CN117885225A - 一种曲面阳角陶瓷板的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及建筑陶瓷制备技术领域，尤其涉及一种曲面阳角陶瓷板的制备方法。所述制备方法包括：对平面陶瓷板开槽除去加工部；所述加工部在垂直于宽度方向的最大横截面面积大于所述平面陶瓷板在垂直于宽度方向的横截面面积与曲面阳角陶瓷板在垂直于宽度方向的平面上的最大投影面积的差值；且所述加工部在宽度方向上贯穿所述平面陶瓷板；将开槽后的平面陶瓷板放置在热弯模具的外表面，其中平面陶瓷板除去加工部的部位放置在热弯模具的圆弧部的外表面；随后加热陶瓷板至陶瓷板的软化温度使陶瓷板在重力作用下热弯形成圆弧部以得到曲面阳角陶瓷板。本发明可以得到圆弧阳角半径100mm以下的曲面阳角陶瓷板，突破了行业极限。

Description

一种曲面阳角陶瓷板的制备方法
技术领域
本发明涉及建筑陶瓷制备技术领域，尤其涉及一种曲面阳角陶瓷板的制备方法。
背景技术
近年来随着人们对建筑物美观要求的提高。为提高产品竞争力，陶瓷生产厂家将目标瞄准到产品外观的造型美感和安全性能方面。由此，在建筑拐角处使用曲面装饰建筑物的情况日益增多，曲面装饰陶瓷品的使用量也逐渐提高。
将天然石材加工成曲面石材制品，加工量大，石材利用率低，这导致天然石材曲面制品的生产成本高。而且，天然石材作为装饰面的色差较大。常用的天然石材包括大理石和花岗岩等。目前市面常用的大理石为沉积、变质岩石，主要成分是碳酸钙，硬度偏低，莫氏硬度大约在3～4。采用大理石料加工成曲面制品时，通常用带锯将石料切割成表面接近弧形的面板，再对装饰面进行修整，例如研磨抛光。但是，这存在以下问题：一方面，由于大理石的理化性能差，硬度低，易风化，耐候性差，磨光表面持久性不好，历经数月至数年磨光表面会失去光泽，颜色随之变化，装饰效果难以持久。另一方面，带锯切割的曲面面板的弧度较为生硬，难以满足精确加工的要求。将花岗石料加工成弧面制品时，由于花岗石硬度高和莫氏硬度大，甚至无法采用带锯进行加工，只能通过机械或手工的方法对花岗石块料进行打凿，借助冲击和劈裂去掉多余的块料。可是，通常一块石料只能打凿制成一块曲面板，加工难度大，石材利用率低，加工成本十分高昂，而且难以制成薄板，这增加了建筑施工的困难程度和提高了施工成本。
随着陶瓷岩板在现代建筑装饰领域的推广应用，陶瓷行业开始推出以下方式制备曲面陶瓷产品。例如，将若干个平面陶瓷件以大约90度的拼接角度进行拼接得到曲面陶瓷产品。这种方式虽然可以形成基本流畅一致的整体纹理，但对陶瓷岩板的应用与设计带来较大局限。例如，还可以借助具有圆弧部的金属拼接件将若干个平面陶瓷件连接得到曲面陶瓷产品。可以是在不锈钢或铝板等金属件表面喷涂形成岩板纹理并弯曲成所需圆弧形状，得到具有圆弧部的金属拼接件，并将其用于平面陶瓷件的拼接。这样固然可以满足曲面陶瓷制品的拐角位置造型设计，但是金属拼接件与平面陶瓷岩板的表面纹理色调与质感差异大，使得最终成品的整体协调性差。例如，通过热弯法制备曲面陶瓷岩板。但是，目前热弯法制备的曲面阳角陶瓷岩板的圆弧阳角半径(圆弧曲率半径)不能低于100mm。这导致热弯法制备的曲面阳角陶瓷岩板对建筑基层造型尺寸的要求较高，增加了基层造型的占地面积，减少了建筑内的实际可使用面积。在实践中，热弯法制备的曲面阳角陶瓷岩板不能直接用于建筑基层的直角场景位置，这使得设计和安装应用受到局限。另外，现有技术通常将平面陶瓷岩板通过二次烧成进行热弯得到圆弧形状，这导致热弯板材的强度降低和内应力无法释放出来，受外力冲击后容易破碎散落。
