陶瓷泥料注漿的自動控制研究＊

梅立雪

（景德鎮學院，江西 景德鎮 333000）

瓷器在中國有悠久的發展歷史，其做工精細，形態美觀，具有較強的實用性和觀賞性。陶瓷產品在各個時期都受到了人們的喜愛，當前陶瓷生產中，科技的進步，新的審美觀念的出現，新工藝和新技術的應用等，推動了陶瓷業的深入發展，在陶瓷生產中，注漿成型工藝直接影響到陶瓷產品的質量和品質，需要重視對相關技術的研究。

1 陶瓷注漿成型對泥料的要求分析

陶瓷注漿作業中，對泥料的要求相對嚴格，必須選擇流動性和穩定性相對較好的泥料，操作過程中，泥漿比例要達到1.75左右，針對流動性相對較差的泥料，需要通過改善其流動性確保坯體內外都能光滑美觀[1]。同時要注意其穩定性，選擇穩定性和懸浮性較好的泥漿，在注漿中沉淀過程相對較慢，從而確保各個坯體所有部位都能均勻成型，提升坯體的成品率。

此外，注漿成型對模具也有較高的要求，闕波模具不能太干燥，溫度過高，否則容易出現坯體斷裂等，如果模具太淺，也會出現氣孔和針眼，影響脫模工作。同時，對于新磨具，還要對其規格進行檢查，查看其是否嚴實，確保模具內沒有雜質，保持清潔后才能進行注漿操作。

2 陶瓷泥漿注漿方法及工藝技術

2.1 陶瓷泥漿注漿方法

陶瓷注漿成型中泥漿需要進行加工，一般有3種加工方式：①原礦物料進廠，在經過粗、中、細碎和研磨后形成泥漿，對于一些硬塊原料中的粗、中碎采用輪碾機進行加工處理，而細碎的物料則用球磨機進行加工，根據具體的要求和規格，將不同的原材料和水按一定的比例加入到球磨機中進行研磨，最終形成泥漿[2]。②將專業加工的原料、水和物料等，根據要求進行球磨，一般需要1～4 h的混勻，也可以直接進入高速攪拌池進行攪拌處理，最終制作成泥漿。③將部分的原料物料、標準化物料等根據規格要求加入到球磨機中，并按照比例加入水，在經過7 h的研磨后形成泥漿。泥漿在通過泵、管道、攪拌機等過程中，需要清除其中的雜質，并經過3～7 d的陳腐后，再進入到儲漿池存放備用，泥漿需要不斷慢速攪拌。

2.2 工藝技術

泥漿注漿作業中，工藝技術是“軟件”條件，從開始的試驗到原料，最后到泥漿的形成中，需要對每一個環節制定定量的工藝技術規格，并結合實際需要完善檢測制度，在實際操作中嚴格執行[3]。要確保泥漿性能的穩定性，需要運用先進的技術，根據其性能的變化、偏差情況等，及時進行技術分析，并進行多次試驗、調整和改進，避免因泥漿性能的變化帶來不必要的損失。采用先進的和實用性較強的技術，能有效提升泥漿的性能，并降低成本，提升工藝生產效率，需要對傳統的陶瓷泥漿注漿工藝進行改進，完善工藝和機械設備，改進模型材料和結構部件，積極應用新的研究成果。

隨著科學技術的進步和創新，陶瓷注漿成型技術越來越多樣化，從原有的地攤上注漿等到壓力注漿，發展成微壓、中壓、高壓注漿以及組合式模型注漿[4]。具體來講，高壓注漿工藝主要是采用高強度的塑性料模型，采用疏通濾水成型，有效提升了泥漿的溫度，且增加了泥漿的流動性，提升了成型的效率。針對一些結構形狀比較復雜、規格尺寸較大的產品，如洗面器等，在泥漿配方中加入骨料，其流動性更好，坯體更堅硬，避免其出現變形等問題。設備逐漸從半自動化發展到自動化等，在實際應用中取得了良好的效果。

