CN104786364B - 一种陶瓷胚体成型的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种陶瓷胚体成型的方法,其包括以下步骤:提供一砂箱,该砂箱内设置有型砂,该砂箱通过一覆膜密封;通过抽真空的方法采用所述砂箱制备一砂模,该砂模由型砂构成并定义一型腔,所述覆膜覆盖所述型腔;将一凝胶注陶瓷浆料浇注到所述砂模的型腔中,该陶瓷浆料通过该覆膜与所述型砂隔离,并通过加热所述型砂的方式固化所述凝胶注陶瓷浆料得到一陶瓷胚体预制体;使所述砂模溃散并干燥所述陶瓷胚体预制体获得所述陶瓷胚体。

Description

一种陶瓷胚体成型的方法
技术领域
本发明涉及一种陶瓷胚体的成型方法,特别涉及一种基于湿法成型的陶瓷胚体的成型方法。
背景技术
目前,陶瓷坯体的成型方法主要分为干法成型和湿法成型。常用的干压、冷等静压成型属于陶瓷成型中的干法成型范畴,其缺点是只能成型形状简单的陶瓷产品,并且设备投入费用高,后期加工量大。
在陶瓷成型中的湿法成型中,陶瓷凝胶注模成型技术是目前广泛研究的陶瓷成型方法之一。该技术可通过高固相含量陶瓷浆料的原位固化实现陶瓷坯体的近净尺寸成型,具有成型密度高、均匀,坯体强度高,并可制备复杂形状陶瓷零件的优点,因而受到陶瓷行业的广泛关注。
然而,在实际生产中,陶瓷凝胶注模成型工艺需要将初期形成的原位固化陶瓷坯体尽快从模具中取出,避免模具阻碍坯体干燥收缩产生裂纹。但由于初期成型的陶瓷坯体强度低,而且在凝胶注模成型中还存在着凝胶化陶瓷坯体与模具表面发生粘连的问题,脱模过程中常常会造成坯体变形、开裂或内部损伤等缺陷,尤其是形状复杂的陶瓷产品。同时,陶瓷胚体从模具取出后,直接与空气接触,会加快胚体的干燥速度,造成胚体出现大量裂纹。这也是目前该成型技术无法在生产中广泛应用的主要原因之一。
发明内容
有鉴于此,确有必要提供一种适于生产高质量陶瓷胚体的方法。
一种陶瓷胚体成型的方法,其包括以下步骤:提供一砂箱,该砂箱内设置有型砂,该砂箱通过一覆膜密封;通过抽真空的方法采用所述砂箱制备一砂模,该砂模由型砂构成并定义一型腔,所述覆膜覆盖所述型腔;将一凝胶注陶瓷浆料浇注到所述砂模的型腔中,该陶瓷浆料通过该覆膜与所述型砂隔离,并通过加热所述型砂的方式固化所述凝胶注陶瓷浆料得到一陶瓷胚体预制体;使所述砂模溃散并干燥所述陶瓷胚体预制体获得所述陶瓷胚体。
一种陶瓷胚体的成型的方法,其包括以下步骤:提供一预加热的型砂;提供一砂箱,将所述预加热的型砂设置于所述砂箱内,该砂箱通过一覆膜密封;通过抽真空的方法采用所述砂箱制备一砂模,该砂模由型砂构成并定义一型腔,所述覆膜覆盖所述型腔;将一凝胶注陶瓷浆料浇注到所述砂模的型腔中,该陶瓷浆料通过该覆膜与所述型砂隔离;通过所述预加热的型砂固化所述凝胶注陶瓷浆料得到一陶瓷胚体预制体;干燥所述陶瓷胚体预制体并使所述砂模溃散获得所述陶瓷胚体。
与现有技术相比较,本发明提供的陶瓷胚体成型装置具有以下优点:一、该陶瓷胚体成型装置可根据陶瓷部件的形状和大小选择合适的砂箱,用于加工形状复杂、大尺寸的陶瓷部件;二、该陶瓷胚体成型装置所用造型用的型砂可预先加热或直接在砂箱内安装温控装置用于加热,而不需要加热整个装置,节约能源,操作方法简单,可批量生产;三、陶瓷浆料固化成型后,去掉砂箱,型砂可自行溃散,无需脱模,不会出现胚体变形现象。
附图说明
图1为本发明第一实施例提供的陶瓷胚体的成型系统的结构示意图。
图2为本发明第一实施例提供的陶瓷胚体的成型系统的陶瓷胚体的成型装置的一种结构变型。
图3为本发明第一实施例提供的陶瓷胚体的成型系统的陶瓷胚体的成型装置的另一种结构变型。