发明内容
为了满足应用需求，制备圆弧曲率半径更小且综合性能(例如力学强度)更高的圆弧阳角陶瓷岩板迫在眉睫。本发明提供一种曲面阳角陶瓷板的制备方法，通过在平面陶瓷板的特殊位置开槽并热弯，可以得到圆弧阳角半径100mm以下的曲面阳角陶瓷板，突破了行业极限，有利于拓宽曲面阳角陶瓷板的使用场景。在生产甚至可以制备圆弧阳角半径低至15mm的圆弧阳角陶瓷岩板。
第一方面，本发明提供一种曲面阳角陶瓷板的制备方法。所述制备方法包括：对平面陶瓷板开槽除去加工部；所述加工部在垂直于宽度方向的最大横截面面积大于所述平面陶瓷板在垂直于宽度方向的横截面面积与曲面阳角陶瓷板在垂直于宽度方向的平面上的最大投影面积的差值；且所述加工部在宽度方向上贯穿所述平面陶瓷板；将开槽后的平面陶瓷板放置在热弯模具的外表面，其中平面陶瓷板除去加工部的部位放置在热弯模具的圆弧部的外表面；随后加热陶瓷板至陶瓷板的软化温度使陶瓷板在重力作用下热弯形成圆弧部以得到曲面阳角陶瓷板。
较佳地，通过机械切割的方式开槽。
较佳地，所述加工部的高度为平面陶瓷板厚度的三分之二以内；优选地，所述加工部的高度为平面陶瓷板的厚度的三分之一至三分之二。
较佳地，所述加工部的形状为锯齿形、平凹形、U形的任意一种；优选地，所述加工部的形状为锯齿形。
较佳地，所述热弯模具的圆弧部的长度略大于或者等于所述加工部的长度；优选地，所述热弯模具的圆弧部的长度等于所述加工部的长度。
较佳地，所述曲面阳角陶瓷板的圆弧曲率半径为15mm～100mm。
较佳地，所述曲面阳角陶瓷板的圆弧部的两侧部位沿着陶瓷板的长度方向延伸形成直角夹角。
较佳地，所述制备方法还包括：加热完成后，在陶瓷板的开槽侧的表面粘结强化层，所述强化层覆盖陶瓷板的开槽侧的全部外表面。
较佳地，所述强化层的材质选自不锈钢、铝合金、镀锌钢、玻璃纤维中的一种或多种的复合材料。
较佳地，所述制备方法进一步包括：在粘结强化层之前，在圆弧部的内表面采用柔性胶黏剂定位粘贴加固层，所述定位指的是加固层仅覆盖圆弧部的内表面而不突出所述圆弧部的边界。
附图说明
图1是曲面陶瓷板成品和平面陶瓷板的示意图；
图2是实施例1(上)、实施例2(中)和对比例2(下)的平面陶瓷板开槽后的示意图；
图3是实施例1(左)和实施例2(右)的平面陶瓷板在开槽后放置在模具外表面的示意图；
图4是实施例1(左)和实施例2(右)的曲面阳角陶瓷板成品的示意图；
图5是对比例1的曲面阳角陶瓷板的成品效果图；
图6是将对比例1的曲面阳角陶瓷板采用外力挤压后的砖面效果图；
图7是对比例2的曲面阳角陶瓷板破裂的砖面效果图。
图8是对比例3的曲面阳角陶瓷板破裂的砖面效果图。
图9是对比例4的曲面阳角陶瓷板的示意图。
具体实施方式
通过下述实施方式进一步说明本发明，应理解，下述实施方式仅用于说明本发明，而非限制本发明。
建筑基层的直角场景对曲面阳角陶瓷板的圆弧曲率半径有要求。目前行业内曲面阳角陶瓷板的圆弧曲率半径不能低于100mm。但是圆弧曲率半径过大会影响建筑基层的安装施工，甚至需要调整基层或结构才能预留出足够空间进行曲面阳角陶瓷板的安装铺贴。例如，采用金属弧形件拼接平面陶瓷板时，去掉建筑基层尖才能进行瓷砖的铺贴，但这会影响整体效果。基于现有技术的不足，本发明提供一种曲面阳角半径为15mm至100mm的曲面阳角陶瓷板的制备方法，解决了安装施工基层或结构调整的问题，使施工更加便捷，且整体效果美观一致。以下示例性说明本发明所述曲面阳角陶瓷板的制备方法。阳角指的是背离陶瓷板装饰面的方向进行弯曲。
