CN103171024A - 一种耐磨氧化铝瓷球等静压成型工艺及其专用设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种耐磨氧化铝瓷球等静压成型工艺，包括：将经过初步处理的泥浆输送到喷雾干燥塔中进行喷雾造粒处理，得到用于制造氧化铝瓷球的坯料；将所述坯料通过四柱液压机预压成型，得到坯体；将所述经过预压成型的坯体在湿袋法等静压机中进行等静压压制成型；将所述经过等静压压制成型的坯体进入窑炉中在1200~1800℃温度下烧成，得到耐磨氧化铝瓷球。本发明还公开了一种耐磨氧化铝瓷球等静压成型工艺的专用设备，包括四柱液压机。采用本发明，本工艺及专用设备可提高产品外观质量、精确规格尺寸；降低产品磨耗率，提高产品内在质量；提高产品生产效率，降低工人劳动强度；降低粉尘污染，改善工作环境。

Description

一种耐磨氧化铝瓷球等静压成型工艺及其专用设备

技术领域

本发明涉及陶瓷的加工制作技术领域，特别涉及一种耐磨氧化铝瓷球等静压成型工艺及其专用设备。

背景技术

耐磨瓷球广泛应用于陶瓷、玻璃、搪瓷、颜料、化工等行业，是各类磨机细碎设备中的研球体，其强度高，磨耗小，适用性强，粉碎效率高。国内目前较大的（直径＞25mm）耐磨瓷球的生产主要有以下两种工艺，第一种生产工艺如下：原料配料－球磨－榨泥－练泥－手工成型－干燥－烧成，此种生产工艺生产效率低，劳动强度大，工作环境差。第二种生产工艺如下：原料配料－球磨－除铁－喷雾－成型－装窑－烧成，这种生产工艺中又主要有两种成型方式，第一种成型方式通常称为干袋法等静压成型，是将喷雾好的粉料用干袋法等静压机一次自动成型。第二种成型方式则称为湿袋法等静压成型，是通过人工装入粉料填入橡胶模腔中，再通过人工用橡胶带将橡胶模具绑扎好，再用湿袋法等静压机压制成型，成型好后再通过人工将球从橡胶模腔中取出。

通过干袋法等静压机将喷雾好的粉料一次自动成型的方式因受压机的限制，压力较低（目前最高压力只能达到40MPa左右，超过这个压力则等静压机问题多而无法稳定使用）而内在质量一般，产品磨耗较高，同时因为只能使用橡胶模具，其外观较粗糙，尺寸一致性不好，外形也较一般。另外，在成型过程中由于采用干粉料，会产生粉尘污染，而且橡胶模具使用寿命较短，需要经常更换而影响效率。

现有的湿袋法等静压成型虽然可以达到较高的压力（可达80~100MPa，最高可以达到200MPa以上）而内在质量好，但因是人工填入粉料，产生粉尘污染，且劳动强度大，生产效率低，也受到橡胶模具的影响，球形不理想，尺寸不准确，瓷球的表面也较差。

发明内容

本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种耐磨氧化铝瓷球等静压成型工艺及其专用设备，可提高产品外观质量、精确规格尺寸；降低产品磨耗率，提高产品内在质量；提高产品生产效率，降低工人劳动强度；降低粉尘污染，改善工作环境。

