真空挤压成形机真空室的堵塞及其解决途径

摘要:本文分析了真空挤压成形机真空室的构成及其作用,论述了真空室堵塞的原因和危害性,提出了减少真空室堵塞的有效途径,有利于获得产品质量好、成品率高的陶瓷坯体。

关键词:真空室;堵塞;原因;危害;解决途径

1前 言

真空挤压成形机是劈离砖(又称劈开砖或劈裂砖)、薄壁陶瓷砖(俗称陶瓷干挂板)、陶瓷柱塞、电瓷绝缘子、陶瓷辊棒、蜂窝陶瓷、空心砖、中空棚板及窑具等异形产品塑性挤出成形的关键设备,卧式三轴真空挤压成形机的结构如图1所示。通常含水率约18%的陶瓷泥料,加入到真空挤压成形机后,经上部搅泥螺旋的破碎、搅拌和混合作用后,通过筛板切割成细泥条进入真空室(又叫抽气室),细泥条在真空室经除气处理后,再经下部挤泥螺旋及螺旋推进器进一步搅拌、揉练、混合及挤压,最后由机嘴(又叫成形模具)挤出成形为具有一定形状、尺寸、表面光洁、致密度较高(贯入度仪测定值不小于0.25MPa)、机械强度较大及含水率较低(约17%左右)的陶瓷坯体。由图1可知,真空挤压成形机的结构复杂,如果在设计制造或操作使用时不规范,极易造成真空室的堵塞。因此,研究和探讨真空挤压成形机真空室堵塞的原因、危害性及其解决途径,对于提高真空挤压成形机的产量、产品质量、企业的经济效益以及减轻操作工人的劳动强度等都具有重要的意义。

2真空室的构成及其作用

真空挤压成形机按陶瓷坯体的挤出方位可大致区分为卧式真空挤压成形机和立式真空挤压成形机,但因立式真空挤压成形机挤出的坯体传送困难等原因,陶瓷生产中多采用卧式真空挤压成形机。卧式真空挤压成形机按螺旋轴的多少又可分为单轴、双轴(上轴为搅泥螺旋轴、下轴为挤泥螺旋轴)和三轴(上部搅泥部分为两根搅泥螺旋轴、下轴为挤泥螺旋轴)真空挤压成形机;其中三轴真空挤压成形机上部搅泥部分为两根逆向旋转的搅泥轴,分别安装在左旋螺旋和右旋螺旋上,工作时迫使泥料产生强烈的对搅和搓揉等作用,从而实现对陶瓷泥料的充分破碎、搅拌、揉练及混合等。因此,泥料经三轴真空挤压成形机处理后,通常可获得比经单轴和双轴真空挤压成形机挤压后更好的成形性能,有利于提高产品质量和成品率,这正是目前三轴真空挤压成形机得到广泛应用的主要原因。

真空挤压成形机的真空室(也称抽气室)通常是指连接上部搅泥部分和下部挤泥部分的腔体(箱体),它是泥料由上部搅泥部分进入下部挤泥部分的通道,通常内装压泥板装置和部分挤泥螺旋等,如图1所示。由于泥料在搅拌与揉练过程中会带入大量空气,这些空气如果不能得到排除,将影响其可塑性与致密度,因而真空室就成为真空挤压成形机的关键部位。泥料在真空室内,在真空泵和真空管路的作用下,会释放所包裹的气体,均化陶瓷泥料的含水量,从而提高陶瓷泥料的可塑性,有利于获得结构致密、机械强度较大及表面光洁的陶瓷坯体。

3真空室堵塞的原因

由真空挤压成形机上部搅泥部分进入到真空室的陶瓷泥料,若不能及时地挤入到输泥管(也称机壳)中去,经过一段时间后,必将造成真空室的堵塞。真空挤压成形机真空室堵塞的原因多种多样,有机械设备本身的设计与制造的原因,也有操作方面的因素,还与陶瓷泥料的性能有关。本文在陶瓷泥料的配方、颗粒级配及含水率均适宜的条件下,着重探讨由于机械的设计制造与操作因素导致的真空挤压成形机真空室堵塞的原因。

3.1 真空挤压成形机的设计制造缺陷

3.1.1 挤泥螺旋的排泥(输送)量小于搅泥部分的喂泥(输入)量

理论上,真空挤压成形机上部搅泥部分进入真空室的陶瓷泥料量与挤泥螺旋从真空室中挤入 (输出)到输泥管中的陶瓷泥料量相等时,真空室就不会出现堵塞的现象,即由上部搅泥部分喂入真空室的泥料量与从真空室中排出到输泥筒中的陶瓷泥料量保持动态平衡。因此,为了减少或消除真空室的堵塞现象,在设计时,通常须使挤泥螺旋的排泥(输送)量略大于搅泥部分的喂泥(输入)量。若因设计或制造的疏忽,使挤泥螺旋的排泥(输送)量小于搅泥部分的喂泥(输入)量,经过一段时间后,势必造成真空室的堵塞。

3.1.2 压泥板的压泥(输送)量小于搅泥部分的喂泥(输入)量

真空挤压成形机设计或制造时,若考虑不周全,也会造成压泥板装置的压泥(输送)量小于搅泥部分的喂泥(输入)量,则经过一段时间后,也将造成真空室的堵塞。

3.1.3 真空室的有效容积过小

由于真空室是真空挤压成形机上部搅泥部分与下部挤泥部分的连接腔体(箱体),考虑到目前广泛应用的卧式三轴真空挤压成形机的搅泥螺旋轴与挤泥螺旋轴分别采用独立的电动机驱动,因此两驱动电机的起动具有不同步性等,这就要求真空室必须具有适宜的有效容积,才有利于陶瓷泥料在真空室内充分脱气并均化含水率,以获得组织结构均匀一致的陶瓷坯体。