对平面陶瓷板开槽除去加工部。平面陶瓷板的组成和规格不受限制。具体实施例中采用蒙娜丽莎集团股份有限公司生产的平面陶瓷板。开槽的方式不受限制。例如可通过机械切割的方式进行开槽。
所述加工部在宽度方向上贯穿平面陶瓷板。即所述加工部的宽度与平面陶瓷板的宽度一致。
所述加工部的高度为平面陶瓷板厚度的三分之二以内。否则最终形成的曲面阳角陶瓷板成品的综合性能差，且存在陶瓷板表面开裂的风险。优选地，所述加工部的高度为陶瓷板厚度的三分之一至三分之二。这样可以避免热弯时陶瓷板向外拱起导致曲面阳角陶瓷板变形。
所述加工部在垂直于宽度方向的最大横截面面积大于所述平面陶瓷板在垂直于宽度方向的横截面面积与曲面阳角陶瓷板在垂直于宽度方向的平面上的最大投影面积的差值。如果所述加工部在垂直于宽度方向的横截面面积过小，会导致陶瓷板没有足够的空间进行热弯成型而向外拱出，得不到符合设计标准的曲面圆弧形状。作为优选的技术方案，所述加工部在垂直于宽度方向的最大横截面面积为上述差值的1～1.3倍。同时，所述加工部在垂直于宽度方向的最大横截面面积不能超过平面陶瓷板在垂直于宽度方向的横截面面积的三分之二。如果所述加工部在垂直于宽度方向的横截面面积过大，会导致陶瓷板被切削过多，导致最终形成的曲面阳角陶瓷板的综合性能变差。
加工部的形状会影响曲面阳角陶瓷板的曲面圆弧精准程度。加工部的形状可为锯齿形、平凹形、U形的任意一种。优选地，加工部的形状为锯齿形。平凹形的加工部的侧壁与底部为直角过渡。U形的加工部的侧壁与底部为圆角过渡。锯齿形的加工部对曲面阳角陶瓷板的弯曲均匀程度更加有利。作为示例，锯齿形加工部的锯齿单元的齿长为1.5mm～3.5mm，相邻齿的顶端距离为2mm～4mm。
作为优选，加工部分布在平面陶瓷板的中心部位。即加工部在高度方向的中心轴线与平面陶瓷板在高度方向的中心轴线重合。
将开槽后的平面陶瓷板放置在热弯模具的外表面，其中平面陶瓷板除去加工部的部位放置在热弯模具的圆弧部的外表面。采用本领域常用的热弯装置即可。加工部的长度与热弯模具的圆弧部的弧长匹配。可选地，所述热弯模具的圆弧部的长度略大于或者等于所述加工部的长度。优选地，所述热弯模具的圆弧部的长度等于所述加工部的长度。这样可以最大程度地避免陶瓷板不能贴合于模具精准成型。
随后加热陶瓷板至陶瓷板的软化温度使陶瓷板在重力作用下热弯形成圆弧部以得到曲面阳角陶瓷板。在重力作用下陶瓷板朝向热弯模具的方向尤其是朝向热弯模具的圆弧部进行贴合。在该过程中，处于软化状态的陶瓷板由于自身重力作用朝向模具方向弯曲，软化的陶瓷板在该弯曲部位受到挤压，平面陶瓷板除去加工部的部位赋予陶瓷板足够空间使得陶瓷板进一步朝向模具的弧形面(圆弧部)进行贴合。热弯工艺在此不做限制，采用本领域常用的热弯工艺即可。
在实验中尝试直接对平面陶瓷板进行热弯，结果发现所得曲面阳角陶瓷板的表面形成拱形，且所得曲面陶瓷板的弧度不符合设计要求。即使对曲面阳角陶瓷板的拱形采用外力进行挤压，也难以消除该拱形缺陷，反而在陶瓷板表面留下由于挤压形成的痕迹而影响表面装饰效果。这是因为陶瓷板加热到软化温度，由平面成型为曲面的过程中陶瓷板内部会受到挤压，尤其是圆弧半径过小平面陶瓷板内部材料向里挤压的程度加剧，当向内挤压达到极限时，平面陶瓷板材料无法避免地向外部挤出导致表面拱起变形。