为达到上述技术效果，本发明实施例提供了一种耐磨氧化铝瓷球等静压成型工艺，包括：

将经过初步处理的泥浆输送到喷雾干燥塔中进行喷雾造粒处理，得到用于制造氧化铝瓷球的坯料；

将所述坯料通过四柱液压机预压成型，得到坯体；

将所述经过预压成型的坯体在湿袋法等静压机中进行等静压压制成型；

将所述经过等静压压制成型的坯体进入窑炉中在1200~1800℃温度下烧成，得到耐磨氧化铝瓷球。

作为上述方案的改进，将所述坯料通过四柱液压机的合金钢模干压成型，所述四柱液压机的成型压力为25~40Mpa；

所述坯料的水分含量范围为0~2%；

颗粒度小于100目的所述坯料占总坯料的份额为≦10%。 

作为上述方案的改进，将所述经过预压成型的坯体在湿袋法等静压机中进行等静压压制成型包括：

将所述经过预压成型的坯体通过捆绑设备用橡胶模包装好；

将所述经橡胶模包装好的坯体通过湿袋法等静压机在60~150Mpa的压力下进行等静压压制成型。

作为上述方案的改进，在经过等静压压制成型之后，进入窑炉中烧成之前的所述坯体的水分含量≦1%，所述坯体在窑炉中的烧成保温时间为1~8小时。

作为上述方案的改进，在将经过初步处理的泥浆输送到喷雾干燥塔中进行喷雾造粒处理，得到用于制造氧化铝瓷球的坯料之前，还包括：

称量制造氧化铝瓷球所需的原料； 

将所述原料放入球磨机中球磨40~60h，得到研磨粒度为D50≦5μm，水分含量为25~40%的浆料，所述浆料的流动性控制在20~40秒；

将0.3~1.5%的聚乙烯醇加入到所述球磨好的浆料中；

将所述浆料通过除铁器搅拌除铁，得到经过初步处理的泥浆。

作为上述方案的改进，所述制造氧化铝瓷球所需的主要原料配方如下：

陶瓷辊棒废料                0~70%

氧化铝                      15~99%

高岭土                      1~18%

碳酸钡                      0.3~5%

白云石                      0.3~5%

硬脂酸                       0.01~1%。

相应地，本发明实施例提供了一种耐磨氧化铝瓷球等静压成型工艺的专用设备，包括四柱液压机，所述四柱液压机包括：

机架，所述机架设有活动梁和动力装置；

所述活动梁设有上模具和所述上模具对应的下模具；

所述上模具和下模具分别设有至少一个上模筐和至少一个下模筐；所述上模筐和下模筐分别设有上模心和下模心； 

所述上模筐套设于所述上模心之上，所述下模筐套设于所述下模心之上。

作为上述方案的改进，所述上模具设有四个上模筐，所述下模具设有四个下模筐，所述上模具和所述下模具为合金钢模；

所述上模筐和下模筐的横截面为圆环形，所述上模筐和下模筐的内径和外径相同；

所述上模心和下模心的横截面为圆形，所述上模心和下模心的直径相同；

所述上模筐和下模筐同轴，所述上模心和下模心同轴。

作为上述方案的改进，所述上模筐设有用于与所述下模筐合模的定位台肩；

所述下模筐的延伸端设有用于运输原料或成品的料车。

作为上述方案的改进，所述动力装置包括：

向所述活动梁和所述上模具提供动力的主油缸；

向所述上模筐和所述下模筐合模提供压力的合模油缸；

和向所述下模具提供动力的下油缸。

实施本发明具有如下有益效果：

在涉及氧化铝瓷球成型的专业技术领域中，与现有技术相比，本发明的技术优点是在成型时通过引入四柱液压机自动干压成型的方式，利用合金钢模做成型模具，发挥液压机易于实现自动化生产的优点，在较低的压力下（30MPa左右即可），将喷雾好的粉料通过液压机全自动的方式预压成型。因是采用合金钢模，预压好的坯体外观光滑，球形较好，尺寸精确，而且模具的使用寿命很长。预压好的坯体再通过半自动的方式，重新用橡胶模装好，再通过湿袋法等静压机，在较高的压力下再一次压制成型，所得的产品光滑，球形度好，尺寸精度高，球与球之间差别极小，内在质量也得到了保证。改善了原来单一的一次湿袋法等静压成型。另外，本发明通过控制粉料的性能，保证粉料具有较高的流动性能，从而在压制时粉料易填满模框，减少压制时坯体中的压力差，使得坯体内部结构具有较好的均匀性。

耐磨氧化铝瓷球等静压成型工艺的专用设备四柱液压机改善了普通液压机只有上下两块模具，产生上下两个方向的成型压力，压制时难以将粉料压制成球形，压制成的球坯也因受力不均匀而产生开裂的缺陷，且因上下加压的方式在坯体上不可避免会产生压力的梯度差，从而使得坯体内部的结构不均匀而存在质量隐患。本发明四柱液压机中通过将液压机模具进行了改进，将球形的模具框从原来上下两块的模具改为四块，分别为两块模筐和两块模心。其利用上下模筐和上下模心的合力作用，为氧化铝瓷球的液压成型提供竖直上下和水平左右四个方向的成型压力。其中，上模心和下模心合模提供竖直方向成型压力，上模筐和下模筐合模提供水平方向成型压力。这有利于将粉料压制成球形，压制成的球坯也因受力均匀而而内在质量好、尺寸准确、外表光滑。同时，在液压机上增加油缸来达到对模具上每块的控制，通过对模具筐的调整改进，增加在压制过程中粉料的排气出口，减少因集中排气而造成的排气不好所产生的坯体开层分裂等缺陷。四柱液压机设有料车，发挥液压机易于实现自动化生产的优点，其效率可提高一倍以上。

