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注浆成型

发布时间：

2025-12-16 13:40

来源：

注浆成型（Slip Casting）是针对复杂形状、大型尺寸、薄壁或异形结构电瓷件的关键成型工艺，通过将流动性浆料注入模具，利用模具吸水性使浆料在模壁形成坯体，适用于无法通过其他成型方式成型的产品。

一、工艺核心定义与本质

注浆成型的核心逻辑是“浆料流动性 + 模具吸水性 + 颗粒沉积致密化”：将特定配比的电瓷浆料（含水率 30%-38%）注入多孔模具（如石膏模、树脂模），模具通过毛细作用吸收浆料中的水分，使瓷粉颗粒在模壁逐渐沉积、排列，形成与模具型腔一致的坯体。根据产品需求，可采用 “空心注浆”（排出余浆，适用于薄壁件）或 “实心注浆”（完全填充，适用于厚壁件），待坯体达到设计强度后脱模，经后续处理获得合格电瓷坯体。

其核心优势：适应复杂形状（如多腔室、不规则曲面、带凹凸结构）、设备投资适中、适合大型件生产；核心局限：成型效率较低、尺寸精度略低于压坯 / 车坯，需后续修坯精整。

二、工艺全流程

1. 浆料制备

（1）浆料配方与原料功能

原料类别	核心作用	技术要求
电瓷基料（高岭土、长石、石英、氧化铝等）	提供坯体致密度、机械强度与烧结性能	颗粒级配合理（D50=2-12μm，D90≤25μm）、纯度≥95%
塑性增强剂（膨润土、粘土）	提升浆料触变性与悬浮性，防止颗粒沉降	可塑性指数≥15，膨胀容≥8mL/g
分散剂（三聚磷酸钠、水玻璃等）	降低浆料粘度，改善流动性	工业级纯度≥95%，水溶性好，添加量 0.1%-0.3%
粘结剂（聚乙烯醇 PVA、糊精等）	提高坯体干燥强度，避免脱模开裂	聚合度 1500-1800（PVA），添加量 0.3%-0.8%
消泡剂（有机硅类、松节油等）	去除浆料气泡，减少表面气孔	消泡效率≥90%，添加量 0.03%-0.1%
溶剂（水）	调节浆料浓度，保障流动性	无明显杂质，pH=6-8

（2）浆料制备关键步骤

配料混合：

先将固体原料（基料、塑性增强剂）干混 10-20 分钟（转速 50-60r/min），确保均匀分散；再加入溶解好的分散剂、粘结剂水溶液，湿混 20-40 分钟，避免结块。

球磨细化：

采用陶瓷 / 氧化铝球磨罐（球料比 2.5:1-3:1，球径 8-15mm），球磨时间 12-36 小时，最终控制浆料颗粒级配：D50=2-12μm，D90≤25μm（兼顾流动性与沉积致密性）。

脱泡处理：

球磨后浆料经真空脱泡机（真空度≤-0.08MPa）脱泡 10-30 分钟，或静置 4-6 小时自然排气，确保浆料中气泡直径≤0.1mm。

陈腐调整：

脱泡后浆料密封陈腐 4-12 小时（温度 18-25℃），使添加剂充分作用，浆料粘度稳定在 50-150mPa・s（旋转粘度计，60r/min）。

浆料性能检测（必测指标）：

比重：1.6-1.9g/cm³（密度计测量，保障固相含量）；

流动性：倒杯法（φ50mm 烧杯流出时间 15-25 秒，过快易沉降，过慢注浆困难）；

悬浮性：静置 24 小时后，沉降层高度≤10%（量筒法，避免颗粒分层）；

触变性：触变指数 TI=1.2-1.5（旋转粘度计，η30r/min/η60r/min，防止浆料流淌或沉降）。

2. 模具准备与设计

（1）模具类型与特性

模具类型	材质	核心特性	适用场景	使用寿命
石膏模（主流）	α/β- 半水石膏（可添加 1%-3% 水泥增强）	吸水性强（吸水率≥30%）、成本低、易加工、适配批量生产	中小型电瓷件、常规复杂结构（如伞裙绝缘子）	30-80 次
树脂模	环氧树脂 + 玻璃纤维	耐磨性好、表面光滑（Ra≤0.8μm）、精度高	高精度电瓷件、大型复杂件（如瓷套）	300-500 次
金属模	不锈钢（内壁多孔处理）	强度高、可控温 / 控湿、寿命长	压力注浆、离心注浆、大规模量产	5000 + 次
复合模	石膏模 + 树脂内衬	兼顾吸水性与表面精度	精密复杂件（如异形电瓷接头）	100-150 次