还发现，不同的加工部形状宜配合不同的热弯模具的放置方式。例如，对于平凹形的加工部，模具优选倾斜放置，即模具底座与水平面呈一定夹角(45°以下，优选5°～45°)，这样可以保持平面陶瓷板的除去加工部的部位表面不会与模具的弧形部表面进行接触。同理，对于U形加工部，模具也优选倾斜放置，即模具底座与水平面呈一定夹角(45°以下，优选5°～45°)。但是，对于锯齿形的加工部，模具优选水平放置，即模具底座可直接放置在水平面上。
本发明所述制备方法制备的曲面阳角陶瓷板的厚度可为5.5mm～20mm，优选5.5mm～15mm。对于厚度低于5.5mm的薄型陶瓷板，开槽后即使进行热弯，也会导致余量不足而引起变形或者开裂。由于本发明所述制备方法可以获得低圆弧曲率半径的曲面阳角陶瓷板，无需调整建筑基层或安装结构，采用常规安装铺贴方法即可直接应用在直角建筑基层。常规安装铺贴方法包括但不限于瓷砖胶铺贴、干挂胶点贴、使用龙骨干挂等。曲面阳角陶瓷板作为底基，与建筑基层之间的距离控制在大于15mm即可实现安装应用。本发明所述制备方法获得的曲面阳角陶瓷板对于圆弧中心角没有特殊要求。在具体实施例中，所述曲面阳角陶瓷板的圆弧部的两侧部位沿着陶瓷板的长度方向延伸形成直角夹角。
作为可选的实施方式，所述制备方法还包括：加热完成后，在陶瓷板的开槽侧的表面粘结强化层，所述强化层覆盖陶瓷板的开槽侧的全部外表面。所述强化层的材质选自不锈钢、铝合金、镀锌钢、玻璃纤维中的一种或多种的复合材料。平面陶瓷板加热至软化状态的二次热加工成形过程中(烧结被视为第一次热加工)，陶瓷板贴于模具弧形部外表面获得所需形状。但同时陶瓷板在加热过程受热膨胀，所得曲面阳角陶瓷板的密度低于平面陶瓷板，致使曲面阳角陶瓷板的强度(耐冲击强度)可能降低，存在安全隐患。通过在曲面陶瓷板的开槽侧的表面增设强化层，即使受到外力冲击强化层也可起到连接作用保证陶瓷板不会散落，提高耐冲击强度，拓宽应用安全性能。
可采用柔性胶黏剂粘结固定强化层。优选具有延展性的胶黏剂。柔性胶黏剂可以有效降低曲面阳角陶瓷板的弯曲部位(圆弧部)由于厚度降低导致的强度少许下降，也可以降低由于曲面阳角陶瓷板与强化层的膨胀系数不同而存在的温差变化产生变形的可能性。
所述制备方法进一步包括：在粘结强化层之前，在圆弧部的内表面采用柔性胶黏剂定位粘贴加固层，所述定位指的是加固层仅覆盖圆弧部的内表面而不突出所述圆弧部的边界。综上，本发明所述制备方法可以获得曲面阳角半径15mm～100mm的曲面阳角陶瓷板，突破了行业只能制备半径大于100mm的曲面阳角陶瓷板的极限，扩大了曲面阳角陶瓷板使用场景范围，解决了用金属拼接件作为圆弧过渡的困境，增强了曲面阳角陶瓷板的抗冲击强度。
下面进一步列举实施例以详细说明本发明。同样应理解，以下实施例只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域的技术人员根据本发明的上述内容作出的一些非本质的改进和调整均属于本发明的保护范围。下述示例具体的工艺参数等也仅是合适范围中的一个示例，即本领域技术人员可以通过本文的说明做合适的范围内选择，而并非要限定于下文示例的具体数值。
实施例1
设计长度600mm、圆弧曲率半径15mm、厚度12mm的曲面阳角陶瓷板。所述曲面阳角陶瓷板的圆弧部的两侧部位沿着陶瓷板的长度方向延伸形成直角夹角。所述曲面阳角陶瓷板的制备方法包括以下步骤：
步骤1：选取长度600mm×宽度600mm×厚度12mm的平面陶瓷板。平面陶瓷板在垂直于宽度方向的横截面面积为7200mm2。