 总之，在湿袋法等静压机进行等静压压制成型之前通过四柱液压机预压成型，可以提高产品外观质量、精确规格尺寸；降低产品磨耗率，提高产品内在质量；提高产品生产效率，降低工人劳动强度；降低粉尘污染，改善工作环境。

附图说明

图1是本发明一种耐磨氧化铝瓷球等静压成型工艺的流程图；

图2是本发明一种耐磨氧化铝瓷球等静压成型工艺的又一流程图；

图3是本发明四柱液压机的结构示意图；

图4为四柱液压机的上模筐41和下模筐42合模前的剖面图；

图5为四柱液压机的上模筐41和下模筐42合模后的剖面图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。

如图1所示，本发明实施例提供了一种耐磨氧化铝瓷球等静压成型工艺， 下面结合图1具体介绍本实施例氧化铝瓷球等静压成型工艺的详细步骤：

S101，将经过初步处理的泥浆输送到喷雾干燥塔中进行喷雾造粒处理，得到用于制造氧化铝瓷球的坯料；

所述坯料的水分含量范围为0~2%；

颗粒度小于100目的所述坯料占总坯料的份额为≦10%。

采用喷雾造粒加工工艺，使氧化铝瓷球的坯料加工成具备一定流动性的颗粒料，这样的坯料其堆积密度更高，更容易与其他原料混合均匀。

S102，将所述坯料通过四柱液压机预压成型，得到坯体；

将所述坯料通过四柱液压机的合金钢模干压成型，所述四柱液压机的成型压力为25~40Mpa；

优选地，所述四柱液压机的成型压力为30~35Mpa。

四柱液压机利用合金钢模做成型模具，发挥液压机易于实现自动化生产的优点，在较低的压力下（30MPa左右即可），将喷雾好的粉料通过液压机全自动的方式预压成型。因是采用合金钢模，预压好的坯体外观光滑，球形较好，尺寸精确，内在质量也得到了保证。

总之，在湿袋法等静压机进行等静压压制成型之前通过四柱液压机预压成型，可以提高产品外观质量、精确规格尺寸；降低产品磨耗率，提高产品内在质量；提高产品生产效率，降低工人劳动强度；降低粉尘污染，改善工作环境。

S103，将所述经过预压成型的坯体在湿袋法等静压机中进行等静压压制成型。

步骤S103具体包括：

将所述经过预压成型的坯体通过捆绑设备用橡胶模包装好；

将所述经橡胶模包装好的坯体通过湿袋法等静压机在60~150Mpa的压力下进行等静压压制成型。

优选地，所述湿袋法等静压机的成型压力为80~100Mpa。

预压好的坯体再通过半自动的方式，重新用橡胶模装好，再通过湿袋法等静压机，在较高的压力下再一次压制成型，所得的产品光滑，球形度好，尺寸精度高，球与球之间差别极小，内在质量也得到了保证。

耐磨瓷球在研磨体中主要是通过瓷球表面和研磨物料相互之间撞击摩擦而达到粉碎研磨物料的目的。瓷球表面越光滑，球形度越好，对球磨的效果越有利，同时也会减少瓷球的磨耗，提高研磨球使用寿命。

S104，将所述经过等静压压制成型的坯体进入窑炉中在1200~1800℃温度下烧成，得到耐磨氧化铝瓷球。

在经过等静压压制成型之后，进入窑炉中烧成之前的所述坯体的水分含量≦1%，所述坯体在窑炉中的烧成保温时间为1~8小时。

针对不同型号的氧化铝瓷球（主要包括75瓷、92~95瓷、99瓷），其窑炉的烧成温度也略有不同，具体如下：

75瓷的窑炉的烧成温度为1350~1450℃；

92~95瓷的烧成温度为1480~1560℃；

99瓷的烧成温度在1620~1800度。

优选地，75瓷的窑炉的烧成温度为1380~1400℃；

92~95瓷的烧成温度为1520℃左右；

99瓷的烧成温度在1650~1700度左右。

需要说明的是，所述坯体在窑炉中的烧成时间随坯体大小的不同而不同，优选地，所述坯体在窑炉中的烧成保温时间为1~5小时。

如图2所示，本发明实施例提供了又一种耐磨氧化铝瓷球等静压成型工艺，包括：

S201，按照所述耐磨氧化铝瓷球的规格和配比，称量制造氧化铝瓷球所需的原料。

氧化铝瓷球配方1：

陶瓷辊棒废料                0~70%

氧化铝                      15~99%

高岭土                      1~18%

碳酸钡                      0.3~5%

白云石                      0.3~5%

硬脂酸                       0.01~1%。

氧化铝瓷球配方2： 

陶瓷辊棒废料            65%

氧化铝                  21%

高岭土                  6%

碳酸钡                  4%

白云石                  4%

硬脂酸                 0.03%。

需要说明的是，氧化铝瓷球配方2为75瓷配方。

本工艺主要是利用陶瓷辊棒生产过程中加工产生的余料及废料，加入部分氧化铝粉及少量化工原料，通过高温烧制成耐磨陶瓷。因此，本工艺环保节能，实行资源回收利用，可操作性强。