图4为本发明第二实施例提供的陶瓷胚体的成型系统的结构示意图。
图5为本发明实施例提供的陶瓷胚体的成型方法。
图6为本发明提供的陶瓷胚体的成型方法的一种实施方式。
图7为本发明提供的陶瓷胚体的成型方法的另一种实施方式。
主要元件符号说明
如下具体实施例将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
下面将结合具体实施例,对本发明提供的陶瓷胚体的成型系统以及一种陶瓷胚体的成型方法作进一步详细说明。为了便于理解本发明的陶瓷胚体的成型方法,以下先介绍陶瓷胚体的成型系统。
本发明中涉及的“型砂”是指符合造型条件的颗粒、粉体、微珠等,并不限于砂粒;本发明中涉及的“砂模”是指由上述型砂形成的模型,也并不局限于由砂粒形成的模型;本发明中涉及的“砂箱”是指用于盛装上述型砂的箱体,也并不局限于只盛装砂粒。
请参阅图1,本发明第一实施例提供一种陶瓷胚体的成型系统10,该成型系统包括一陶瓷浆料室110和一陶瓷胚体成型装置100。所述陶瓷浆料室110用于将配制凝胶注陶瓷浆料118并将该凝胶注陶瓷浆料118提供给该陶瓷胚体成型装置100。所述陶瓷胚体成型装置100用于将型砂102制备成带有型腔1092的砂模109,并将注入的凝胶注陶瓷浆料118制备成型。
所述陶瓷浆料室110包括一腔室112,一进口114,一出口116。所述腔室112用于盛装凝胶注陶瓷浆料118。所述进口114、出口116均与腔室112连通。该进口114用于通入配制凝胶注陶瓷浆料的原料。该出口116与所述陶瓷胚体成型装置100连接,用于将配制好的凝胶注陶瓷浆料118注入到该陶瓷胚体成型装置100中。所述陶瓷浆料室110的材料、形状和尺寸可以根据需要设计。
所述陶瓷胚体成型装置100包括一砂箱101,一型砂102,一覆膜103,一加热模组104,一抽真空装置107以及一温控系统105。
所述砂箱101包括至少一层箱体,且该箱体盛装造型用型砂102。所述砂箱101还可以用于固定或承载其它装置,如抽真空装置107、加热模组104以及温度传感器108等。具体地,所述砂箱101可由单层、双层或多层箱体构成。当所述砂箱101包括多层箱体时,每层箱体内均设置一加热模组104和温度传感器108。所述砂箱101的箱体结构可根据所制备陶瓷胚体的尺寸大小、形状而定。所述砂箱101的材料可为木质材料、金属材料、聚合物或陶瓷中的一种或多种。其中,所述金属材料包括不锈钢、铝合金、钢铁型材等中的一种或多种。所述聚合物包括聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA),聚氯乙烯(PVC),硬聚氯乙烯(UPVC)等中的一种或多种。本实施例中,所述砂箱101是由松木材料组成的四框结构,该四框的连接处利用乳胶密封,以防漏气。并且该四框连接处分布有UPVC塑料管连接形成的真空管路。该UPVC塑料管的管壁具有多个的抽气孔,而且该UPVC塑料管外部包裹有250目的尼龙筛网,防止抽真空时型砂102被吸入真空管路。
所述型砂102的材料可为水洗石英砂、各种陶瓷粉体、陶瓷微珠、玻璃微珠以及有机颗粒材料中的一种或多种。所述型砂102的粒径为0.02mm-2mm。本实施例中,所述型砂102为粒径为0.075mm的石英砂颗粒。
