日用陶瓷高壓注漿機(jī)流體系統(tǒng)的分析

方長(zhǎng)福

（景德鎮(zhèn)陶瓷大學(xué)，景德鎮(zhèn) 333403）

日用陶瓷高壓注漿機(jī)流體系統(tǒng)的分析

方長(zhǎng)福

（景德鎮(zhèn)陶瓷大學(xué)，景德鎮(zhèn) 333403）

通過高壓注漿成形理論、工藝、機(jī)械結(jié)構(gòu)等各方面的分析，對(duì)高壓注漿機(jī)輸漿、高壓注漿、清洗、真空等系統(tǒng)做了認(rèn)真細(xì)致的研究，設(shè)計(jì)出合理的、能保證產(chǎn)品品質(zhì)注漿機(jī)氣液系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)了設(shè)備的自動(dòng)化，改善了工作環(huán)境。

高壓注漿機(jī)；氣液系統(tǒng)；自動(dòng)化

1 前言

陶瓷注漿成形法，它適用于生產(chǎn)器形復(fù)雜且不規(guī)則、外形尺寸要求不很嚴(yán)、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(xì)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(qiáng)度的坯體。這種成型工藝生產(chǎn)效率低，模具壽命短，勞動(dòng)強(qiáng)度大，操作環(huán)境差，坯體水份含量高、強(qiáng)度低，干燥收縮大，產(chǎn)品易發(fā)生變形，成坯質(zhì)量難以保證，陶瓷產(chǎn)品很難提高檔次，從而嚴(yán)重阻礙了陶瓷生產(chǎn)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?jǐn)U散，使坯體更加致密。雖能采用高壓注漿成形技術(shù)生產(chǎn)的產(chǎn)品，其特點(diǎn)較低壓注漿有較高的效率，且坯體致密度好，強(qiáng)度大，干燥收縮率小，成品質(zhì)量高。但高壓注漿機(jī)、產(chǎn)品模具的成本也高，整個(gè)設(shè)備的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度也大，為提高自動(dòng)化程度各控制系統(tǒng)也十分復(fù)雜，因此本文有必要對(duì)氣液流體系統(tǒng)進(jìn)行分析和研究。

2 陶瓷高壓注漿成形機(jī)簡(jiǎn)介

根據(jù)高壓注漿成形主要工藝過程，陶瓷高壓注漿機(jī)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(jù)此確定其主要技術(shù)參數(shù)如下：

壓縮空氣壓力：0.7～0.8 Mpa（工業(yè)氣源）氣動(dòng)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(jī)氣液系統(tǒng)研究

3.1 液壓系統(tǒng)分析

陶瓷高壓注漿機(jī)成形模具的開、合模動(dòng)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(dòng)作的速度不同，液壓缸必須要實(shí)現(xiàn)快進(jìn)、慢進(jìn)、快退等動(dòng)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(jī)采用一種新穎結(jié)構(gòu)，模具的開合由機(jī)械裝置完成，開合模速度控制可采用調(diào)速電機(jī)，方便控制。鎖模和高壓注漿過程液壓系統(tǒng)由氣驅(qū)液體增壓泵提供，氣驅(qū)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(jù)鎖模和注漿所需不同的壓力，可選用了兩個(gè)不同增壓比氣驅(qū)液體增壓泵為兩個(gè)系統(tǒng)提供動(dòng)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(dǎo)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(dòng)隔膜泵供漿，動(dòng)力為工廠氣源?？紤]到泥漿的性能及流動(dòng)性，對(duì)泥漿的溫度進(jìn)行適當(dāng)控制，增設(shè)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(dòng)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(jié)合模具的特性，對(duì)模具的保養(yǎng)必不可少。供水回路的主要作用是對(duì)注漿模具進(jìn)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(jīng)過系統(tǒng)各過濾器、調(diào)壓器和控制閥對(duì)其調(diào)節(jié)和控制達(dá)到符合使用的目的。其主要作用有：

（1）是整個(gè)機(jī)器的動(dòng)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(nèi)的水分得以排出，且有利于下次胚體的形成和硬化。并對(duì)模具進(jìn)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(yùn)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(nèi)的泥漿發(fā)生分離，保證注漿質(zhì)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(shí)是獨(dú)立工作，有時(shí)他們又是相關(guān)聯(lián)的。在對(duì)模具清潔保養(yǎng)三系統(tǒng)既可單獨(dú)作用，又能聯(lián)合作用，保養(yǎng)效果會(huì)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(diào)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(jī)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(dòng)氣缸帶動(dòng)安全門移動(dòng)，安全門閉合由電磁閥控制，調(diào)壓閥用于調(diào)定氣動(dòng)氣缸進(jìn)口處的壓力。

由于合模裝置是曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，在開模瞬間處于死點(diǎn)，電機(jī)可能存在運(yùn)行不動(dòng)，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(dá)到協(xié)作電機(jī)帶動(dòng)曲柄的目的，保證開合模運(yùn)轉(zhuǎn)自如。

4 結(jié)論

綜上所述，采用現(xiàn)代控制技術(shù)對(duì)高壓注漿成形機(jī)的液壓系統(tǒng)、泥漿系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、清洗系統(tǒng)（水、氣），實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制，使各系統(tǒng)相互緊密聯(lián)系，自動(dòng)化水平大大提高，減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度。由于無需液壓泵站，機(jī)器結(jié)構(gòu)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(guó)陶瓷,2000,36(2):16-18.

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

[3]李家駒.日用陶瓷工藝學(xué)[M].武漢工業(yè)大學(xué)出版社,2005.

[4]方長(zhǎng)福,吳南星.日用陶瓷高壓注漿機(jī)液壓系統(tǒng)的研究[J].機(jī)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