需要说明的是，氧化铝瓷球配方1仅仅是本是实施例中的一个具体例子，而氧化铝瓷球配方2为氧化铝瓷球配方1的优选方案。在本发明的其他实施例中，也可以选用其他生产配方，以能够解决本发明的技术问题，并保证成品质量为准。

S202，将所述原料放入球磨机中球磨40~60h，得到研磨粒度为D50≦5μm，水分含量为25~40%的浆料，所述浆料的流动性控制在20~40秒。

优选地，将所述原料放入球磨机中球磨55h，得到研磨粒度为≦4μm，水分含量为30~35%的浆料，所述浆料的流动性控制在35秒左右。

S203，将0.3~1.5%的聚乙烯醇加入到所述球磨好的浆料中。

优选地，把0.5%的聚乙烯醇加入到所述浆料中。

加入聚乙烯醇，一是提高粉料的可塑性，二是减少粉料和模具之间的摩擦阻力。

所述浆料的流动性控制在30~40秒，具有一定流动性及可塑性的粉料，在钢模成型过程中，可以有效减少压制成型过程中因压力递度所造成的坯体不均匀现象，避免产生分层开裂。

S204，将所述浆料通过除铁器搅拌除铁，得到经过初步处理的泥浆。

所述经过初步处理的泥浆的含铁量≦1%。

优选地，所述经过初步处理的泥浆的含铁量≦0.3%。

将浆料除铁杂质，有利于氧化铝瓷球坯体成型时保持其良好的球形度和外观。

S205，将经过初步处理的泥浆输送到喷雾干燥塔中进行喷雾造粒处理，得到用于制造氧化铝瓷球的坯料；

所述坯料的水分含量范围为0~2%；

颗粒度小于100目的所述坯料占总坯料的份额为≦10%。

采用喷雾造粒加工工艺，使氧化铝瓷球的坯料加工成具备一定流动性的颗粒料，这样的坯料其堆积密度更高，更容易与其他原料混合均匀。

优选地，加入0.01~1%的硬脂酸到喷雾好的坯料中。

进一步优选地，把0.03%的硬脂酸加入到上述喷雾好的坯料中。

加入硬脂酸，提高瓷球的成型性能。主要是通过提高粉料的可塑性，以及减少粉料和模具之间的摩擦阻力。

S206，将所述坯料通过四柱液压机预压成型，得到坯体；

将所述坯料通过四柱液压机的合金钢模干压成型，所述四柱液压机的成型压力为25~40Mpa；

优选地，所述四柱液压机的成型压力为30~35Mpa。

四柱液压机利用合金钢模做成型模具，发挥液压机易于实现自动化生产的优点，在较低的压力下（30MPa左右即可），将喷雾好的粉料通过液压机全自动的方式预压成型。因是采用合金钢模，预压好的坯体外观光滑，球形较好，尺寸精确，内在质量也得到了保证。

耐磨氧化铝瓷球等静压成型工艺的专用设备四柱液压机改善了普通液压机只有上下两块模具，产生上下两个方向的成型压力，压制时难以将粉料压制成球形，压制成的球坯也因受力不均匀而产生开裂的缺陷，且因上下加压的方式在坯体上不可避免会产生压力的梯度差，从而使得坯体内部的结构不均匀而存在质量隐患。本发明四柱液压机中通过将液压机模具进行了改进，将球形的模具框从原来上下两块的模具改为四块，分别为两块模筐和两块模心。其利用上下模筐和上下模心的合力作用，为氧化铝瓷球的液压成型提供竖直上下和水平左右四个方向的成型压力。其中，上模心和下模心合模提供竖直方向成型压力，上模筐和下模筐合模提供水平方向成型压力。这有利于将粉料压制成球形，压制成的球坯也因受力均匀而而内在质量好、尺寸准确、外表光滑。同时，在液压机上增加油缸来达到对模具上每块的控制，通过对模具筐的调整改进，增加在压制过程中粉料的排气出口，减少因集中排气而造成的排气不好所产生的坯体开层分裂等缺陷。