（2）模具常用设计参数

脱模斜度：内壁脱模斜度 2°-4°（复杂曲面、锐角结构取上限），避免脱模时坯体崩边；

排气孔：在模具最高点、型腔死角设置 φ1-2.5mm 排气孔，间距 60-100mm，排出注浆时的空气；

浇注系统：

浇口：宽度为坯体最大壁厚的 1.2-1.5 倍，位置避开关键工作面；

流道：直径 6-15mm，确保浆料均匀填充，无死角；

溢流口：模具末端设置 1-2 个，排出含气泡的尾浆；

壁厚设计：模具壁厚为坯体壁厚的 3-6 倍（石膏模≥25mm，树脂模≥20mm），保障吸水均匀、结构稳定；

表面处理：模具内壁打磨至 Ra≤1.6μm，涂抹薄层高岭土或聚四氟乙烯脱模剂（浓度 4%-8%），避免粘模。

（3）模具预处理流程

新模具：自然干燥或烘干至含水率≤15%（石膏模），树脂模 / 金属模用酒精擦拭内壁去除油污；

旧模具：每次使用后清理残留浆料，修补破损部位，补涂脱模剂；

拼接模：拼接处用密封胶密封，避免注浆时漏浆。

3. 注浆工艺操作

（1）注浆类型与操作规范

注浆类型	操作方式	核心参数	适用产品	坯体厚度控制
空心注浆（主流）	浆料注入模具→静置吸浆→排出余浆→脱模	吸浆时间 15-60 分钟（每 1mm 厚度吸浆 3-8 分钟），环境温度 18-25℃，湿度 60%-70%	薄壁件（壁厚 3-8mm）：如瓷套、小型绝缘子	按吸浆时间控制，结合坯体厚度检测
实心注浆	浆料完全充满模具→持续补浆→坯体凝固→脱模	补浆频次 1-3 次（每 10-15 分钟 1 次），吸浆时间 30-120 分钟	厚壁件（壁厚≥8mm）：如电瓷基座、法兰	补浆至液面不再下降，确保坯体无缩孔
压力注浆	压缩空气（0.05-0.3MPa）辅助注浆→保压→排浆 / 凝固	注浆压力 0.05-0.3MPa，保压 5-15 分钟	中厚壁件（8-15mm）：如中型支柱绝缘子	压力 + 时间双重控制，厚度误差≤±0.3mm
离心注浆	模具旋转（300-500r/min）+ 注浆→离心沉积→凝固	转速 300-500r/min，注浆时间 5-10 分钟	回转对称件：如大型瓷套、环形绝缘子	离心力 + 吸浆时间控制，壁厚均匀性 ±0.2mm

