梅立雪

（景德鎮(zhèn)學(xué)院，江西 景德鎮(zhèn) 333000）

瓷器在中國有悠久的發(fā)展歷史，其做工精細(xì)，形態(tài)美觀，具有較強(qiáng)的實用性和觀賞性。陶瓷產(chǎn)品在各個時期都受到了人們的喜愛，當(dāng)前陶瓷生產(chǎn)中，科技的進(jìn)步，新的審美觀念的出現(xiàn)，新工藝和新技術(shù)的應(yīng)用等，推動了陶瓷業(yè)的深入發(fā)展，在陶瓷生產(chǎn)中，注漿成型工藝直接影響到陶瓷產(chǎn)品的質(zhì)量和品質(zhì)，需要重視對相關(guān)技術(shù)的研究。

1 陶瓷注漿成型對泥料的要求分析

陶瓷注漿作業(yè)中，對泥料的要求相對嚴(yán)格，必須選擇流動性和穩(wěn)定性相對較好的泥料，操作過程中，泥漿比例要達(dá)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(nèi)外都能光滑美觀[1]。同時要注意其穩(wěn)定性，選擇穩(wěn)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(xiàn)坯體斷裂等，如果模具太淺，也會出現(xiàn)氣孔和針眼，影響脫模工作。同時，對于新磨具，還要對其規(guī)格進(jìn)行檢查，查看其是否嚴(yán)實，確保模具內(nèi)沒有雜質(zhì)，保持清潔后才能進(jìn)行注漿操作。

2 陶瓷泥漿注漿方法及工藝技術(shù)

2.1 陶瓷泥漿注漿方法

陶瓷注漿成型中泥漿需要進(jìn)行加工，一般有3種加工方式：①原礦物料進(jìn)廠，在經(jīng)過粗、中、細(xì)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(jī)進(jìn)行加工處理，而細(xì)碎的物料則用球磨機(jī)進(jìn)行加工，根據(jù)具體的要求和規(guī)格，將不同的原材料和水按一定的比例加入到球磨機(jī)中進(jìn)行研磨，最終形成泥漿[2]。②將專業(yè)加工的原料、水和物料等，根據(jù)要求進(jìn)行球磨，一般需要1～4 h的混勻，也可以直接進(jìn)入高速攪拌池進(jìn)行攪拌處理，最終制作成泥漿。③將部分的原料物料、標(biāo)準(zhǔn)化物料等根據(jù)規(guī)格要求加入到球磨機(jī)中，并按照比例加入水，在經(jīng)過7 h的研磨后形成泥漿。泥漿在通過泵、管道、攪拌機(jī)等過程中，需要清除其中的雜質(zhì)，并經(jīng)過3～7 d的陳腐后，再進(jìn)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(shù)

泥漿注漿作業(yè)中，工藝技術(shù)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(huán)節(jié)制定定量的工藝技術(shù)規(guī)格，并結(jié)合實際需要完善檢測制度，在實際操作中嚴(yán)格執(zhí)行[3]。要確保泥漿性能的穩(wěn)定性，需要運(yùn)用先進(jìn)的技術(shù)，根據(jù)其性能的變化、偏差情況等，及時進(jìn)行技術(shù)分析，并進(jìn)行多次試驗、調(diào)整和改進(jìn)，避免因泥漿性能的變化帶來不必要的損失。采用先進(jìn)的和實用性較強(qiáng)的技術(shù)，能有效提升泥漿的性能，并降低成本，提升工藝生產(chǎn)效率，需要對傳統(tǒng)的陶瓷泥漿注漿工藝進(jìn)行改進(jìn)，完善工藝和機(jī)械設(shè)備，改進(jìn)模型材料和結(jié)構(gòu)部件，積極應(yīng)用新的研究成果。

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和創(chuàng)新，陶瓷注漿成型技術(shù)越來越多樣化，從原有的地攤上注漿等到壓力注漿，發(fā)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(qiáng)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(jié)構(gòu)形狀比較復(fù)雜、規(guī)格尺寸較大的產(chǎn)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(xiàn)變形等問題。設(shè)備逐漸從半自動化發(fā)展到自動化等，在實際應(yīng)用中取得了良好的效果。

但是在注漿作業(yè)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(xiàn)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(qiáng)，還有模具的設(shè)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(xiàn)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(shè)計不夠合理、時間掌握不科學(xué)、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(shù)的處理工藝流程來看，主要要經(jīng)歷如下步驟：搭設(shè)施工工作平臺→確認(rèn)灌漿裂縫→構(gòu)件裂縫混凝土表面處理→調(diào)配灌漿嘴底座粘結(jié)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(jié)束封口→效果檢驗→清除灌漿嘴→表面復(fù)原。

