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卫生陶瓷烧成开裂缺陷的研究

发表时间：2021/5/17 来源：《基层建设》2021年第2期作者：吴瑞昌

[导读] 摘要：在工业化生产不断推广与普及的大环境背景下，卫生陶瓷逐渐在我国生产和消费方面占据至关重要的地位，并且随着卫生陶瓷市场需求不断增加，其工业流程和工业技术改造将面临更多的挑战，其中卫生陶瓷烧成开裂缺陷作为最普遍的质量缺陷方式，对卫生陶瓷整体质量有着关键性影响。

        广西黎塘工业瓷厂 530409
        摘要：在工业化生产不断推广与普及的大环境背景下，卫生陶瓷逐渐在我国生产和消费方面占据至关重要的地位，并且随着卫生陶瓷市场需求不断增加，其工业流程和工业技术改造将面临更多的挑战，其中卫生陶瓷烧成开裂缺陷作为最普遍的质量缺陷方式，对卫生陶瓷整体质量有着关键性影响。针对于此，通过研究卫生陶瓷烧成开裂缺陷的性状特征、原因以及解决方案，分析卫生陶瓷重烧工艺修补方法，可以从根本上为卫生陶瓷质量提供基本保障。
        关键词：卫生陶瓷；烧成开裂缺陷
        1引言
        随着工业化生产规模不断扩充，社会各界对卫生陶瓷生产产量和质量重视度较高，但卫生陶瓷不仅具有体积基数大、形状多元化等特点，其工业流程也较为复杂，从而导致卫生陶瓷均存在不同程度的质量缺陷问题。卫生陶瓷烧成开裂缺陷在其缺陷形式中占据比例较高，直接决定着卫生陶瓷最终烧成质量与效果，并且影响卫生陶瓷烧成开裂的原因相对多元化，各道工序潜在的开裂隐患也不容忽视，因此探究卫生陶瓷烧成开裂缺陷已迫在眉睫。
        2卫生陶瓷烧成开裂缺陷的性状特征、原因以及解决方案
        2.1装窑磕裂
        在装窑工序中，装窑磕裂作为造成产品开裂缺陷的主要原因，具体指釉坯与其他硬物发生意外磕碰后产生的开裂现象，并且装窑时操作流程不规范、釉坯与垫物不匹配也会导致其磕裂。此外，在烧制过程中，若产品支垫与坯体的接触情况不吻合，同样会造成收缩产品不协调，进而在受力部位产生开裂缺陷。产品出现裂纹的具体特征为产品表面呈现开放性不规则裂纹，且沿着坯体外部进行伸展，端部整体呈现齐整状态。产品开裂原因主要由以下几点构成：第一，在装窑过程中，产品与垫托发生磕碰，围绕产品磕碰部位逐渐开裂。第二，坯垫不合适，为坯体收缩带来不利影响，从而导致产品受力部位发生开裂。第三，支垫边缘封闭过于严密，坯体产生的气体受高温影响无法实现快速排气，进而导致坯体开裂。具体解决方案可从以下几点着手：第一，在搬动釉坯时应遵循小心触碰原则，在坯体间摆放釉坯时应严格控制其间距和密度，从源头上避免产品发生磕碰。第二，在实际装窑过程中，保证产品装置的安全性，认真检测垫物整洁程度，禁止出现硬物。第三，面对不同类型的产品时，应分别布置适合的专用垫，确保产品支垫与坯体相适应，为后续烧成时产品的收缩均匀奠定良好基础。第四，支垫边缘应预留充足的孔隙，为烧成工作的顺利开展提供保障，避免其在闭火烧成时发生开裂。
        2.2 烧裂
        在烧成过程中，窑火控制不精准将会导致产品烧裂进而产生开裂缺陷，其具体性状特征表现为裂纹缝直齐，呈现开放性裂纹状态，以横断裂和纵断裂的形式延展，通常与产品行车、火焰温度过高以及隧道窑产品的具体位置变动等原因密切相关。造成产品开裂的主要原因体现在以下几方面：第一，入窑时处于湿坯状态，坯体含水量过高。由于隧道窑在预热带中上下温差过大，一旦含水量较高的胚体入窑，极容易导致其收缩过快或收缩不均匀，以此受过高的内应力影响造成胚体开裂。第二，在烧窑过程中，窑火处于不稳定状态，并且预热时温度上升速度太快。刚入窑的胚体在蒸发残余水分时，一旦窑头温度过高，很可能导致胚体表面附着的水分无法进行快速扩散，进而在胚体表面形成干燥硬壳，延缓胚体表面水分扩散的速度，以此加剧胚体蒸汽压力而形成内应力，最终造成胚体产生开裂缺陷。第三，产品与火焰接触面积过深，导致其进水口被窑火正面烧制，从而产生开裂现象。第四，部分窑火火眼的温度过高，迫使产品烧制过于剧烈。解决方案可从以下几点着手：第一，精准把控窑炉温度上升曲线，保证火焰始终处于同一水平线上，避免忽高忽低或差距过大。第二，强化入窑时坯体水分含量的控制力度。