但是在注漿作業中，受泥料性能、工藝施工條件、人工操作等方面的影響，在注漿成型中也存在一些問題：①陶瓷注漿過程中，常常會出現針眼和氣孔，如果模具比較陳舊、潮濕，或者是泥料的存放時間太長，灌漿的速度過快，泥料的密度過大，黏性較強，還有模具的設計和選擇不合理等，就會影響到泥漿中氣泡排出情況。②塌坯問題。如果選擇的模具太干燥，或者是溫度太熱，新的模具如果表面比較粗糙，或者是沒有清理干凈，會影響到注漿的效果，出現塌坯、裂坯問題。③注漿后脫模難的問題。如果模具太舊、濕度較大或者是溫度低、泥料水分大等，或者是模具的設計不夠合理、時間掌握不科學、出坯時間太早，都會引起泥坯變形、不脫模等問題。

2.3 工藝流程

陶瓷泥漿注漿的工藝流程如圖1所示。

圖1 陶瓷泥漿注漿的工藝流程

就陶瓷泥料注漿技術的處理工藝流程來看，主要要經歷如下步驟：搭設施工工作平臺→確認灌漿裂縫→構件裂縫混凝土表面處理→調配灌漿嘴底座粘結劑→粘貼灌漿嘴→封閉裂縫表面→密封效果檢查→配制灌漿材料→灌漿→結束封口→效果檢驗→清除灌漿嘴→表面復原。

3 陶瓷泥料注漿自動控制系統設計

為提升陶瓷泥料注漿作業的效率，在研究中將自動化控制技術與陶瓷生產工藝有效結合，研究出應用于向模腔供料的漿面傳感器及電磁閥，從而建立相對簡單的向模腔供料，對漿面進行控制，并對供料開啟關閉程序進行控制，最終出現泥料注漿自動控制系統[5]。

漿面傳感器的應用，其主要是對泥漿上表面進行控制，漿面傳感器系統中，主要由降壓器、半導體二極管、整流電橋、繼電器等組成，一般選擇極化繼電器，在實際應用中能確保漿面傳感器保持較高的靈敏度。

電磁閥系統，主要是對供料進行自動化控制，其中包括閉閥電磁鐵、開閥電磁鐵、閥座、彈簧、底座等部件。具體的應用中，活塞遮住閥孔，當閉閥電磁鐵未被控制時，在彈簧作用下，能遮住閥孔。可以按下控制按鈕，也可以采用設計好的程序來控制機構接通開閥電磁鐵，系統開始供電，此時泥料進入到模腔中，再次按下控制按鈕，繼電器對開閥電磁鐵進行供電[6]。泥料填充模腔，確保其漿面接觸漿面傳感器，此時電極出現短路，極化繼電器在閥門電磁鐵中，閉合供電電路自身程序產生作用，極化繼電器自身的觸點接通中間的繼電器，連接供電電路，系統發出停止供漿的指令，供漿電磁鐵在漿面傳感器觸點斷開后，也就是泥漿和傳感器觸點接觸面接觸，然后才能開啟。

在控制方式選擇上，有自動控制、手動控制、集控手動控制3種模式，可以隨意轉換控制模式。在系統工作中，多采取自動控制模式，相應設備根據工藝要求順序以及流程對中央控制臺進行啟停操作；而采取集控手動控制的方式，就可以由中央控制臺來對相關設備進行操作，不存在閉鎖關系。系統需要對漿面傳感器實施集中監控，對于設備運行狀態和參數進行有效監控，并將相應的數據信息存儲在系統硬盤中。此外，系統針對設備故障以及異常信號實施報警處理，還要同時出現聲光提示，確保相關人員能夠及時關注到異常信號。針對故障報警，一般情況只進行報警提示，而對于異常停車和嚴重故障，需要及時停車操作，并對泥料填充模腔完成后進行延時閉鎖停車操作。

系統啟動前，沿著模腔可以向外傳輸起動預告信號，提醒相關人員做好安全工作。

在停車和運行過程中，自動化設備上的工作人員和維護人員可以相互進行信號聯系。

在系統運行過程中，如果漿面傳感器的相應傳感信號因為故障無法傳遞，系統可以及時傳遞出事故報警信號，讓相關工作人員和維修人員知曉，提醒他們及時檢修，盡快恢復正常工作。在系統工作中，工作人員可以透過信號檢測，及時把握系統相關設備的運行狀態，在故障發生后，工作人員能夠及時識別出故障系統的具體位置和機組號，系統不僅包含運行狀態的監測信號，還有音響信號，可以更好地提示工作人員故障情況，便于他們及時關注故障問題，及時采取措施來解決。系統的自動控制和就地操作之間可以相互轉換，自動控制裝置在故障后要是不能及時解決，系統線就可以方便地進行自動控制。此外，系統線還滿足緊急停車的要求，相關工作預案要是在現場發現相應系統的啟動異常，可以及時停止系統的工作，進行檢修和故障排查。系統所有裝置和設計都以安全為先，也符合現場安保規程的規定。