（2）注浆实操步骤

模具预热至 20-30℃（避免浆料温度过低影响流动性），内壁均匀涂抹脱模剂；

浆料缓慢注入模具（注浆速度 3-10mm/s），避免冲击产生气泡，注满后静置排气 1-2 分钟；

按类型执行吸浆、补浆、排浆操作：

空心注浆：吸浆至设计厚度后，缓慢倾斜模具排出余浆，保留坯体空腔；

实心注浆：持续补浆至坯体凝固（液面无明显下降）；

注浆完成后，模具直立静置 2-4 小时，待坯体表面干燥、硬度达到邵氏 A30-A45（手指轻压无凹陷）后脱模。

4. 脱模、修坯与干燥工艺

（1）脱模控制

脱模时机：坯体邵氏硬度 A30-A45，表面无粘模现象；

脱模方式：手工（小型件）用橡胶锤轻敲分型面，机械（大型件）用液压顶出机构（顶出力 0.2-0.5MPa），禁止暴力操作；

脱模后处理：立即用保鲜膜包裹坯体边缘和关键部位，防止表面过快干燥开裂。

（2）修坯精整

粗修：去除飞边、毛刺，清理浇口、溢流口残留浆料；

精修：用 240-400 目砂纸打磨表面缺陷（如气泡、划痕），确保表面粗糙度 Ra≤3.2μm；

尺寸校准：用卡尺、样板或三坐标测量仪检测关键尺寸，误差控制在 ±0.3-±0.5mm（高精度件≤±0.2mm）；

缺陷修补：表面小气孔（≤1mm）用同配方浆料调制成糊状填补，压实后打磨平整。

（3）干燥工艺

预干燥：脱模后坯体放置在湿度≥80%、温度 18-25℃的环境中自然干燥 24-48 小时，缓慢排出表面水分；

阶段干燥（干燥窑 / 烘箱）：

第一阶段（0-8 小时）：温度 30-40℃，湿度 70%-80%，升温速率 2-3℃/h；

第二阶段（8-16 小时）：温度 40-60℃，湿度 50%-60%，升温速率 3-5℃/h；

第三阶段（16-24 小时）：温度 60-80℃，湿度 30%-40%，升温速率 5-8℃/h；

终温保温：80℃保温 4-6 小时，确保坯体含水率≤3%；

干燥后性能：干燥收缩率 10%-15%，抗弯强度≥4-8MPa，无开裂、变形、分层。

5. 后续工序衔接

干燥后的坯体经二次修坯→ 施釉 → 烧成 → 成品检测，最终符合行业标准及客户要求。

三、质量控制体系

1. 精度与性能要求

指标类型	要求值	检测工具	检测频次
尺寸误差	常规件≤±0.5mm；高精度件≤±0.2mm	数显游标卡尺、三坐标测量仪	每批次 5% 抽检
壁厚均匀性	误差≤±0.3-±0.5mm	超声波测厚仪（精度 ±0.01mm）	每批次 10 件抽检
表面质量	无 φ≥1mm 气孔，无裂纹，无缺料、粘模痕迹	视觉检测 + 10 倍放大镜	100% 全检
内部缺陷	无分层、无 φ≥1mm 气孔，超声波探伤合格	超声波探伤仪（频率 2-5MHz）	每批次 10% 抽检
干燥后性能	含水率≤3%，抗弯强度≥4-8MPa，致密度≥62%	水分测定仪、万能材料试验机、排水法	每批次 3 件抽检
烧成后性能	抗弯强度≥80MPa，不吸红，绝缘电阻≥10¹⁰Ω（20℃）	万能材料试验机、吸红试验机、绝缘电阻表	每批次 3 件抽检

2. 常见缺陷与根治方案

缺陷类型	产生原因	根治解决方案
坯体开裂（干燥 / 烧成）	1. 浆料含水率过高 / 过低；2. 干燥速度过快；3. 模具吸水不均；4. 坯体厚度不均	1. 控制浆料含水率 30%-38%；2. 预干燥湿度≥80%，升温速率≤3℃/h；3. 模具预干燥至含水率≤15%；4. 修坯校准壁厚（误差≤±0.3mm）
表面气孔（密集型）	1. 浆料脱泡不充分；2. 注浆速度过快；3. 排气孔堵塞；4. 消泡剂不足	1. 真空脱泡时间≥15 分钟；2. 注浆速度≤5mm/s；3. 每次生产后清理排气孔；4. 适量增加消泡剂（≤0.1%）
粘模	1. 脱模剂涂抹不均；2. 脱模时机过早；3. 模具内壁粗糙	1. 喷雾式涂抹脱模剂，确保均匀；2. 延长静置时间至坯体硬度≥A35；3. 模具内壁打磨至 Ra≤1.6μm
坯体缺料 / 缩孔	1. 浆料注入量不足；2. 补浆不及时；3. 浆料收缩过大	1. 按模具容积的 1.1 倍注入浆料；2. 实心注浆每 10-15 分钟补浆 1 次；3. 优化浆料配方（增加粘结剂比例）
尺寸超差	1. 模具变形；2. 浆料配方波动；3. 干燥 / 烧成收缩不均	1. 模具每生产 30-100 件校准 1 次；2. 严格按配方配料（误差≤±1%）；3. 优化干燥 / 烧成曲线，控制收缩率
坯体分层	1. 浆料悬浮性差；2. 注浆速度过快；3. 球磨不充分	1. 增加膨润土比例（2%-4%），提升触变性；2. 注浆速度≤3mm/s；3. 延长球磨时间至≥12 小时

四、设备选型参考

设备名称	核心参数	功能作用	单价参考（万元）
球磨机	容积 20-100L，转速 40-60r/min，球料比 2.5:1-3:1	浆料球磨细化	3-15
真空脱泡机	容积 50-200L，真空度≤-0.08MPa，脱泡时间 0-60min	浆料脱泡，去除气泡	2-10
注浆机（手动 / 自动）	注浆速度 3-10mm/s，压力 0-0.3MPa（压力注浆）	控制注浆量与速度，确保填充均匀	0.5-50（手动 / 自动）
隧道干燥窑	有效长度 30-100m，温度范围 20-120℃，升温速率 0-10℃/h	坯体阶段干燥，控制含水率	30-200
超声波探伤仪	频率 2-10MHz，探测深度 0-100mm	坯体内部缺陷检测	2-20
辅助设备	旋转粘度计、密度计、邵氏硬度计、粒度分析仪	浆料性能检测，保障工艺稳定性	0.5-15

五、技术发展趋势

智能化升级：数控注浆机 + 机器视觉检测，实时监测浆料粘度、注浆压力、坯体厚度，自动调整参数，效率提升 30% 以上；

模具技术优化：推广碳纤维增强树脂模、多孔金属模，提升模具寿命（≥1000 次）与精度；

浆料改性：低粘度高固相浆料（固相体积分数≥65%）、纳米添加剂改性，减少干燥收缩与开裂；

复合成型：注浆成型粗坯 + 数控车修精整，兼顾复杂形状与尺寸精度（误差≤±0.1mm）；

绿色化生产：石膏模回收再利用、注浆废水循环使用（回用率≥90%），降低环保成本。

注浆成型