所述覆膜103设置于所述型砂102的表面,起到密封的作用。当型砂102抽真空后,该覆膜103可紧贴附于所述型砂102的表面,以保持型砂102处于真空状态。同时,采用覆膜103覆盖型腔1092表面也可保持陶瓷凝胶注浆料处于密闭空间内,避免了氧阻聚的发生,可提高陶瓷胚体的质量。所述覆膜103的材料只要满足在真空负压条件下,在形成陶瓷凝胶胚体的反应温度内具有一定塑性变形能力即可。具体地,该覆膜103可为EVA薄膜、聚碳酸酯膜、高聚物聚丙烯膜等。本实施例中,所述覆膜103为EVA薄膜。
所述加热模组104用于加热该砂箱101内填充的型砂102。所述加热模组104可包括多个加热体,所述加热体可为加热棒或者加热膜,所述加热体结构形式的选择可根据实际情况确定。所述加热体可设置于所述砂箱101箱壁上,也可设置于所述砂箱101内的型砂102中。当所述多个加热体同时设置于所述型砂102中,该多个加热体可通过一柔性导线连接于外电路中。具体地,所述加热棒可一端固定于所述砂箱101的箱壁上,另一端包埋于所述型砂102中,也可以全部包埋于型砂102中并通过柔性导线连接于外电路中。所述加热膜可设置于所述砂箱101的箱壁上,也可以直接设置于所述型砂102之中。另,在同一砂箱101中,在型砂102量大的位置,足够可包埋加热棒时,可设置加热棒;在型砂102量小的位置,不足以包埋加热棒时,可设置加热膜配合使用。
请参见图1,在一个实施例中,所述加热模组104可以为设置于该砂箱101内的箱壁上的加热棒。所述加热棒的一端固定于该箱壁上以方便拆卸,另一端悬空设置于所述砂箱101内,从而使得该加热棒可直接插入型砂102中进行加热。在另一个实施例中,所述加热模组104还可以为一贴合于该箱壁上或嵌于所述箱壁内的加热膜。请参见图2,在另一个实施例中,所述箱壁具有多个电极插座1012,所述加热模组104具有与该电极插座1012配合使用的电极插头1042,所述加热模组104使用时将该电极插头1042插入该电极插座1012。可以理解,通过在该砂箱101内的不同经度和纬度设置多个电极插座1012,可以方便的调节加热模组104的位置,或者选择加热模组104的数量,从而避免影响该砂模109的型腔1092。请参见图3,在另一个实施例中,所述加热模组104通过一柔性导线连接到该箱壁上,从而使所述加热模组104使用时可以设置于该砂箱101内任意位置。例如,所述加热模组104包括三个加热体且分别设置于型腔1092的侧面和底部。所述加热模组104包括至少一加热体,且该加热体均匀穿插于型砂102中,以确保所述型砂102均匀受热。所述加热模组104与所述砂箱101接触的部位可采用密封材料密封,以防止砂箱内抽真空时漏气。
所述温控系统105包括一温控装置106以及一与该温控装置106电连接的温度传感器108。该温度传感器108和加热模组104使用时设置于该砂箱101内且包埋于该型砂102中,该温控装置106与所述加热模组104电连接且用于控制所述砂模109的温度。请参见图3,在一个实施例中,所述温度传感器108也可以通过一柔性导线连接到该箱壁上,从而使得该温度传感器108使用时可以设置于该砂箱101内任意位置。可以理解,所述温控系统105为可选择结构,在对温度精度要求不高时,可以没有该温控系统105。
所述抽真空装置107包括真空泵、缓冲罐、真空管路、除尘器、真空阀门、滤网等(图中未示)。所述抽真空装置107通过真空管路将所述砂箱101抽为真空状态。
可以理解,所述陶瓷胚体的成型系统10进一步还可以包括一真空振动台120。该真空振动台120用于将型砂102振实。
本发明提供的陶瓷胚体的成型系统10,具有以下优点:一、该系统中陶瓷浆料室110与陶瓷胚体成型装置100连通,使得陶瓷胚体成型工艺简单、方便;二、该陶瓷胚体成型装置100具有一加热模组104,可以直接在砂箱101内加热型砂102,而不需要加热整个装置,节约能源,操作方法简单,可批量生产。