步骤2：通过切割对平面陶瓷板开槽除去加工部。所述加工部的形状为平凹形。加工部的高度为6mm。加工部的深度为600mm。加工部的宽度为24mm。故所述加工部在垂直于宽度方向的横截面面积为144mm2。设计的曲面阳角陶瓷板在垂直于宽度方向的平面上的最大投影面积为7087.04mm2。故所述加工部在垂直于宽度方向的横截面面积大于设计的曲面阳角陶瓷板在垂直于宽度方向的平面上的最大投影面积与平面陶瓷板在垂直于宽度方向的横截面面积的差值112.96mm2。
步骤3：将开槽后的平面陶瓷板放置在热弯模具的外表面，其中平面陶瓷板除去加工部的部位放置在热弯模具的圆弧部的外表面。模具倾斜放置，具体把模具的底座与水平面呈45°夹角放置，这样可以保持平面陶瓷板的除去加工部的部位表面不会与模具的圆弧部表面进行接触。开启热弯装置的加热开关，以20℃/min的升温速率从25℃升温至800℃，在800℃保温30min，继续以5℃/min的升温速率从800℃升温至软化温度1200℃，在1200℃保温30min。随后以10℃/min降温至室温。在该过程中，处于软化状态的陶瓷板由于自身重力作用朝向模具的方向进行弯曲，软化的陶瓷板在弯曲部位受到挤压，平面陶瓷板除去加工部的部位赋予陶瓷板足够空间，使得陶瓷板进一步朝向模具进行贴合形成圆弧部。
步骤4.在陶瓷板的圆弧部的外表面采用胶黏剂定位粘贴不锈钢加固层。不锈钢加固层仅覆盖圆弧部的外表面而不突出所述圆弧部的边界。
步骤5.在不锈钢加固层的表面采用胶黏剂粘贴镀锌钢板强化层。所述镀锌钢板强化层覆盖陶瓷板的加固层侧的全部外表面。
实施例2
设计长度600mm、圆弧曲率半径50mm、厚度12mm的曲面阳角陶瓷板。所述曲面阳角陶瓷板的圆弧部的两侧部位沿着陶瓷板的长度方向延伸形成直角夹角。所述曲面阳角陶瓷板的制备方法包括以下步骤：
步骤1：选取长度600mm×宽度600mm×厚度12mm的平面陶瓷板。平面陶瓷板在垂直于宽度方向的横截面面积为7200mm2。
步骤2：通过切割对平面陶瓷板开槽除去加工部。所述加工部的形状为锯齿形。加工部的高度为6mm。加工部的深度为600mm。加工部的宽度(锯齿形加工部的宽度长度)为24mm。故所述加工部在垂直于宽度方向的最大横截面面积为144mm2。设计的曲面阳角陶瓷板在垂直于宽度方向的平面上的最大投影面积为7087.01mm2。故所述加工部在垂直于宽度方向的最大横截面面积大于设计的曲面阳角陶瓷板在垂直于宽度方向的平面上的最大投影面积与平面陶瓷板在垂直于宽度方向的横截面面积的差值112.99mm2。
步骤3：将开槽后的平面陶瓷板放置在热弯模具的外表面，其中平面陶瓷板除去加工部的部位放置在热弯模具的圆弧部的外表面。模具水平放置。开启热弯装置的加热开关，以20℃/min的升温速率从25℃升温至800℃，在800℃保温30min，继续以5℃/min的升温速率从800℃升温至软化温度1200℃，在1200℃保温30min。随后以10℃/min降温至室温。在该过程中，处于软化状态的陶瓷板由于自身重力作用朝向模具方向弯曲，软化的陶瓷板在弯曲部位受到挤压，平面陶瓷板除去加工部的部位赋予陶瓷板足够空间，使得陶瓷板进一步朝向模具进行贴合形成圆弧部。
步骤4.采用粘结剂填充锯齿形的间隙。将玻璃纤维强化层用粘结剂固定在陶瓷板的开槽侧的表面。玻璃纤维强化层覆盖陶瓷板的开槽侧的全部外表面。
对比例1
