一、陶瓷材料通常需經過坯料切割、磨削、研磨和拋光等工序制成所需的零件。 ??
1、切割 ??常用的機械切割方法有以下三類: ??
(1)固定磨料切割。用金剛石鋸片或帶鋸進行切割。 ??
(2)游離摩料切割。用盤鋸、帶鋸加金剛石磨料或用高速磨料噴射沖擊進行切割。 ??
(3)單刃切割。采用單粒金剛石切割。 ??
??為了提高切割的效率和質量,尤其對一些形狀較復雜的坯件,則宜用水力切割來替代機械切割。 ??
2、磨削 ??磨削幾乎均應用金剛石砂輪,與磨削金屬材料相比,其最大的特征是法向磨削力遠大于切向磨削力,一般要大5~10倍,在用砂輪端面磨削時,甚至可大20~30倍。因此,磨床要有足夠的剛性,并需保持磨粒的銳利性,同時砂輪與工件之間的壓力要超過臨界壓力值(2~5MPa)才能保證正常的磨削。 ??
??磨削陶瓷時所用的金剛石磨粉的粒度為:粗磨0.25~0.125mm(60#~120#),半精磨0.125~0.9mm(120#~180#)。精磨0.075~0.04mm(240#~W40)。通常砂輪速度選用15~25m/s(金屬結合劑)或20~30m/s( ??樹脂結合劑)。工件送給速度1.15m/min,吃刀量為1~2μm。磨削時應使用水溶性乳化液或低粘度的油類切削液,以防止粉狀切屑或脫落的磨粒殘留在工件表面上而導致表面很傷和加速砂輪磨損。 ??
3、研磨和拋光 ??它是陶瓷材料精密和超精密加工的主要方法。通過研具和工件之間的機械摩擦或機械化學作用去除余量,它使工件表面產生微小龜裂,逐漸擴展并從母體材料上剝除,達到所要求的尺寸精度和表面粗糙度。當采用細的粒度、軟的研具、低的研磨壓力和小的相對速度時,可獲得高的表面質量和精度,但將使加工效率降低。 ??
??超精密研磨和拋光時,所用的磨粒徑一般在數微米以下。為價止波加工件的氧化或因研磨液中的雜質引起表面劃傷,一般要使用蒸餾水或去離子水。研磨盤的主軸應有高的回轉精度和剛度,且轉速不宜太高,以免振動對加工表面產生不利的影響。 ??
??采用化學機械研磨和拋光由于伴隨化學反應和水合反應,因而比純機械研磨和拋光有高的加工效率。 ??
二、陶瓷材料高效、高精加工方法 ??
1、ELID超精磨削 ??
??ELID是電解在線修整磨削法的簡稱。它應用由金屬結合劑和超硬微細金剛石(或CBN)磨料組成的砂輪,并在磨削過程中同時用電解法修銳砂輪,使砂輪始終保持鋒利,從而保證在高效條件下進行超精密磨削,故它是鏡面磨削脆性材料(如陶瓷、玻璃、硅和鐵淦氧等)的一種先進方法。 ??
??應用ELID方法對陶瓷材料進行高的材料切除率的磨削可以大大降低磨削費用。當采用合理的砂輪修整參數時,可使摩削力比用傳統磨削方法降低l~2倍,而且還能在連續磨削過程中磨削力幾乎保持不變(圖1),有利于提高材料切除率和保證加工表面質量的穩定。
ELID的砂輪修整步驟為: ??
(1)砂輪整形,用粒度100#砂輪在300r/min下打砂輪; ??
(2)機械修整,用粒度400#Al2O3砂輪在300r/min下修整; ??
(3)電解預修整,在300r/min和90V下電解修整30min; ??