传统的用手工包球的方式，是通过手工将粉料填入橡胶模，然后用力将橡胶模盖用手合上，再手工用橡胶带捆扎好。在此过程中，如果粉料装入过少，则瓷球尺寸不规则，品质不良，如粉料装入过多，则橡胶模盖难以合上，瓷球尺寸偏大，压完后不容易取出。同样用成型直径φ50mm的瓷球坯体为例，一个熟练的生产工人每天8小时只能用橡胶模包球一千个左右，而通过液压机预压型球坯后，再用半自动的方式用橡胶模装好球坯，一个熟练工人一天至少可达到3000以上，其工作效率大大提高，而且工作强度明显减小，避免粉尘污染，保障了良好的工作环境。瓷球的尺寸和外观都可以得到很好的保障。

总之，在湿袋法等静压机进行等静压压制成型之前通过四柱液压机预压成型，可以提高产品外观质量、精确规格尺寸；降低产品磨耗率，提高产品内在质量；提高产品生产效率，降低工人劳动强度；降低粉尘污染，改善工作环境。

S207，将所述经过预压成型的坯体在湿袋法等静压机中进行等静压压制成型。

步骤S207具体包括：

将所述经过预压成型的坯体通过捆绑设备用橡胶模包装好；

将所述经橡胶模包装好的坯体通过湿袋法等静压机在60~150Mpa的压力下进行等静压压制成型。

优选地，所述湿袋法等静压机的成型压力为80~100Mpa。

预压好的坯体再通过半自动的方式，重新用橡胶模装好，再通过湿袋法等静压机，在较高的压力下再一次压制成型，所得的产品光滑，球形度好，尺寸精度高，球与球之间差别极小，内在质量也得到了保证。

耐磨瓷球在研磨体中主要是通过瓷球表面和研磨物料相互之间撞击摩擦而达到粉碎研磨物料的目的。瓷球表面越光滑，球形度越好，对球磨的效果越有利，同时也会减少瓷球的磨耗，提高研磨球使用寿命。

S208，将所述经过等静压压制成型的坯体进入窑炉中在1200~1800℃温度下烧成，得到耐磨氧化铝瓷球。

在经过等静压压制成型之后，进入窑炉中烧成之前的所述坯体的水分含量≦1%，所述坯体在窑炉中的烧成保温时间为1~8小时。

针对不同型号的氧化铝瓷球（主要包括75瓷、92~95瓷、99瓷），其窑炉的烧成温度也略有不同，具体如下：

75瓷的窑炉的烧成温度为1350~1450℃；

92~95瓷的烧成温度为1480~1560℃；

99瓷的烧成温度在1620~1800度。

优选地，75瓷的窑炉的烧成温度为1380~1400℃；

92~95瓷的烧成温度为1520℃左右；

99瓷的烧成温度在1650~1700度左右。

需要说明的是，所述坯体在窑炉中的烧成时间随坯体大小的不同而不同，优选地，所述坯体在窑炉中的烧成保温时间为1~5小时。

结合图3、图4和图5、本发明提供了一种四柱液压机，用于氧化铝瓷球的液压成型，包括：

机架1，所述机架1设有活动梁2和动力装置3；

所述活动梁2设有上模具4和所述上模具4对应的下模具5；

所述上模具4和下模具5分别设有至少一个上模筐41和至少一个下模筐51

进一步，所述上模具4设有四个上模筐41；所述下模具5设有四个下模筐51。

所述上模筐41和下模筐51的横截面为圆环形；所述上模筐41和下模筐51的内径和外径相同。

所述上模筐41和下模筐51分别设有上模心42和下模心52； 所述上模筐41套设于所述上模心42之上，所述下模筐51套设于所述下模心52之上。

所述上模心42和下模心52的横截面为圆形；所述上模心42和下模心52的直径相同。 

所述上模筐41和下模筐51同轴，所述上模心42和下模心52同轴。 

四柱液压机利用上下模筐和上下模心的合力作用，为氧化铝瓷球的液压成型提供竖直上下和水平左右四个方向的成型压力。其中，上模心和下模心合模提供竖直方向成型压力，上模筐和下模筐合模提供水平方向成型压力。这有利于将粉料压制成球形，压制成的球坯也因受力均匀而而内在质量好、尺寸准确、外表光滑。