请参阅图4,本发明第二实施例提供一种陶瓷胚体的成型系统10A,该成型系统包括一陶瓷浆料室110和一陶瓷胚体成型装置100。本发明第二实施例提供的陶瓷胚体的成型系统10A与本发明第一实施例提供的陶瓷胚体的成型系统10的结构基本相同,其区别在于,所述陶瓷胚体成型装置100没有专门的加热模组,而是在该砂箱101内间隔设置至少两个电极130,用于向所述型砂102施加电压或电流。可以理解,本实施例的型砂102具有导电性,当电流通过时可以产生电阻热。
具体地,所述至少两个电极130可以为相对设置于该砂箱101箱壁上的两个导电薄膜。所述至少两个电极130还可以分别通过一柔性导线连接与该砂箱101的箱壁上,使所述电极130使用时可以设置于该砂箱101内不同位置。进一步,所述至少两个电极130可以与所述温控装置106电连接,通过该温控装置106控制砂模109温度。
可以理解,本实施例中,所述砂箱101需采用绝缘材料制备,或采用导电材料制备且所述砂箱箱壁设置有绝缘层以避免所述至少两个电极130或砂模109短路。
可以理解,本实施例中,所述型砂102可以为导电颗粒,所述导电颗粒可为直径小于2mm的空心或实心铝球、钢球。所述型砂102也可以为导电颗粒与绝缘颗粒的混合体,所述绝缘颗粒为水洗石英砂、各种陶瓷粉体、陶瓷微珠、玻璃微珠以及有机颗粒中的一种或多种,所述导电颗粒可为直径小于2mm的空心或实心铝球、钢球。
请参阅图5,本发明还提供一种陶瓷胚体的成型方法一,其包括以下步骤:
S10,提供一砂箱101,该砂箱101内设置有型砂102,该砂箱101通过一覆膜103密封;
S11,通过抽真空的方法采用所述砂箱101制备一砂模109,该砂模109由型砂102构成并定义一型腔1092,所述覆膜103覆盖所述型腔1092;
S12,将一凝胶注陶瓷浆料118浇注到所述砂模109的型腔1092中,该陶瓷浆料通过该覆膜与所述型砂102隔离,并通过加热所述型砂102的方式固化所述凝胶注陶瓷浆料得到一陶瓷胚体预制体119;
S13,使所述砂模109溃散并干燥所述陶瓷胚体预制体119获得所述陶瓷胚体。
在步骤S11中,所述砂模109是根据需要成型的陶瓷产品形状尺寸制备得到。所述制备砂模109的步骤次序不限,只要使得所述砂模109中的型腔1092满足所需陶瓷产品的形状尺寸即可。
所述型砂102被真空封装在砂模109中,其真空状态可通过所述抽真空装置107抽取得到。
进一步,请参见图7,当所述砂箱101采用双层或多层时,还可在砂模109中设置一浇注口1093和一冒口1094。所述浇注口1093和冒口1094间隔设置,且分别与型腔1092连通。所述浇注口1093和冒口1094位于所述砂箱101的上方,该浇注口1093用于向型腔1092内注入凝胶注陶瓷浆料118,该冒口1094用于排出型腔1092中的气体。所述浇注口1093和冒口1094的截面积根据成型的陶瓷胚体尺寸大小而定,一般浇注口1093和冒口1094的截面积不小于0.2cm2,以免影响浇注速度及排气速度。
在步骤S12中,当砂模109中没有设置浇注口1093时,所述凝胶注陶瓷浆料118可直接注入型腔1092中;当砂模109中设置浇注口1093时,所述凝胶注陶瓷浆料118可通过浇注口1093注入型腔1092中。
所述凝胶注陶瓷浆料118为具有一定流动性的固相陶瓷体积分数大于50%的凝胶体系浆料,如,N-羟甲基丙烯酰胺体系陶瓷凝胶、明胶-尿素体系陶瓷凝胶、壳聚糖陶瓷凝胶、海藻酸钠陶瓷凝胶体系、陶瓷多聚体系凝胶、DMAA凝胶体系、水溶性环氧树脂凝胶陶瓷体系等。本实施例中,所述凝胶注陶瓷浆料的凝胶体系为N-羟甲基丙烯酰胺体系,凝胶注陶瓷浆料的固相体积含量为50%-51%。