(4)磨削過程ELID修整,電壓60V,電流IP=6A,電路閉合和斷開時間已τo=τoff=μs。
配料、球磨、陳腐、除鐵過篩、噴霧塔制粉、成型、干燥、燒成、磨邊、拋光等穿插圖片進行講解,給學員予比較直觀的感受
配料:穿插到“原料倉”和“配料”兩張圖片進行講解,“原料倉圖”主要介紹一下陶瓷生產的三大原料:長石(鉀砂、鈉啥等)、石英(硅砂)、粘土(黑坭、白坭、高嶺土、等);“配料圖”主要敘述清楚配料的一個過程
練泥:從礦區采取瓷石,先以人工用鐵錘敲碎至雞蛋大小的塊狀,再利用水碓舂打成粉狀,淘洗,除去雜質,沉淀后制成磚狀的泥塊。然后再用水調和泥塊,去掉渣質,用雙手搓揉,或用腳踩踏,把泥團中的空氣擠壓出來,并使泥中的水分均勻。
拉坯:將泥團摔擲在轆轤車的轉盤中心,隨手法的屈伸收放拉制出坯體的大致模樣。拉坯是成型的第一道工序。拉坯成型首先要熟悉泥料的收縮率。拉坯不僅要注意到收縮率,而且還要注意到造型。如遇較大尺寸的制品,則要分段拉制,從各個分段部位,可看出拉坯師傅的技藝好壞和水平高低。陶瓷的特殊美感和瓷文化的形成是與其獨特的材質、工藝等有著密不可分的聯系。
印坯:印模的外形是按坯體內形弧線旋削而成的,將晾至半干的坯覆在模種上,均勻按拍坯體外壁,然后脫模。
利坯:將坯覆放于轆轤車的利桶上,轉動車盤,用刀旋削,使坯體厚度適當,表里光潔,這是一道技術要求很高的工序。 利坯,也稱“修坯”或“旋坯”,是最后確定器物形狀的關鍵環節,并使器物表面光潔、形體連貫、規整一致。利坯工不僅需要熟悉泥料性能,而且要熟練掌握造型的曲線變化和燒成時各部位的收縮比,以及各部分留泥的厚薄程度。一般來說,在同一器物的不同部位,坯體厚度各不相同,因為不同部位在高溫燒成時的收縮率和受力情況不一致,因而利坯時應控制不同部位的泥坯厚度,以防止其燒造時變形。利坯時對于坯體厚薄程度的控制及其識別方法,是掌握利坯技術和確保利坯質量的關鍵。按一般經驗,測定坯體厚薄是以手指上下撫摸并輕輕彈叩,聽其不同部位的響聲。坯體較厚者,彈之發出“咯咯”之聲,修至中等厚度時則發出“咚咚”之聲;高檔瓷坯體修至適當薄度時,彈之則發出“卟卟”的脆聲。
曬坯:將加工成型后的坯擺放在木架上晾曬。
刻花:用竹、骨或鐵制的刀具在已干的坯體上刻畫出花紋。
施釉:普通圓器采用醮釉或蕩釉。琢器或大型圓器用吹釉。大部分陶瓷制品均需經施釉后才能進窯燒造。施釉工藝看似簡單,卻是極為重要和較難掌握的一道工序。要做到坯體各部分的釉層均勻一致,厚薄適當,還要關注到各種釉的不同流動性,實在不是件容易的事。釉下裝飾是指直接在泥坯上進行藝術裝飾加工,并上釉燒成的瓷器,因其裝飾圖案位于瓷器釉層之下而得名,主要包括青花、釉里紅和釉下五彩等。
燒窯:首先把陶瓷制品裝入匣缽,匣是陶瓷制品焙燒的容器,以耐火材料制成,作用是防止瓷坯與窯火直接接觸,避免污染,尤其對白瓷燒造最為有利。燒窯時間過程約一晝夜,溫度在1300度左右。先砌窯門,點火燒窯,燃料是松柴,把椿工技術指導,測看火候,掌握窯溫變化,決定停火時間。
彩繪:釉上彩如五彩、粉彩等,是在已燒成瓷的釉面上描繪紋樣、填彩,再入紅爐以低溫燒烘,溫度約700—800度。
燒窯前即在坯體素胎上繪畫,如青花、釉里紅等,則稱為釉下彩,其特點是彩在高溫釉下,永不退色。
瓷器的彩繪與一般繪畫不同。因為畫工在坯體素胎上施釉和作畫時所見的顏料色,在經過高溫燒制和烘烤后會發生很大變化。看到一件件顏色暗淡、貌不驚人的半成品,經過爐火的燒煉竟會呈現出如此絢麗奪目的色彩,這本身是奇妙的;而與此同時也便可以得知,為瓷器作畫是需要怎樣的特殊經驗和想象力了。
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