3 陶瓷泥料注漿自動控制系統(tǒng)設(shè)計

為提升陶瓷泥料注漿作業(yè)的效率，在研究中將自動化控制技術(shù)與陶瓷生產(chǎn)工藝有效結(jié)合，研究出應(yīng)用于向模腔供料的漿面?zhèn)鞲衅骷半姶砰y，從而建立相對簡單的向模腔供料，對漿面進(jìn)行控制，并對供料開啟關(guān)閉程序進(jìn)行控制，最終出現(xiàn)泥料注漿自動控制系統(tǒng)[5]。

漿面?zhèn)鞲衅鞯膽?yīng)用，其主要是對泥漿上表面進(jìn)行控制，漿面?zhèn)鞲衅飨到y(tǒng)中，主要由降壓器、半導(dǎo)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(yīng)用中能確保漿面?zhèn)鞲衅鞅３州^高的靈敏度。

電磁閥系統(tǒng)，主要是對供料進(jìn)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(yīng)用中，活塞遮住閥孔，當(dāng)閉閥電磁鐵未被控制時，在彈簧作用下，能遮住閥孔?？梢园聪驴刂瓢粹o，也可以采用設(shè)計好的程序來控制機(jī)構(gòu)接通開閥電磁鐵，系統(tǒng)開始供電，此時泥料進(jìn)入到模腔中，再次按下控制按鈕，繼電器對開閥電磁鐵進(jìn)行供電[6]。泥料填充模腔，確保其漿面接觸漿面?zhèn)鞲衅?，此時電極出現(xiàn)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(chǎn)生作用，極化繼電器自身的觸點(diǎn)接通中間的繼電器，連接供電電路，系統(tǒng)發(fā)出停止供漿的指令，供漿電磁鐵在漿面?zhèn)鞲衅饔|點(diǎn)斷開后，也就是泥漿和傳感器觸點(diǎn)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(zhuǎn)換控制模式。在系統(tǒng)工作中，多采取自動控制模式，相應(yīng)設(shè)備根據(jù)工藝要求順序以及流程對中央控制臺進(jìn)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(guān)設(shè)備進(jìn)行操作，不存在閉鎖關(guān)系。系統(tǒng)需要對漿面?zhèn)鞲衅鲗嵤┘斜O(jiān)控，對于設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)和參數(shù)進(jìn)行有效監(jiān)控，并將相應(yīng)的數(shù)據(jù)信息存儲在系統(tǒng)硬盤中。此外，系統(tǒng)針對設(shè)備故障以及異常信號實施報警處理，還要同時出現(xiàn)聲光提示，確保相關(guān)人員能夠及時關(guān)注到異常信號。針對故障報警，一般情況只進(jìn)行報警提示，而對于異常停車和嚴(yán)重故障，需要及時停車操作，并對泥料填充模腔完成后進(jìn)行延時閉鎖停車操作。

系統(tǒng)啟動前，沿著模腔可以向外傳輸起動預(yù)告信號，提醒相關(guān)人員做好安全工作。

在停車和運(yùn)行過程中，自動化設(shè)備上的工作人員和維護(hù)人員可以相互進(jìn)行信號聯(lián)系。

在系統(tǒng)運(yùn)行過程中，如果漿面?zhèn)鞲衅鞯南鄳?yīng)傳感信號因為故障無法傳遞，系統(tǒng)可以及時傳遞出事故報警信號，讓相關(guān)工作人員和維修人員知曉，提醒他們及時檢修，盡快恢復(fù)正常工作。在系統(tǒng)工作中，工作人員可以透過信號檢測，及時把握系統(tǒng)相關(guān)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，在故障發(fā)生后，工作人員能夠及時識別出故障系統(tǒng)的具體位置和機(jī)組號，系統(tǒng)不僅包含運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)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(guān)注故障問題，及時采取措施來解決。系統(tǒng)的自動控制和就地操作之間可以相互轉(zhuǎn)換，自動控制裝置在故障后要是不能及時解決，系統(tǒng)線就可以方便地進(jìn)行自動控制。此外，系統(tǒng)線還滿足緊急停車的要求，相關(guān)工作預(yù)案要是在現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)相應(yīng)系統(tǒng)的啟動異常，可以及時停止系統(tǒng)的工作，進(jìn)行檢修和故障排查。系統(tǒng)所有裝置和設(shè)計都以安全為先，也符合現(xiàn)場安保規(guī)程的規(guī)定。