所述配制凝胶注陶瓷浆料118的陶瓷材料可为氧化物陶瓷、氮化物陶瓷、碳化物陶瓷、硅化物陶瓷、硼化物陶瓷、其它复合物陶瓷材料以及无机单体材料等。所述氧化物陶瓷包括Al2O3、ZrO2、MgO等;所述氮化物陶瓷包括Si3N4、AlN、BN等;所述碳化物陶瓷包括SiC、BC、TiC等;所述硅化物陶瓷包括MoSi2、TiSi2、ZrSi2等;所述硼化物陶瓷包括TiB2、B2Zr、CrB2等;所述其它复合物陶瓷材料包括Y3Al5O12、MgAl2O4、BaTiO3等;所述无机单体材料包括碳粉、硅粉、镍粉等。本实施例中,所述陶瓷材料为氧化铝。
所述配制凝胶注陶瓷浆料118的方法,包括以下步骤:
S121,提供一多种单体混合物。
所述单体混合物包括氧化铝、去离子水、丙烯酰胺、亚甲基双丙烯酰胺,四种物质,所述四种物质的质量比为60:13:1.7:0.13(kg)。
S122,将上述单体混合物搅拌,搅拌过程中加入柠檬酸胺分散剂,搅拌后过滤。
将上述混合物放入80L的搅拌磨中,再加入的氧化锆球60kg搅拌,搅拌磨转速为200rev/min。搅拌时间为3小时,搅拌均匀后的浆料通过100目筛网过滤。所述柠檬酸胺分散剂为去离子水配制10%浓度的柠檬酸胺水溶液。
S123,将过滤后的陶瓷浆料保持在5℃低温状态,浇注前,向浆料中加入0.2kg过硫酸铵引发剂,并在真空中搅拌。
所述过硫酸铵引发剂为去离子水与过硫酸铵比例为100g:1.5g配制成的水溶液。所述搅拌时间为10-20分钟,其中,在真空中搅拌是为了消除浆料中的气体。将浆料保持在低温状态是为了防止浆料在进入型腔前高温引发固化现象。
具体地,固化所述凝胶注陶瓷浆料118的方法为通过加热所述型砂102,再用加热后的型砂102加热该凝胶注陶瓷浆料118实现。可以理解,加热该凝胶注陶瓷浆料118的方法也可以为通过激光照射直接加热该凝胶注陶瓷浆料118实现。所述凝胶注陶瓷浆料的固化温度为50-100℃,所述型砂102的预热温度等于或略高于所述凝胶注陶瓷浆料的固化温度,例如为50-110℃。当采用加热后的型砂102固化该凝胶注陶瓷浆料118时,该凝胶注陶瓷浆料118在包裹的型砂102中,能够均匀受热,进而使得该凝胶注陶瓷浆料118可均匀固化。
具体地,加热所述型砂102的方式可通过以下两种方式实现:一、在所述砂箱101内设置一加热模组104,采用该加热模组104加热所述型砂102;二、所述型砂102具有导电性时,在砂箱101内设置至少两个间隔设置且分别与所述型砂102点接触的电极130,通过所述至少两个电极向所述型砂102施加电压或电流,所述型砂102在通入电流后,产生的电阻热使得该型砂102自身受热均匀,继而该型砂102加热所述凝胶注陶瓷浆料118也更加均匀。可以理解,所述加热模组104和电极130可在制备砂模109的步骤时,设置于所述砂箱101内。
具体地,加热所述型砂102的过程可在以下阶段实施:一、在形成所述砂模109之后,浇注该凝胶注陶瓷浆料118之前,加热所述型砂102,用以固化所述凝胶注陶瓷浆料118;二、在形成所述砂模109并浇注所述凝胶注陶瓷浆料118之后,加热所述型砂102,用以固化所述凝胶注陶瓷浆料118。
当所述凝胶注陶瓷浆料118在加热后固化形成为具有明显弹性的“果冻”式状态时,即表示完成了凝胶注陶瓷浆料的固化过程,得到陶瓷胚体预制体。