通过上下模筐和上下模心的共同作用，其结合处留有空隙，可增加在压制过程中粉料的排气出口，减少因集中排气而造成的排气不好所产生的坯体开层分裂等缺陷。

所述上模筐41设有用于与所述下模筐51合模的定位台肩6。

所述下模筐的延伸端设有用于运输原料或成品的料车7。 

四柱液压机设有料车7，发挥液压机易于实现自动化生产的优点，其效率可提高一倍以上。

所述动力装置3包括：

向所述活动梁和所述上模具提供动力的主油缸31；

向所述上模筐和所述下模筐合模提供压力的合模油缸32；

和向所述下模具提供动力的下油缸33。

在生产过程中，制备氧化铝瓷球所需的粉料通过料车7运送并投放到下模具5的下模筐51中，主缸31和下油缸33分别带动上模具4和下模具5运动，相互靠近直至合模，然后合模油缸32提供成型压力，上模筐41通过定位台肩6与下模筐合模以及模心复位，粉料在上模心42和下模心52合模提供竖直方向成型压力以及上模筐41和下模筐51合模提供水平方向成型压力的作用下被压制成球坯。随即，球坯出下模筐51，并随着上模筐41上升而上升。接着料车7运输到球坯的正下方，上模心42顶出球坯，球坯在料车7的作用下运走，以此循环。

本发明在成型时通过引入耐磨氧化铝瓷球等静压成型工艺的专用设备四柱液压机，利用合金钢模做模具，发挥液压机易于实现自动化生产的优点，而且其模具的使用寿命很长，至少在上万次（一般正常至少可达两万次）,每次换模时也只需更换模心。相比较而言，用液压机压制成型时，1分种至少可以自动压制两次（等静压机每分种目前普遍只能达到1.5次）。以成型直径φ50mm的瓷球坯体为例，目前400吨干袋法等静压机一次压制成型在20个左右，而同样400吨的液压机一次就可以压到30个以上，相比干袋法等静压机，其效率可提高一倍以上。

下面以75瓷为具体实施例进一步阐述本发明。   

需要说明的是，就75瓷的坯体而言，窑炉的烧成温度为1370~1400℃；坯体在窑炉中的烧成保温时间一般为2~4小时。

表一是本发明耐磨氧化铝瓷球等静压成型工艺与湿式法等静压成型工艺和干袋法等静压成型工艺所得的75瓷产品的平均磨耗对比： 

由表一可看出，本发明耐磨氧化铝瓷球等静压成型工艺的磨耗率平均为0.0046~0.0076%，大大小于湿式法等静压成型工艺和干袋法等静压成型工艺的0.0157~0.0184%和0.0195~0.0227%。

以上磨耗率测试结果是用直径50MM瓷球为例的实测值。本发明耐磨氧化铝瓷球等静压成型工艺与湿式法等静压成型工艺和干袋法等静压成型工艺均采用相同的原料，瓷球的比重相同。

表二是本发明耐磨氧化铝瓷球等静压成型工艺与湿式法等静压成型工艺和干袋法等静压成型工艺所得的75瓷产品的坯体尺寸对比：

测量方法：采用千分尺等测量工具量取球的直径，每组数据取同一个球的两个方向（即水平方向和竖直方向）的实测值。

单位：毫米（mm）

由表二可看出，本发明采用的工艺其坯体尺寸方差最小，代表其尺寸偏离均值程度最小，其尺寸的精确度一致性最好、球形度也最好。

需要说明的是，干袋法等静压成型工艺是采用直径40毫米瓷球，本发明耐磨氧化铝瓷球等静压成型工艺与湿式法等静压成型工艺是采用直径50毫米球作为测量标准。

实施例1

称量主要原料60%陶瓷辊棒废料，25%氧化铝，10%高岭土，4%碳酸钡，4%白云石。将所述原料放入球磨机中球磨40h，得到研磨粒度为≦5μm，水分含量为30%的浆料，所述浆料的流动性控制在30秒左右。将0.5%的聚乙烯醇加入到所述浆料中。将所述浆料通过除铁器搅拌除铁，得到经过初步处理的泥浆。将经过初步处理的泥浆输送到喷雾干燥塔中进行喷雾造粒处理，得到用于制造氧化铝瓷球的粉料。为提高成型性能，在粉料中加入约0.03%硬脂酸。将所述粉料通过四柱液压机预压成型，成型压力为25Mpa，得到耐磨球坯体。将所述经过预压成型的坯体通过捆绑设备用橡胶模包装好；然后通过湿袋法等静压机在75Mpa的压力下进行等静压压制成型。将所述经过等静压压制成型的坯体进入窑炉中在1200~1800℃温度下烧成保温1~8小时，得到耐磨氧化铝瓷球。