设计长度600mm、圆弧曲率半径50mm、厚度12mm的曲面阳角陶瓷板。所述曲面阳角陶瓷板的圆弧部的两侧部位沿着陶瓷板的长度方向延伸形成直角夹角。通过热弯法进行曲面阳角陶瓷板的制备。选取长度600mm×宽度600mm×厚度12mm的平面陶瓷板。将平面陶瓷板放置在热弯装置的模具表面。模具水平放置。开启热弯装置的加热开关，以20℃/min的升温速率从25℃升温至800℃，在800℃保温30min，继续以5℃/min的升温速率从800℃升温至软化温度1200℃，在1200℃保温30min。在该过程中，处于软化状态的陶瓷板由于自身重力作用朝向模具方向弯曲。以10℃/min降温至室温，得到曲面阳角陶瓷板。
从图5可以看出，直接对平面陶瓷板进行热弯得到的曲面陶瓷板，其圆弧部位的弧度不符合设计要求，而且圆弧部位的两侧边向外拱出。在热弯过程中，发现陶瓷板的圆弧部位的侧边与模具的最大距离可达到5mm。这是因为陶瓷板加热到软化温度后，由平面成型为曲面的过程中陶瓷板内部受到挤压，圆弧曲率半径较小时平面陶瓷板内部向里被挤压的程度相对加剧，当向内挤压达到极限时，平面陶瓷板无法避免地向外部挤出导致表面拱起变形。
如图6所示，对曲面阳角陶瓷板的拱形缺陷采用外力进行挤压，该拱形缺陷并未被消除，反而在陶瓷板表面留下挤压导致的痕迹而影响陶瓷砖表面装饰效果。
对比例2
设计长度600mm、圆弧曲率半径50mm、厚度12mm的曲面阳角陶瓷板。所述曲面阳角陶瓷板的圆弧部的两侧部位沿着陶瓷板的长度方向延伸形成直角夹角。所述曲面阳角陶瓷板的制备方法包括以下步骤：
步骤1：选取长度600mm×宽度600mm×厚度12mm的平面陶瓷板。平面陶瓷板在垂直于宽度方向的横截面面积为7200mm2。
步骤2：通过切割对平面陶瓷板开槽除去加工部。所述加工部的形状为V形。加工部的高度(V形的最大高度)为6mm。加工部的深度为600mm。加工部的宽度(V形加工部的最大宽度)为23mm。故所述加工部在垂直于宽度方向的最大横截面面积为138mm2。设计的曲面阳角陶瓷板在垂直于宽度方向的平面上的最大投影面积为7087.01mm2。故所述加工部的在垂直于宽度方向的最大横截面面积大于设计的曲面阳角陶瓷板在垂直于宽度方向的平面上的最大投影面积与平面陶瓷板在垂直于宽度方向的横截面面积的差值112.99mm2。
步骤3：将开槽后的平面陶瓷板放置在热弯模具的外表面，其中平面陶瓷板除去加工部的部位放置在热弯模具的圆弧部的外表面。模具倾斜放置，具体把模具的底座与水平面呈45°夹角放置，这样可以保持平面陶瓷板的加工部的部位表面不会与模具的圆弧部表面进行接触。开启热弯装置的加热开关，以20℃/min的升温速率从25℃升温至800℃，在800℃保温30min，继续以5℃/min的升温速率从800℃升温至软化温度1200℃，在1200℃保温30min。以10℃/min降温至室温，得到曲面阳角陶瓷板。
如图7所示，该对比例的陶瓷板出现开裂。这是因为：陶瓷板弯曲时V型加工部产生的尖角位置因重力被向下受到拉伸，应力集中于该尖角位置而导致容易出现开裂。
对比例3
设计长度600mm、圆弧曲率半径50mm、厚度12mm的曲面阳角陶瓷板。所述曲面阳角陶瓷板的圆弧部的两侧部位沿着陶瓷板的长度方向延伸形成直角夹角。所述曲面阳角陶瓷板的制备方法包括以下步骤：
步骤1：选取长度600mm×宽度600mm×厚度12mm的平面陶瓷板。平面陶瓷板在垂直于宽度方向的横截面面积为7200mm2。