在步骤S13中,使所述砂模109溃散的方法可通过去掉砂箱101,解除该砂模109的真空,使所述砂模109发生溃散。所述砂模109发生溃散后有部分覆膜103和型砂102与所述陶瓷胚体预制体119接触使所述陶瓷胚体预制体干燥。可以理解,溃散后松散的型砂102以及覆膜103相互作用力微弱,不会对陶瓷胚体预制体119的结构造成破坏性影响。
进一步,在所述砂模109发生溃散后,如果所述陶瓷胚体预制体119的表面覆盖有覆膜103时,还可在所述覆膜103上开设多个通气孔,使所述陶瓷胚体预制体119与所述溃散的型砂102接触,从而使所述陶瓷胚体预制体119干燥,并通过溃散的型砂102内部的缝隙,所述陶瓷胚体预制体119与空气形成对流,从而得到进一步干燥。另,部分松散的型砂102通过通气孔而附着于所述陶瓷胚体预制体119,还可控制陶瓷胚体预制体119的干燥速度,降低陶瓷胚体预制体119的收缩阻力,进而可降低陶瓷胚体预制体119在干燥过程中产生开裂的几率。
进一步,根据陶瓷产品的形状,在所述凝胶注陶瓷浆料118凝胶化和陶瓷胚体预制体119干燥过程中,还可以通过改变砂箱101的放置位置和倾斜角度,来降低凝胶注陶瓷浆料凝胶化和陶瓷胚体预制体干燥时产生的收缩阻力,避免产生开裂。
本发明提供的陶瓷胚体成型的方法,具有以下优点:一、所述凝胶注陶瓷浆料118的固化可通过加热型砂102来实现,而不需要加热整个装置,节约能源;二、预热型砂102的方法可在装入砂箱101之前加热,也可在装入砂箱后通过加热模组104加热,加热时段可调控,易实现批量连续生产;三、可根据不同的陶瓷胚体形状和大小,选择砂箱结构,适于形状复杂、大尺寸的陶瓷部件的制备;四、所述凝胶注陶瓷浆料118固化成型后解除真空,型砂102溃散,无需脱模,不会出现陶瓷胚体预制体119变形现象;五、该陶瓷胚体预制体119在松散的型砂102中完成干燥和收缩硬化,松散的型砂102可控制干燥速度,使得胚体的干燥收缩阻力减小,避免产生裂纹。
本发明还提供另一种陶瓷胚体的成型方法二,其包括以下步骤:
S20,提供一预加热的型砂102;
S21,提供一砂箱101,将所述预加热的型砂102设置于所述砂箱101内,该砂箱101通过一覆膜103密封;
S22,通过抽真空的方法采用所述砂箱101制备一砂模109,该砂模109由所述型砂102构成并定义一型腔1092,所述覆膜103覆盖所述型腔1092;
S23,将一凝胶注陶瓷浆料118浇注到所述砂模109的型腔1092中,该陶瓷浆料118通过该覆膜103与所述型砂102隔离;
S24,通过所述预加热的型砂102固化所述凝胶注陶瓷浆料118得到一陶瓷胚体预制体119;
S25,干燥所述陶瓷胚体预制体119并使所述砂模109溃散获得所述陶瓷胚体。
本发明提供的陶瓷胚体的成型方法二与所述陶瓷胚体的成型方法一的制备过程基本相同,其区别在于:本成型方法二中,所述型砂102的加热过程在放入砂箱101形成砂模109之前进行。通过预先将型砂102加热到适当温度,再将预热后的型砂102放入砂箱101形成砂模109,并使得在浇注凝胶注陶瓷浆料118之后,所述型砂102可固化所述凝胶注陶瓷浆料118。
以下将分别介绍本发明提供的陶瓷胚体成型方法的几种具体实施例。
实施例1
请参阅图6,本发明实施例1提供一种陶瓷胚体的成型方法,其包括以下步骤:
S30,根据需要成型的陶瓷产品尺寸计算并制备一造型模140;
S31,将造型模140置于真空振动台120上,在造型模140表面包覆一覆膜103,使所述覆膜103贴附于该造型模140的表面;
S32,将砂箱101置于真空振动台120上并罩住所述造型模140,再向砂箱101中充满型砂102,经真空振动台120将型砂102振实刮平,在刮平的型砂102表面平铺一覆膜103并使所述型砂102保持真空;