实施例2

称量主要原料66%陶瓷辊棒废料，20%氧化铝，5%高岭土，4%碳酸钡，4.47%白云石。将所述原料放入球磨机中球磨55h，得到研磨粒度为≦4μm，水分含量为35%的浆料，所述浆料的流动性控制在35秒。将0.5%的聚乙烯醇加入到所述浆料中。将所述浆料通过除铁器搅拌除铁，得到经过初步处理的泥浆。将经过初步处理的泥浆输送到喷雾干燥塔中进行喷雾造粒处理，得到用于制造氧化铝瓷球的粉料。为提高成型性能，在粉料中加入0.1%的硬脂酸。将所述粉料通过四柱液压机预压成型，成型压力为30Mpa，得到坯体。将所述经过预压成型的坯体通过捆绑设备用橡胶模包装好；然后通过湿袋法等静压机在100Mpa的压力下进行等静压压制成型。将所述经过等静压压制成型的坯体进入窑炉中在1380℃温度下保温烧成1~5小时，得到耐磨氧化铝瓷球。

实施例3

称量主要原料84.69%陶瓷辊棒废料，12%氧化铝，1%高岭土，1%碳酸钡，1%白云石。将所述原料放入球磨机中球磨60h，得到研磨粒度为≦5μm，水分含量为40%的浆料，所述浆料的流动性控制在40秒。将0.3%的聚乙烯醇加入到所述浆料中。将所述浆料通过除铁器搅拌除铁，得到经过初步处理的泥浆。将经过初步处理的泥浆输送到喷雾干燥塔中进行喷雾造粒处理，得到用于制造氧化铝瓷球的粉料。为提高成型性能，加入约0.3%的硬脂酸。将所述坯料通过四柱液压机预压成型，成型压力为35Mpa，得到坯体。将所述经过预压成型的坯体通过捆绑设备用橡胶模包装好；然后通过湿袋法等静压机在150Mpa的压力下进行等静压压制成型。将所述经过等静压压制成型的坯体进入窑炉中在1800℃温度下烧成保温1~5小时，得到耐磨氧化铝瓷球。

参考例1

称量主要原料并放入球磨机中球磨60h，得到浆料，再通过球磨机进行二次球磨。将所得浆料通过除铁器搅拌除铁，得到经过初步处理的泥浆。将经过初步处理的泥浆输送到喷雾干燥塔中进行喷雾造粒处理，得到用于制造氧化铝瓷球的坯料。将所述坯料通过人工或捆绑设备用橡胶模包装好；然后通过湿袋法等静压机在100Mpa的压力下进行等静压压制成型。将所述经过等静压压制成型的坯体进入窑炉中在1200~1800℃温度下烧成保温1~8小时，得到耐磨氧化铝瓷球。

表三为上述三个实施例和参考例产品效果——磨耗率对比：

由上可知，实施本发明，具有以下有益效果：

在涉及氧化铝瓷球成型的专业技术领域中，与现有技术相比，本发明的技术优点是在成型时通过引入四柱液压机自动干压成型的方式，利用合金钢模做成型模具，发挥液压机易于实现自动化生产的优点，在较低的压力下（30~35MPa左右即可），将喷雾好的粉料通过液压机全自动的方式预压成型。因是采用合金钢模，预压好的坯体外观光滑，球形较好，尺寸精确，而且模具的使用寿命很长。预压好的坯体再通过半自动的方式，重新用橡胶模装好，再通过湿袋法等静压机，在较高的压力下再一次压制成型，所得的产品光滑，球形度好，尺寸精度高，球与球之间差别极小，内在质量也得到了保证。改善了原来单一的一次湿袋法等静压成型。另外，本发明通过控制粉料的性能，保证粉料具有较高的流动性能，从而在压制时粉料易填满模框，减少压制时坯体中的压力差，使得坯体内部结构具有较好的均匀性。

耐磨氧化铝瓷球等静压成型工艺的专用设备四柱液压机改善了普通液压机只有上下两块模具，产生上下两个方向的成型压力，压制时难以将粉料压制成球形，压制成的球坯也因受力不均匀而产生开裂的缺陷，且因上下加压的方式在坯体上不可避免会产生压力的梯度差，从而使得坯体内部的结构不均匀而存在质量隐患。本发明四柱液压机中通过将液压机模具进行了改进，将球形的模具框从原来上下两块的模具改为四块，分别为两块模筐和两块模心。其利用上下模筐和上下模心的合力作用，为氧化铝瓷球的液压成型提供竖直上下和水平左右四个方向的成型压力。其中，上模心和下模心合模提供竖直方向成型压力，上模筐和下模筐合模提供水平方向成型压力。这有利于将粉料压制成球形，压制成的球坯也因受力均匀而而内在质量好、尺寸准确、外表光滑。同时，在液压机上增加油缸来达到对模具上每块的控制，通过对模具筐的调整改进，增加在压制过程中粉料的排气出口，减少因集中排气而造成的排气不好所产生的坯体开层分裂等缺陷。四柱液压机设有料车，发挥液压机易于实现自动化生产的优点，其效率可提高一倍以上。