此外，該自動化控制系統還使用變頻設計，目的是確保陶瓷泥料注漿能夠進行注漿速度和振動頻率的調整，保證注漿量合理，注漿后振動頻率適宜。所以在系統設計中，電機啟動可以進行電阻調速、電機調速以及變頻調速等；機械調速裝置又包含多種。而此次自動化控制系統設計中，使用軟啟動裝置。該裝置使用變頻驅動原理，相應的驅動系統包含三繞組變壓器、電壓源、三相異步電動機、變頻器等。變頻驅動系統結構如圖2所示。

圖2 變頻驅動系統結構圖

這種啟動方式是基于交流異步電動機變頻調速原理改進得出的。這種軟啟動實際上也就是交流電機變頻調速中的一個功能。而對于注漿自動控制系統而言，這種啟動方案的要求更高，但是啟動的平穩性和安全性也更高。相應啟動過程中，通過變頻軟啟動器控制單元作用，進行科學決策，在正常工作中可以進行調速，對皮帶機平穩性和制動性能進行保障，系統還包含節能調節功能，可以實現多電機驅動功率平衡操作。此外，相應的控制單元還能夠對綜合監控系統進行保護，對于注漿自動控制系統的打滑、異常振動等問題有很好的保護效果。

4 一種陶瓷自動微壓注漿系統研究分析

陶瓷微壓成型中，多采用的是管道注漿，液位主要依靠人工來控制，手動操作控制注漿、放漿、打風閥門，隔膜泵需要人工進行調節，且壓力參數、工藝時間等都需要人工設置，這種方法會出現泥漿過多或過少的問題，時間誤差較大，效率較低，不符合當前標準化生產的發展。

因此，可以設計出一種注漿操作誤差較小、自動化程度高的陶瓷自動微壓注漿系統。其中包括泥漿總管、注漿管道和上方的打風管道等。泥漿總管主要是將上漿氣動蝶閥和高位槽內的上漿管道進行連通，一端通過注漿氣動蝶閥和高位槽進行連接，另一端則是放漿氣動蝶閥和氣動隔膜泵進行連接，注漿管道上都有支管，且設置注漿電磁閥[7]。將放漿打風管道、主進氣管道等進行連接，注漿電磁閥、放漿電磁閥等通過繼電器開關進行控制。

系統的實際應用中，通過控制系統開關對零部件進行操作控制，借助計算機軟件系統，完善相關的程序指令，同時通過電路開關，對系統發出指令，控制程序接受指令后開始執行，在注漿過程中，不需要人工掌握時間、觀察液位，這樣減少了人工操作帶來的液位過高誤差，也避免了風壓不穩定的問題，實現了注漿的自動化過程。

隨著技術的不斷改進和自動化水平的提升，出現了一種陶瓷微壓成型立澆線，這也是生產設備技術重要內容，在具體的技術方案中，包括了立交線柱、工作面、副線等，在立交線的兩側豎立導柱，將橫梁與導柱的頂端進行連接，且在橫梁上安裝傳動裝置，立交線工作面進行連接，在實際應用過程中可以實現不同角度的注漿、放漿及翻坯等操作。立交線工作面能根據注漿、放漿等實際需求旋轉，到達合適的角度，這與傳統的立交線單一角度的注漿方法相比有較強的靈活性，且能適應更多類型的產品，旋轉移載改變了原有的人工搬運翻轉胚體的工作方式，整個結構相對比較簡單，且操作安全，不需要人工參與注漿過程，提升了工作效率。

5 結語

綜上所述，陶瓷材料在生活中比較常見，應用相對廣泛，當前很多陶瓷產品如蹲便器等，都是采用注漿成型的方式，陶瓷泥漿注漿成型是重要的工藝技術，原有的模式下，多是采用人工操作和半機械化模式，影響到注漿的效率和質量，分析研究陶瓷泥料注漿自動化系統，需要結合泥料的具體特性，借助先進的工藝技術，并分析人工注漿模式的不足，掌握關鍵性技術和工藝，研究新的陶瓷微壓自動控制系統，減少人工操作，提升效率，也能減少誤差，在實際應用中要重視對其效果的試驗及推廣應用。