S33,释放真空振动台120的真空,托起砂箱101并脱掉该造型模140,翻转砂箱101,所述型砂102形成一砂模109,原造型模140处形成一型腔1092;
S34,将配制的凝胶注陶瓷浆料118浇注到所述型腔1092中;
S35,加热型砂102,并利用加热后的型砂102加热固化所述凝胶注陶瓷浆料118得到一陶瓷胚体预制体119;
S36,去掉所述砂箱101,使陶瓷胚体预制体119在所述砂模109中干燥。
具体地,在步骤S30中,所述造型模140的尺寸是以陶瓷产品尺寸为基础,再按照所选陶瓷材料的干燥收缩率、烧结收缩率及加工余量进行放尺计算得到。
所述造型模140的材料可为木质材料、金属材料或非金属材料。其中,所述金属材料可为铝制品、钢制品、铜制品等;所述非金属材料可为尼龙、树脂、塑料等高分子材料,也可为粘土、水泥等无机材料。所述造型模140上还可开有通气孔,当真空作用时,所述通气孔可有助于所述覆膜103紧贴于造型模140上。本实施例中,所述造型模140为具有通气孔的木质材料。
在步骤S31中,所述覆膜103可通过加热软化后均匀铺于造型模140上。所述加热方式可采用石英管加热、硅钼棒加热、硅碳棒加热、碳纤维加热、镍铬电阻丝加热等方式。本实施例中,所述加热方式为10根功率分别为500w的石英管并行排列加热。所述覆膜103为EVA薄膜。所述EVA薄膜采用的加热温度为80℃~120℃。
所述覆膜103在真空振动台120的真空负压条件下,吸附于造型模140的表面。所采用的真空负压为-0.2~0.7atm。
在步骤S32中,所述真空振动台120的振幅及频率不限,只要确保所述型砂102振实,以可供后续工艺使用。本实施例中,所述真空振动台120的振幅为0.5mm,频率为1000HZ。
在步骤S33中,解除真空后,所述造型模140表面的覆膜103会脱离该造型模140的表面,并紧密贴附于砂箱101的型砂102上,该型砂102形成一砂模109,该型砂102仍保持真空状态。
实施例2
请参阅图7,本发明实施例2提供一种陶瓷胚体的成型方法,其包括以下步骤:
S40,根据需要成型的陶瓷产品计算出造型模140尺寸,并根据陶瓷胚体形状确定分型面,造型模140由分型面分为上模142和下模144;
S41,将上模142和下模144分别置于真空振动台120上,在上模142和下模144表面平铺一覆膜103,使所述覆膜103贴附于上模142和下模144的表面;
S42,在上模142表面设置一浇注口和冒口模芯,将砂箱101置于真空振动台120上并分别罩住所述上模142和下模144,再向砂箱101中充满型砂102,经真空振动台120将型砂102振实刮平,在刮平的型砂102表面平铺一覆膜103并使所述型砂102保持真空;
S43,释放真空振动台120的真空,托起砂箱101并脱掉上模142和下模144,翻转下砂箱,使下砂箱与上砂箱定位合模形成一型腔1092,拔出浇注口和冒口模芯,所述型砂102形成一砂模109;
S44,将配制的凝胶注陶瓷浆料118浇注通过浇注口1093注入到所述型腔1092中,直到该凝胶注陶瓷浆料118到达所述冒口1094;
S45,加热型砂102,并利用加热后的型砂102加热固化所述凝胶注陶瓷浆料118得到一陶瓷胚体预制体119;
S46,去掉所述砂箱101,使陶瓷胚体预制体在所述砂模109中干燥。
