陶瓷注漿成型綜合性實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

李計(jì)元 馬玉書

摘 要：通過設(shè)計(jì)陶瓷注漿成型專業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)，把基礎(chǔ)理論知識與實(shí)驗(yàn)內(nèi)容結(jié)合起來。在實(shí)驗(yàn)過程中，學(xué)生不但加深對專業(yè)知識的理解，而且制得滿意的陶瓷作品，使學(xué)生獲得成就感，激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的興趣，使其在實(shí)驗(yàn)中得到享受和愉快的體驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：陶瓷 注漿成型 實(shí)驗(yàn)教學(xué)

中圖分類號：TQ174.75 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2013）03（c）-0-02

材料科學(xué)與工程是一個(gè)以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，實(shí)驗(yàn)教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生動手能力的一個(gè)重要途徑。實(shí)驗(yàn)教學(xué)不僅使學(xué)生獲得知識，更重要的是激發(fā)他們對本專業(yè)學(xué)習(xí)的興趣，啟迪思維，培養(yǎng)他們的科技創(chuàng)新精神[1-2]。在陶瓷工藝學(xué)課程的實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)中內(nèi)容涉及泥料可塑性，先進(jìn)成型方法以及成品性能檢測等。內(nèi)容雖然很多，但都是橫向比較，學(xué)生理解不深刻，使實(shí)驗(yàn)效果大打折扣。鑒于此，我們在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)大綱制定時(shí)將實(shí)驗(yàn)內(nèi)容縱向設(shè)計(jì)，開發(fā)了兩個(gè)綜合性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目《陶瓷注漿成型及性能測定》和《泥漿制備及陶瓷可塑成型》，從泥漿制備、模具制作、注漿成型、燒成到成品性能測定等為主線的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。該文對陶瓷注漿成型實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行介紹。為了使學(xué)生得到更好的鍛煉，讓學(xué)生自己設(shè)計(jì)原胎，充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性和創(chuàng)造性，在此基礎(chǔ)上再制作模具。通過參加陶瓷注漿成型實(shí)驗(yàn)，學(xué)生對專業(yè)興趣明顯提高，動手能力也得到了鍛煉，該綜合性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目受到廣泛好評。

1 陶瓷注漿成型綜合性實(shí)驗(yàn)的教學(xué)設(shè)計(jì)

1.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

掌握石膏模具的制作方法；掌握陶瓷注漿成型的工藝過程；掌握陶瓷材料吸水率、氣孔率的測試原理和方法；了解陶瓷燒成過程中的物理、化學(xué)變化；鍛煉學(xué)生的動手能力、綜合運(yùn)用專業(yè)知識的能力以及分工合作精神。

1.2 實(shí)驗(yàn)原理

注漿成型是利用石膏模具的吸水性，將具有流動性的泥漿注入石膏模內(nèi)，使泥漿分散的粘附在模具內(nèi)壁上，形成和模具相同的坯泥層，并隨時(shí)間的延長而逐漸增厚，當(dāng)達(dá)到一定厚度時(shí)空漿，鞏固后脫模，坯體制成。注漿成型是一種適應(yīng)性廣，生產(chǎn)效率高的成型方法。凡是形狀復(fù)雜或不規(guī)則，以及薄胎等制品，均可采用注漿成型的方法生產(chǎn)[3-4]。

2 實(shí)驗(yàn)原料及儀器設(shè)備

2.1 實(shí)驗(yàn)原料

采用天津三景石膏有限公司生產(chǎn)的陶瓷器型材用高強(qiáng)半水

石膏。

2.2 儀器設(shè)備

電子稱、干燥箱、游標(biāo)卡尺、刮刀、鋼鋸條、毛刷、海綿、直尺和皮錘等。

3 實(shí)驗(yàn)步驟

3.1 原胎制作

原胎也叫原始模種，是指按照實(shí)物尺寸放尺制成的胎型。學(xué)生可以根據(jù)自己的意向進(jìn)行設(shè)計(jì)。實(shí)際教學(xué)過程中以成型花瓶為例。先在石膏車模機(jī)上用油氈圍成圓筒狀。稱取適量的石膏均勻的撒入水中，水膏比約0.7～0.8，攪拌均勻后倒入圓筒中。待終凝后打開油氈脫模，用車模機(jī)車制原胎。

3.2 凹模制作

凹模也叫種模，是由原胎翻制而成。將原胎烘至半干后，用毛刷在表面涂脫模劑，直至表面出現(xiàn)一層光滑的外皮為止。凹模制作時(shí)，為了方便脫模，在原胎表面薄薄的刷一層植物油，平放于玻璃板或大理石臺面上，四周用擋板或油氈圍好，按前述方法制備石膏漿，并注入圍好的空腔中。待石膏終凝時(shí)脫模。然后用刮刀或鋼鋸條刮平修整，在合適的部位作定位銷。

3.3 凸模制作

凸模也叫母模，是翻制工作模的基礎(chǔ)。將制備的凹模工作面上按上述方法刷脫模劑，制備凸模與制備凹模類似，四周圍好再進(jìn)行澆注。翻制模具過程脫模劑也可以用蟲膠漆片來代替，刷涂漆片或涂抹脫模劑時(shí)，要注意一定要涂抹均勻，不能遺漏。