如果真空室的有效容积很大,虽然有利于避免真空室的堵塞,但同时也要消耗更多的钢材,造价过高,不利于推广应用,而真空室容积过小又易于堵塞。一般来说,真空室的有效容积通常取决于陶瓷泥料的配方、含水量、颗粒级配、真空挤压成形机的主要技术性能参数以及其结构特点等因素。生产经验表明,真空室最适宜的有效容积常设置为真空挤压成形机上部搅泥部分在3～8min内的喂泥(输入)量(体积)的理论值(通常小型机取较大值,大型机取小值),这样能有效减少真空室的堵塞。

3.2 操作使用不当

3.2.1 削泥筛板磨损后未及时更换

真空挤压成形机上部搅泥部分尾部的削泥筛板(俗称筛板)工作一段时间后,若不及时更换,由于陶瓷泥料中的硬质物料颗粒(如石英和长石颗粒等)对削泥筛板的磨损作用,真空挤压成形机上部的搅泥螺旋通过削泥筛板进入到真空室的陶瓷泥料将逐渐增多,而下部挤泥螺旋又不能及时将进入真空室的陶瓷泥料挤入(输出)到输泥管中去,因此,经过一段时间后,也将造成真空室的堵塞。

3.2.2压泥板、挤泥螺旋以及螺旋推进器磨损后未及时更换

压泥板、挤泥螺旋以及螺旋推进器工作一段时间后,若不及时更换,也会由于泥料中的硬质物料的摩擦作用,造成压泥板、挤泥螺旋以及螺旋推进器的旋转半径(压泥半径)逐渐减少,导致挤泥螺旋及螺旋推进器不能及时将真空室内的陶瓷泥料挤入(输出)到输泥管中去,从而造成真空室的堵塞。

3.2.3出泥口阻力过大

若陶瓷坯体的塑性挤出成形模具设计不合理,如“压缩比”(所谓压缩比,是指真空挤压成形机螺旋推进器终止处的截面积与其挤出口模具型腔的通流面积之比)过大、模具型腔突然缩小或模具型腔表面粗糙不平整等,将增大出泥口的阻力,使泥料挤出困难;或由于陶瓷泥料性能不佳,如配方中瘠性物料含量过高、含水量太小等,阻碍陶瓷物料颗粒的移动变形及重新结合,促使陶瓷泥料发热并降低其可塑性,导致陶瓷坯体挤出困难,只有小量陶瓷泥料通过出泥口挤出成形为陶瓷坯体,而大部分陶瓷泥料将从输泥管与挤泥螺旋及螺旋推进器之间的间隙返回至真空室内,从而导致真空室的堵塞。

3.2.4开机停机秩序不规范

若开机停机秩序不规范,如先开动真空挤压成形机上部搅泥轴的驱动电机,后开动或未开动下部挤泥轴的驱动电机,则进入真空室的陶瓷泥料无法排出到输泥管中去,导致真空室堵塞。同样,停机时,如先停止真空挤压成形机下部挤泥轴的驱动电机,后停止上部搅泥轴的驱动电机,因真空室的陶瓷泥料还未完全挤入输泥管中去,再次起动时也易造成真空室的堵塞。

4真空室堵塞的危害与解决途径

真空挤压成形机的真空室一旦堵塞,一方面,上部搅泥部分的陶瓷泥料不能进入到真空室中去,使加料室不能喂入陶瓷泥料;另一方面,挤泥螺旋轴空转,不能迫使陶瓷泥料挤入输泥管,泥料在真空室内空转发热,无陶瓷坯体挤出。这时须立即停机,待人工清除真空室内的泥料后,才能再次起动。因此,真空室堵塞将严重降低真空挤压成形机的产量与产品质量、增加工人的劳动强度。

采取以下措施,能最大限度地减少或消除真空挤压成形机真空室的堵塞:

(1) 设计时要使挤泥螺旋及螺旋推进器的排泥(输送)量略大于搅泥部分的喂泥(输入)量;

(2) 所选用的压泥板的压泥(输送)量应略大于搅泥部分的喂泥(输入)量;

(3) 采用最适宜的有效容积的真空室,即真空室的有效容积为真空挤压成形机上部搅泥部分在3～8min内的喂泥(输入)量(体积)的理论值(通常小型机取较大值,大型机取小值);

(4) 削泥筛板、压泥板、挤泥螺旋及螺旋推进器磨损后须及时更换;

(5) 注意陶瓷坯体塑性挤出成形模具的设计与制造,如选用压缩比适中、尺寸收缩过渡自然、表面硬度高、表面平整光洁的模具型腔。同时,减少陶瓷泥料中瘠性物料的含量、调整泥料的含水率、增加增塑剂和润滑剂的含量。

(6) 增强工人的工作责任心,严格遵守真空挤压成形机的开机停机秩序。即开机时,先开动真空挤压成形机下部挤泥轴的驱动电机运转2～3min后,再开动上部搅泥轴的驱动电机,然后才向真空挤压成形机投料;停机时,先停止向真空挤压成形机投料后,再停止上部搅泥轴的驱动电机2～3min,最后停止下部挤泥轴的驱动电机。

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