮時及時得到料漿的補充。

(4) 模具設計不合理

模具排氣不暢，壓注時氣體沒有完全排出會造成料漿注不滿而出現缺注，還會在坯件中產生氣泡，因此要在模具中設計合理的排氣槽。

2.2 凹坑

凹坑是坯件表面出現凹陷的現象，其產生的原因可從以下兩方面分析。

(1) 料漿溫度和模具溫度。如兩者溫度過高，會使坯件冷卻收縮過大，造成坯體表面出現凹坑。模具溫度一般控制在10～25℃，具體要根據產品結構和壁厚來把握。

(2) 坯件凝結發生體積收縮時未能得到料漿的補充和壓力的支撐，也會造成凹坑，所以出現凹坑缺陷時，要同時考慮注漿口和注漿壓力的大小是否合理。

2.3 皺紋

皺紋分熱紋、冷紋和水紋。熱紋線條比較光潔，冷紋比較粗糙，水紋帶有水珠痕跡。熱紋是由于模具溫度或者料漿溫度偏高，料漿進入模具沒有及時凝結，料漿反流而產生的皺紋，另外，壓力大時進漿速度快，如保壓時間不夠時也容易出現熱紋。

冷紋是由于料漿粘度大、流動性差，進漿不順暢而產生的。模具內壁粗糙，漿料在模具內壁不能順暢流動，不但會帶來皺紋還會產生微氣泡等缺陷;注漿壓力偏小，料漿流速慢，受模壁冷卻帶來的阻力，也常會出現皺紋，特別是高度較大的產品。

水紋是對于采用冰塊或水冷卻的模具，使用時因水沒有擦干，產品外表面出現的水波或水珠一樣的紋。

2.4 氣泡

氣泡一般包裹在坯件里面，有些也會出現在外表面，但尺寸較小，象斜插進坯體表層。氣泡的形狀一般是口小內大、長圓形，是進漿時氣泡受模具內壁摩擦所至。熱壓鑄成形時，坯件產生氣泡的原因主要有如下幾方面:

(1) 料漿中的空氣沒有排除干凈。排除料漿空氣一般采用真空脫泡，但當真空脫泡后的料漿倒入壓鑄機時，會將空氣帶入，所以要注意倒漿的方法，倒漿速度不能太快。料漿加到壓鑄機后可以通過手工除氣，把帶入機內的空氣充分排除，對于對力學性能要求嚴格的陶瓷密封件，還可以采用真空攪拌熱壓鑄機的方法排出氣泡。

(2) 料漿流動性好，壓注壓力偏大時，料漿填充速度過快也易產生渦流，從而把空氣帶進料漿內，使坯體中出現氣泡。

(3) 模具設計不合理如排氣槽過大會產生渦流，過小則空氣排放不出，包裹在坯體中而產生氣泡;進漿位置不合理也會產生渦流而生成氣泡;模具損傷或模具粗糙時，進漿受到阻礙也會帶進氣泡，所以要根據產品的結構來設計排氣槽:排氣槽的深度一般為0.2～0.25mm，寬度可以根據產品規格而定;排氣槽的布置也要合理，否則也容易產生渦流;模具出現缺陷要及時修理，以保證進漿順暢。

氣泡是熱壓鑄成形的常見缺陷，也是陶瓷密封件、封接件的致命缺陷，由于氣泡的產生原因是多方面的，要預防氣泡的產生，首先要保證漿料的性能，如流動性好、氣泡含量小等;其次，在成形操作過程中要控制好工藝參數，如根據產品結構調整注漿溫度和壓力;此外，還要設計合理的模具結構，如注漿口的位置、排氣槽的尺寸等，另外，模具要定時維護保養，防止模具帶傷使用。

2.5 變形

模具溫度過高、脫模過早，或出模后操作不當均會使坯件產生變形。

2.6 開裂

坯體開裂有壓注口開裂、合縫線開裂、內直角開裂、不規則開裂等類型。

(1) 模具冷卻速度慢，坯體冷卻過快，則模型會阻止坯體收縮而產生開裂。所以要把握適中的模具溫度和脫模時間。

(2) 內孔為方形的瓷件，脫模過快會使方角收縮時產生應力而出現開裂，所以內有方角的坯件脫模不能過快。

(3) 模具注漿口沒有斜度或斜度不夠時，會導致注漿口邊緣開裂;模具設計為自動削坯的，如削坯口不鋒利，或削坯口太大也容易出現開裂，所以要合理設計模具并及時檢修。

(4) 對于一端是密封的筒體坯件，脫模時會因為筒體內壓力的改變而使密封的一端產生變形或開裂，這種模具最好在模芯中間設計通氣孔，減少脫模時產生的沖擊。另有，對于有臺階的產品，要注意與脫模墊腳相通，以防止應力造成開裂。

3結 論

熱壓鑄成形適用于生產中小尺寸、結構復雜以及精度要求較高的結構陶瓷、電子陶瓷、絕緣陶瓷、紡織陶瓷、密封陶瓷、耐腐蝕陶瓷以及耐熱震陶瓷制品等，其適應性廣、單位生產成本相對較低，但要在生產中提高合格率，生產出高質量的產品，除嚴格工藝管理外，還有待在實踐中不斷摸索和總結，將各類產品缺陷控制在最低水平。

參考文獻

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