3.4 工作模制作

工作模也叫子模，是由凸模翻制而成。制作方法與上面類似。需要注意：制作模具過程中需事先挖定位槽或定位銷。將制備好的工作模置于烘箱中烘干，模具的含水率一般在6%～8%。

3.5 注漿過程

工作模初次使用時(shí)先用紗布蘸2%的碳酸鈉水溶液擦模。使用前要將模型上附著的灰塵撣凈，和模并觀察模具是否對榫，結(jié)合的緊密程度以及是否漏漿。準(zhǔn)備妥當(dāng)后進(jìn)行注漿，進(jìn)漿速度不宜太快，以使模具中的空氣隨泥漿的注入而排出，避免空氣混入泥漿中。

3.6 放漿、鞏固

掌握好吃漿時(shí)間，然后放漿，保證坯體的厚度在5～7 mm之間。放漿速度不宜太快，以免模型內(nèi)產(chǎn)生負(fù)壓，使坯體過早脫離模型造成變形或塌落。放漿后坯體很軟，不能立即脫模。需經(jīng)過一段時(shí)間繼續(xù)排出坯體水分，增加其強(qiáng)度。這段時(shí)間稱為鞏固，鞏固時(shí)間約為吃漿時(shí)間的一半。注意脫模過早，坯體強(qiáng)度不夠，易塌陷；脫模過遲，模型會限制坯體收縮，使坯體開裂。

3.7 干燥、修坯

將坯體預(yù)干燥，修坯。經(jīng)預(yù)干燥后，濕坯體的含水率從15%～17%下降到8%～10%。注意防止因干燥過急或干燥不均勻，而造成廢品。

3.8 燒成

將干燥后的合格坯體置于箱式電阻爐中燒成。燒成周期450 min，最高溫度1220 ℃下保溫60 min。隨爐冷卻至室溫，取出，即得陶瓷制品。

4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

測定泥漿性能如細(xì)度、濃度、流動度及含水率，吃漿速度等；在陶瓷花瓶注漿的同時(shí)澆注試條，并測定試條的干燥收縮率、燒成收縮率、總收縮率、吸紅及抗折強(qiáng)度等；計(jì)算吸漿速度常數(shù)K，并分析K值對注漿成型過程的影響；試樣燒成后分析討論燒成制度對陶瓷制品燒結(jié)性的影響。

5 注漿成型綜合實(shí)驗(yàn)的教學(xué)實(shí)踐

將參加實(shí)驗(yàn)的學(xué)生分組，3人/組。首先安排學(xué)生查閱資料，讓學(xué)生對實(shí)驗(yàn)內(nèi)容有初步了解，然后討論確定實(shí)驗(yàn)路線和方法，最后，3人協(xié)作共同完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。在教學(xué)實(shí)踐過程中，我們發(fā)現(xiàn)由于實(shí)驗(yàn)方案和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容相對獨(dú)立、靈活性強(qiáng)，很難用同一尺度來對學(xué)生進(jìn)行考核。因此，在綜合性實(shí)驗(yàn)的評定過程中，我們重過程輕結(jié)果。實(shí)驗(yàn)成績的評定包括：出勤10分、實(shí)驗(yàn)動手能力40分，實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析20分，實(shí)驗(yàn)報(bào)告30分，力爭較全面的考查學(xué)生的綜合能力和科研素質(zhì)。

6 教學(xué)效果反饋

同學(xué)們在做完注漿成型綜合性實(shí)驗(yàn)后，普遍反映獲得了很多生動的知識，在實(shí)踐過程中通過查閱文獻(xiàn)和實(shí)際動手，將理論知識應(yīng)用于實(shí)踐過程中，使知識融會貫通，既提高了學(xué)習(xí)興趣，也鍛煉了動手能力。

7 結(jié)語

陶瓷注漿成型綜合性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的開設(shè)是一個(gè)較好的嘗試。在實(shí)踐教學(xué)過程中，學(xué)生變被動為主動，教師與學(xué)生在教學(xué)過程中關(guān)系更加和諧。學(xué)生提出問題、分析問題和解決問題的能力逐步加強(qiáng)。制備出合格的陶瓷制品使學(xué)生體會到成功的喜悅，也增強(qiáng)了對專業(yè)學(xué)習(xí)的興趣。圖1為部分同學(xué)注漿成型作品。我們也欣喜的看到部分學(xué)生由被動、枯燥的學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變?yōu)橄硎苓@種積極、主動的學(xué)習(xí)過程。

參考文獻(xiàn)

[1] 杜娜，郭英，張瑋.改革實(shí)驗(yàn)室開放教學(xué)培養(yǎng)創(chuàng)新人才[J].實(shí)驗(yàn)室科學(xué)，2008（3）：151-152.

[2] 張冠英.電工學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)改革與探索[J].實(shí)驗(yàn)室科學(xué)，2012，15（2）：19-21.

[3] 同繼鋒.現(xiàn)代建筑衛(wèi)生陶瓷技術(shù)手冊[M].北京：中國建材工業(yè)出版社，2010.