步骤2：通过切割对平面陶瓷板开槽除去加工部。所述加工部的形状为锯齿形。加工部的高度为10mm。加工部的深度为600mm。加工部的宽度(锯齿形加工部的整体宽度)为14mm。故所述加工部在垂直于宽度方向的最大横截面面积为140mm2。设计的曲面阳角陶瓷板在垂直于宽度方向的平面上的最大投影面积为7087.01mm2。故所述加工部的在垂直于宽度方向的最大横截面面积大于设计的曲面阳角陶瓷板在垂直于宽度方向的平面上的最大投影面积与平面陶瓷板在垂直于宽度方向的横截面面积的差值112.99mm2。
步骤3：将开槽后的平面陶瓷板放置在热弯模具的外表面，其中平面陶瓷板除去加工部的部位放置在热弯模具的圆弧部的外表面。模具水平放置。开启热弯装置的加热开关，以20℃/min的升温速率从25℃升温至800℃，在800℃保温30min，继续以5℃/min的升温速率从800℃升温至软化温度1200℃，在1200℃保温30min。以10℃/min降温至室温，得到曲面阳角陶瓷板。
如图8所示，该对比例的陶瓷板表面开裂。这是因为加工部的高度大于陶瓷板厚度的三分之二，陶瓷板的厚度余量不足，导致陶瓷板弯曲成型时被拉裂。
对比例4
设计长度600mm、圆弧曲率半径50mm、厚度12mm的曲面阳角陶瓷板。所述曲面阳角陶瓷板的圆弧部的两侧部位沿着陶瓷板的长度方向延伸形成直角夹角。所述曲面阳角陶瓷板的制备方法包括以下步骤：
步骤1：选取长度600mm×宽度600mm×厚度12mm的平面陶瓷板。平面陶瓷板在垂直于宽度方向的横截面面积为7200mm2。
步骤2：步骤2：通过切割对平面陶瓷板开槽除去加工部。所述加工部的形状为平凹形。加工部的高度为6mm。加工部的深度为600mm。加工部的宽度为79mm。故所述加工部在垂直于宽度方向的最大横截面面积为474mm2。设计的曲面阳角陶瓷板在垂直于宽度方向的平面上的最大投影面积为7087.01mm2。故所述加工部的在垂直于宽度方向的最大横截面面积大于设计的曲面阳角陶瓷板在垂直于宽度方向的平面上的最大投影面积与平面陶瓷板在垂直于宽度方向的横截面面积的差值112.99mm2。
步骤3：将开槽后的平面陶瓷板放置在热弯模具的外表面，其中平面陶瓷板除去加工部的部位放置在热弯模具的圆弧部的外表面。模具水平放置。开启热弯装置的加热开关，以20℃/min的升温速率从25℃升温至800℃，在800℃保温30min，继续以5℃/min的升温速率从800℃升温至软化温度1200℃，在1200℃保温30min。在该过程中，处于软化状态的陶瓷板由于自身重力作用朝向模具方向弯曲。以10℃/min降温至室温，得到曲面阳角陶瓷板。
如图9所示，该对比例得到的曲面阳角陶瓷板也出现向外拱起的情况。这是因为：平面陶瓷板的除去加工部的部位表面与模具的圆弧部表面接触，导致平面陶瓷板受到自身重力朝向模具的弧形表面方向弯曲时陶瓷板与模具的圆弧部位的侧边无法贴合，最终导致曲面阳角陶瓷板的侧边向外拱起，而且无法得到符合设计要求的曲面形状。
落球冲击试验：用450g钢球在曲面阳角陶瓷板正上方20cm处自由下落。若曲面阳角陶瓷板开裂，则曲面阳角陶瓷板的落球冲击高度记录为20cm。若曲面阳角陶瓷板没有开裂，则曲面阳角陶瓷板的落球冲击高度记录为30cm。提高自由下落的高度，用450g钢球在曲面阳角陶瓷板正上方30cm处自由下落。若曲面阳角陶瓷板开裂，则曲面阳角陶瓷板的落球冲击高度记录为30cm。若曲面阳角陶瓷板没有开裂，则曲面阳角陶瓷板的落球冲击高度记录为40cm。如此以每次提高自由下落高度10cm进行测试，直至曲面阳角陶瓷板发生开裂。落球冲击高度测试结果见表1。