本发明第二实施例提供的陶瓷胚体的成型方法与第一实施例提供的陶瓷胚体的成型方法基本相同,其区别在于:该第二实施例中所采用的砂箱101分为上、下两个箱体结构,造型过程中需要将上下两个箱体进行合模,且在上箱体中安装浇注口1093和冒口1094。所述第二实施例提供的陶瓷胚体的成型方法通过将陶瓷胚体进行分型设计,适用于形状复杂、大尺寸的部件的成型制备。
另外,本领域技术人员还可在本发明精神内作其它变化,当然这些依据本发明精神所作的变化,都应包含在本发明所要求保护的范围内。

Claims (9)

1.一种陶瓷胚体成型的方法,其包括以下步骤:
提供一砂箱,该砂箱内设置有型砂,该砂箱通过一覆膜密封;
通过抽真空的方法采用所述砂箱制备一砂模,该砂模由型砂构成并定义一型腔,所述覆膜覆盖所述型腔;
将一凝胶注陶瓷浆料浇注到所述砂模的型腔中,该陶瓷浆料通过该覆膜与所述型砂隔离,并通过加热所述型砂的方式固化所述凝胶注陶瓷浆料得到一陶瓷胚体预制体;
使所述砂模溃散并干燥所述陶瓷胚体预制体获得所述陶瓷胚体,通过去掉所述砂箱的方式使所述砂模发生溃散,部分覆膜与型砂与所述陶瓷胚体预制体接触使所述陶瓷胚体预制体干燥。
2.如权利要求1所述的陶瓷胚体成型的方法,其特征在于,所述覆膜为EVA薄膜、聚碳酸酯膜、以及高聚物聚丙烯膜中的一种。
3.如权利要求1所述的陶瓷胚体成型的方法,其特征在于,所述凝胶注陶瓷浆料的固相陶瓷体积分数大于50%。
4.如权利要求1所述的陶瓷胚体成型的方法,其特征在于,在所述砂箱内设置一加热模组,采用该加热模组加热所述型砂。
5.如权利要求1所述的陶瓷胚体成型的方法,其特征在于,所述型砂具有导电性,在砂箱内设置至少两个间隔设置并与所述型砂电接触的电极,通过所述电极向所述型砂施加电压或电流以加热该型砂。
6.如权利要求1所述的陶瓷胚体成型的方法,其特征在于,在浇注该凝胶注陶瓷浆料之前,加热所述型砂,用以固化所述凝胶注陶瓷浆料。
7.如权利要求1所述的陶瓷胚体成型的方法,其特征在于,在浇注该凝胶注陶瓷浆料之后,加热所述型砂,用以固化所述凝胶注陶瓷浆料。
8.如权利要求1所述的陶瓷胚体成型的方法,其特征在于,在使所述砂模发生溃散后在所述覆膜上开设多个通气孔,使所述陶瓷胚体预制体与所述溃散的型砂接触,从而使所述陶瓷胚体预制体干燥。
9.一种陶瓷胚体的成型的方法,其包括以下步骤:
提供一预加热的型砂;
提供一砂箱,将所述预加热的型砂设置于所述砂箱内,该砂箱通过一覆膜密封;
通过抽真空的方法采用所述砂箱制备一砂模,该砂模由型砂构成并定义一型腔,所述覆膜覆盖所述型腔;
将一凝胶注陶瓷浆料浇注到所述砂模的型腔中,该陶瓷浆料通过该覆膜与所述型砂隔离;
通过所述预加热的型砂固化所述凝胶注陶瓷浆料得到一陶瓷胚体预制体;
干燥所述陶瓷胚体预制体并使所述砂模溃散获得所述陶瓷胚体。
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Assignee: Jiangsu Jicui Semiconductor Ceramic Materials Research Institute Co.,Ltd.

Assignor: TSINGHUA University

Contract record no.: X2024980016555

Denomination of invention: A method for forming ceramic blanks

Granted publication date: 20170301

License type: Common License

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