此外，該自動化控制系統(tǒng)還使用變頻設(shè)計，目的是確保陶瓷泥料注漿能夠進(jìn)行注漿速度和振動頻率的調(diào)整，保證注漿量合理，注漿后振動頻率適宜。所以在系統(tǒng)設(shè)計中，電機(jī)啟動可以進(jìn)行電阻調(diào)速、電機(jī)調(diào)速以及變頻調(diào)速等；機(jī)械調(diào)速裝置又包含多種。而此次自動化控制系統(tǒng)設(shè)計中，使用軟啟動裝置。該裝置使用變頻驅(qū)動原理，相應(yīng)的驅(qū)動系統(tǒng)包含三繞組變壓器、電壓源、三相異步電動機(jī)、變頻器等。變頻驅(qū)動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 變頻驅(qū)動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

這種啟動方式是基于交流異步電動機(jī)變頻調(diào)速原理改進(jìn)得出的。這種軟啟動實際上也就是交流電機(jī)變頻調(diào)速中的一個功能。而對于注漿自動控制系統(tǒng)而言，這種啟動方案的要求更高，但是啟動的平穩(wěn)性和安全性也更高。相應(yīng)啟動過程中，通過變頻軟啟動器控制單元作用，進(jìn)行科學(xué)決策，在正常工作中可以進(jìn)行調(diào)速，對皮帶機(jī)平穩(wěn)性和制動性能進(jìn)行保障，系統(tǒng)還包含節(jié)能調(diào)節(jié)功能，可以實現(xiàn)多電機(jī)驅(qū)動功率平衡操作。此外，相應(yīng)的控制單元還能夠?qū)C合監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)，對于注漿自動控制系統(tǒng)的打滑、異常振動等問題有很好的保護(hù)效果。

4 一種陶瓷自動微壓注漿系統(tǒng)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(fēng)閥門，隔膜泵需要人工進(jìn)行調(diào)節(jié)，且壓力參數(shù)、工藝時間等都需要人工設(shè)置，這種方法會出現(xiàn)泥漿過多或過少的問題，時間誤差較大，效率較低，不符合當(dāng)前標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)的發(fā)展。

因此，可以設(shè)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(tǒng)。其中包括泥漿總管、注漿管道和上方的打風(fēng)管道等。泥漿總管主要是將上漿氣動蝶閥和高位槽內(nèi)的上漿管道進(jìn)行連通，一端通過注漿氣動蝶閥和高位槽進(jìn)行連接，另一端則是放漿氣動蝶閥和氣動隔膜泵進(jìn)行連接，注漿管道上都有支管，且設(shè)置注漿電磁閥[7]。將放漿打風(fēng)管道、主進(jìn)氣管道等進(jìn)行連接，注漿電磁閥、放漿電磁閥等通過繼電器開關(guān)進(jìn)行控制。

系統(tǒng)的實際應(yīng)用中，通過控制系統(tǒng)開關(guān)對零部件進(jìn)行操作控制，借助計算機(jī)軟件系統(tǒng)，完善相關(guān)的程序指令，同時通過電路開關(guān)，對系統(tǒng)發(fā)出指令，控制程序接受指令后開始執(zhí)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(fēng)壓不穩(wěn)定的問題，實現(xiàn)了注漿的自動化過程。

隨著技術(shù)的不斷改進(jìn)和自動化水平的提升，出現(xiàn)了一種陶瓷微壓成型立澆線，這也是生產(chǎn)設(shè)備技術(shù)重要內(nèi)容，在具體的技術(shù)方案中，包括了立交線柱、工作面、副線等，在立交線的兩側(cè)豎立導(dǎo)柱，將橫梁與導(dǎo)柱的頂端進(jìn)行連接，且在橫梁上安裝傳動裝置，立交線工作面進(jìn)行連接，在實際應(yīng)用過程中可以實現(xiàn)不同角度的注漿、放漿及翻坯等操作。立交線工作面能根據(jù)注漿、放漿等實際需求旋轉(zhuǎn)，到達(dá)合適的角度，這與傳統(tǒng)的立交線單一角度的注漿方法相比有較強(qiáng)的靈活性，且能適應(yīng)更多類型的產(chǎn)品，旋轉(zhuǎn)移載改變了原有的人工搬運(yùn)翻轉(zhuǎn)胚體的工作方式，整個結(jié)構(gòu)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(jié)語

綜上所述，陶瓷材料在生活中比較常見，應(yīng)用相對廣泛，當(dāng)前很多陶瓷產(chǎn)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(shù)，原有的模式下，多是采用人工操作和半機(jī)械化模式，影響到注漿的效率和質(zhì)量，分析研究陶瓷泥料注漿自動化系統(tǒng)，需要結(jié)合泥料的具體特性，借助先進(jìn)的工藝技術(shù)，并分析人工注漿模式的不足，掌握關(guān)鍵性技術(shù)和工藝，研究新的陶瓷微壓自動控制系統(tǒng)，減少人工操作，提升效率，也能減少誤差，在實際應(yīng)用中要重視對其效果的試驗及推廣應(yīng)用。