表1
从表1可以看出，加工部的高度、形状对曲面阳角陶瓷板的弯曲成形和物理性能起到关键作用。其中，实施例1-2的曲面阳角陶瓷板能够实现高精度地贴合模具，且抗冲击性能明显增强。
本发明可体现为多种形式，因此本发明中的实施形态是用于说明而非限制。由于本发明的范围由权利要求限定而非由说明书限定，而且落在权利要求界定的范围，或其界定的范围的等价范围内的所有变化都应理解为包括在权利要求书中。故凡是在本发明原理上做等效改变均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种曲面阳角陶瓷板的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：对平面陶瓷板开槽除去加工部；所述加工部在垂直于宽度方向的最大横截面面积大于所述平面陶瓷板在垂直于宽度方向的横截面面积与曲面阳角陶瓷板在垂直于宽度方向的平面上的最大投影面积的差值；且所述加工部在宽度方向上贯穿所述平面陶瓷板；将开槽后的平面陶瓷板放置在热弯模具的外表面，其中平面陶瓷板除去加工部的部位放置在热弯模具的圆弧部的外表面；随后加热陶瓷板至陶瓷板的软化温度使陶瓷板在重力作用下热弯形成圆弧部以得到曲面阳角陶瓷板。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，通过机械切割的方式开槽。
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述加工部的高度为平面陶瓷板厚度的三分之二以内；优选地，所述加工部的高度为平面陶瓷板的厚度的三分之一至三分之二。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述加工部的形状为锯齿形、平凹形、U形的任意一种；优选地，所述加工部的形状为锯齿形。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述热弯模具的圆弧部的长度略大于或者等于所述加工部的长度；优选地，所述热弯模具的圆弧部的长度等于所述加工部的长度。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述曲面阳角陶瓷板的圆弧曲率半径为15mm～100mm。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述曲面阳角陶瓷板的圆弧部的两侧部位沿着陶瓷板的长度方向延伸形成直角夹角。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法还包括：加热完成后，在陶瓷板的开槽侧的表面粘结强化层，所述强化层覆盖陶瓷板的开槽侧的全部外表面。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述强化层的材质选自不锈钢、铝合金、镀锌钢、玻璃纤维中的一种或多种的复合材料。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法进一步包括：在粘结强化层之前，在圆弧部的内表面采用柔性胶黏剂定位粘贴加固层，所述定位指的是加固层仅覆盖圆弧部的内表面而不突出所述圆弧部的边界。
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