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        2.3 粘炸裂
        产品局部釉面出现粘炸裂时将会导致其出现开裂缺陷，裂纹主要特征为产品有釉和无釉呈现粘连状态，并且产品的带釉部位与瓷垫、各产品釉面之间也会发生粘连现象。粘炸裂产生的裂纹断面相对平滑，整体呈现细腻光润状态。更重要的是，产品表面具有较为显著的粘连痕迹特征，还可能受粘连影响发生二次炸裂。产品开裂缺陷的原因主要体现在以下几方面：第一，产品原本不应施釉，但却出现不明原因的带釉现象以及釉痕擦拭不到位，导致烧窑过程中产品出现粘连而产生开裂缺陷。第二，隧道窑车在行驶过程中，由于产品固定不牢靠，其位置将会变动，造成各产品釉面出现相粘现象。一旦产品装车的密度或间距不合理，未基于窑内温度、产品比例和形状以及薄厚状态等因素考虑装车方法，很可能导致产品受热或冷却不均匀，进而造成产品开裂。第三，产品釉面未严格按照规定施釉，致使其背面带釉并与产品瓷垫产生粘连，进而导致釉面发生炸裂。第四，坯体表面过于潮湿，入窑后一旦温度上升将会突发炸裂，导致胚体其他产品釉面发生粘连。第五，产品在装窑过程中间距过短，若行车不稳也会造成产品粘连。具体解决方法可从以下几点着手：第一，认真检查产品无需施釉的部位，确保其未出现粘带釉浆现象，一旦发现釉浆及时进行擦拭。第二，避免产品底部以及瓷垫接触位置沾染釉浆。第三，严格按照不同类型产品的特征和装窑方法进行装车，避免后续行车时坯件发生粘连现象。第四，一旦发现釉坯问题，及时制定解决方案，禁止将其入窑。
        2.4 崩裂
        产品在烧制过程中易产生崩裂和开裂缺陷，通常与成型工艺密切相关，一旦产品发生崩裂现象，不仅会导致产品发生损坏，还会对行车内的其他产品带来威胁，其裂纹特征表现为产品破裂，并且呈现开放性破损状态。其开裂原因主要在于以下几点：第一，在成形工序中，以湿坯状态入窑，且含水量高达2%。第二，窑头温度上升过快，直接升高400至500 C左右。第三，产品与垫部底端接触过密。第四，产品空气眼被严重堵塞。具体解决方案可从以下几点着手：第一，严格控制窑炉中窑头的温度，避免短时间内出现快速升温现象。第二，严禁湿坯入窑，预先在室外干燥处或低温预热时进行干燥处理。入窑胚体含水量超过2%时，应尽可能将窑头温度控制在120度以下；而胚体含水量低于0.5%时，则可以适当调高窑头温度，继而将预热带的上下温差控制在合理范围内，有效延缓预热带升温速度，降低胚体崩裂带来的消极影响。第三，在产品装车过程中，提供充足的通道或空隙，尤其是体积相对较大的产品。第四，提前检测空气眼部位，避免其出现堵塞现象。
        2 卫生陶瓷重烧工艺的修补方法
        利用重烧工艺修补产品时可从以下几方面着手：第一，灵活运用气动振捣笔振开产品缺陷部位的釉层，将陶瓷青胎露出，其次根据产品缺陷面积确定振捣笔开裂裂纹的范围，为后续底泥填充做准备。第二，借助砂轮进行粗打磨处理，确保产品周围釉料打磨的干净程度，并将青瓷露出，同时利用手磨石进行精细打磨，促使产品表面处于光滑状态。第三，利用高压空气清理产品周围散落的细微颗粒。第四，使用塑料铲或牙签将底泥小心嵌入裂纹中，保证底泥与缺陷周围的青坯处于平整状态。第五，在底泥表面覆盖一层面泥，保证面泥高于周围釉面。
        结语
        研究卫生陶瓷烧成开裂缺陷的性状特征及其具体原因具有积极意义，不但能有效保障其最终烧成质量，还能将卫生陶瓷的生产成本降低在可控范围内，最大限度地提升其经济效益和社会效益。基于此，在卫生陶瓷生产过程中，应确保其坯釉结合性能处于稳定状态，精准把控入窑胚件的水分，并针对卫生陶瓷实际烧成情况绘制烧成曲线，降低卫生陶瓷烧成开裂缺陷的发生几率。最后，还可以借助重烧工艺将具有开裂缺陷的卫生陶瓷重塑成合格品。
        参考文献：
        [1]赵思婷.中国卫生陶瓷出口产品碳足迹研究[D].北京理工大学 2017
        [2]杨季朋.基于模糊神经网络的隧道窑温度建模与控制研究[D].东北大学 2015
        [3]贾超.隧道窑温度建模与控制研究[D].东北大学 2014
        [4]李乔娜.高温燃气隧道窑温度建模与控制研究[D].东北大学 2014