 总之，在湿袋法等静压机进行等静压压制成型之前通过四柱液压机预压成型，可以提高产品外观质量、精确规格尺寸；降低产品磨耗率，提高产品内在质量；提高产品生产效率，降低工人劳动强度；降低粉尘污染，改善工作环境。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种耐磨氧化铝瓷球等静压成型工艺，其特征在于，包括：

将经过初步处理的泥浆输送到喷雾干燥塔中进行喷雾造粒处理，得到用于制造氧化铝瓷球的坯料；

将所述坯料通过四柱液压机预压成型，得到坯体；

将所述经过预压成型的坯体在湿袋法等静压机中进行等静压压制成型；

将所述经过等静压压制成型的坯体进入窑炉中在1200~1800℃温度下烧成，得到耐磨氧化铝瓷球。

2.如权利要求1所述的耐磨氧化铝瓷球等静压成型工艺，其特征在于，将所述坯料通过四柱液压机的合金钢模干压成型，所述四柱液压机的成型压力为25~40Mpa；

所述坯料的水分含量范围为0~2%；

颗粒度小于100目的所述坯料占总坯料的份额为≦10%。

3.如权利要求1所述的耐磨氧化铝瓷球等静压成型工艺，其特征在于，将所述经过预压成型的坯体在湿袋法等静压机中进行等静压压制成型包括：

将所述经过预压成型的坯体通过捆绑设备用橡胶模包装好；

将所述经橡胶模包装好的坯体通过湿袋法等静压机在60~150Mpa的压力下进行等静压压制成型。

4.如权利要求2或3所述的耐磨氧化铝瓷球等静压成型工艺，其特征在于，在经过等静压压制成型之后，进入窑炉中烧成之前的所述坯体的水分含量≦1%，所述坯体在窑炉中的烧成保温时间为1~8小时。

5.如权利要求4所述的耐磨氧化铝瓷球等静压成型工艺，其特征在于，在将经过初步处理的泥浆输送到喷雾干燥塔中进行喷雾造粒处理，得到用于制造氧化铝瓷球的坯料之前，还包括：

称量制造氧化铝瓷球所需的原料； 

将所述原料放入球磨机中球磨40~60h，得到研磨粒度为D50≦5μm，水分含量为25~40%的浆料，所述浆料的流动性控制在20~40秒；

将0.3~1.5%的聚乙烯醇加入到所述球磨好的浆料中；

将所述浆料通过除铁器搅拌除铁，得到经过初步处理的泥浆。

6.如权利要求5所述的耐磨氧化铝瓷球等静压成型工艺，其特征在于，所述制造氧化铝瓷球所需的主要原料配方如下：

陶瓷辊棒废料                0~70%

氧化铝                      15~99%

高岭土                      1~18%

碳酸钡                      0.3~5%

白云石                      0.3~5%

硬脂酸                       0.01~1%。

7.一种耐磨氧化铝瓷球等静压成型工艺的专用设备，其特征在于，包括四柱液压机，所述四柱液压机包括：

机架，所述机架设有活动梁和动力装置；

所述活动梁设有上模具和所述上模具对应的下模具；

所述上模具和下模具分别设有至少一个上模筐和至少一个下模筐；所述上模筐和下模筐分别设有上模心和下模心； 

所述上模筐套设于所述上模心之上，所述下模筐套设于所述下模心之上。

8.如权利要求7所述的耐磨氧化铝瓷球等静压成型工艺的专用设备，其特征在于，所述上模具设有四个上模筐，所述下模具设有四个下模筐，所述上模具和所述下模具为合金钢模；

所述上模筐和下模筐的横截面为圆环形，所述上模筐和下模筐的内径和外径相同；

所述上模心和下模心的横截面为圆形，所述上模心和下模心的直径相同；

所述上模筐和下模筐同轴，所述上模心和下模心同轴。

9.如权利要求7所述的耐磨氧化铝瓷球等静压成型工艺的专用设备，其特征在于，所述上模筐设有用于与所述下模筐合模的定位台肩；

所述下模筐的延伸端设有用于运输原料或成品的料车。

10.如权利要求7所述的耐磨氧化铝瓷球等静压成型工艺的专用设备，其特征在于，所述动力装置包括：

向所述活动梁和所述上模具提供动力的主油缸；

向所述上模筐和所述下模筐合模提供压力的合模油缸；

和向所述下模具提供动力的下油缸。

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