简单论述滚压成型工艺的５个问题

滚压成形是一项新技术，70年代在中国广泛推广。在推广过程中，解决了很多刀压成型法没有遇到的问题，基本掌握了这种成型法的规律。讨论了以下问题。

(1)碾压成型对泥浆的要求

那么，辊弯成型对这两方面的要求是什么呢？在辊压成型过程中，就辊头和泥浆的运动而言，既有滚动又有滑动；就泥料的受力而言，除了轧制力之外，在轧制过程中泥料受到的压力更大，泥料铺展均匀，不像刀压成型那样只受到挤压和刮削时的剪切力。

在粘土上辊轧成型的要求具体涉及阳模辊轧或阴模辊轧、冷轧或热轧。另外，还要看产品的大小。一般来说，与阴模滚压相比，阳模滚压要求粘土材料具有更强的可塑性和更低的含水量。

与热轧相比，冷轧应具有更强的塑性和更低的含水量，而热轧对泥浆的塑性和含水量要求没有那么严格，适用范围更广。成型小件、深腔制品时，泥料含水率可以高一些；相反，泥浆的含水量应该更低。

(2)轧制工艺要求

首先，我们来说说什么是滚动过程。是指从滚压头开始接触泥浆的瞬间到离开坯料表面的瞬间的过程，称为滚压过程，剩下的就是滚压头的空闲时间。就轧制毛坯而言，轧制过程需要的时间很短，通常只有几秒钟。

在这么短的时间内，碾压过程的各个阶段对压泥的要求也不尽相同。从开始接触泥浆到压力恒定，我们称之为压泥阶段(或排泥阶段)。此阶段碾压头的动作要轻，压泥速度要适宜，一般6~7 mm/s为宜。

动作过重或压泥速度过快会压坏模型或造成“充气”；如果下压太慢，泥浆很容易粘在辊头上。然后泥料进入恒压阶段，也就是说泥料已经被压到了需要的厚度(也就是坯体的厚度)，同时坯体的表面是光滑的，有少量残留的泥料不断排出。

在这一阶段，要求滚压头沉重而稳定地移动。压泥时间要合适，一般2~3秒为宜(下限为主轴转速快，上限为主轴转速慢)。

最后，在滚压头抬离坯料的某一瞬间，要求缓慢降低对泥浆的压力，以消除残余应力。

(3)凸模滚压和凹模滚压。

根据石膏模型的凸凹性，阳模滚压和阴模滚压有区别。所谓阳模滚压，是指石膏模具是凸形的，其工作面是坯料的内形，滚压头滚压其形状的一种方法，所以也叫外滚，如图1-1(1)所示。

这种方法适用于成型浅广口器皿(如盘子、碟子等。)和坯件内外表面有图案的产品。而凹模滚压则是凹的，其工作面是毛坯的形状，滚压头是滚压其内部形状的一种方法，所以也叫内滚，如图1-1(2)所示。

这种方法适用于成形深而小口径的产品(如杯、碗)。

阳模滚压的最大优点是成型的毛坯可以在相对干燥的条件下脱模。这样脱模变形比半干状态下阴模卷制的坯料小，同时成型的坯料模具可以不翻模直接送去干燥。

但阳模滚的主轴转速不能太快，这就要求泥料的可塑性要比阴模滚好，以利于泥料膨胀，防止泥料因离心力被甩出模型。

此外，用凸模轧制大块产品时，往往需要预压泥(或造模)，使其在轧制过程中易于弯下和展开，并改善坯料的结构。

凹模滚压的主轴速度可以更快，这样在相同的压制速度下，坯料的恒压制次数增加，有利于提高产品的质量。但为了防止毛坯变形，带毛坯的模型往往是倒着放，送去晾干。

(4)冷轧和热轧

根据轧头是否加热，可分为冷轧和热轧。冷轧是指轧头在室温下的操作。滚压头不需要加热，结构相对简单。滚压头可以由铸铁、钢或塑料制成。热轧是指将轧头加热到一定温度，一般为100~1200。

当加热后的轧头与泥浆接触时，在轧头与坯泥表面之间产生一层蒸汽膜，使泥浆不会粘在轧头上，轧面光滑。

如果加热温度过高，泥料表面会迅速发热干燥，坯体表面会出现凹坑；如果温度过低不能产生蒸汽膜，可能会出现粘辊头的现象。很明显，滚头与泥浆之间产生的蒸汽膜与泥浆的含水率有一定的关系。

但热轧需要加热辊头和温控装置，辊头只能用金属制成。因此，从轧头的设计、制造、维护、操作条件、功耗等方面考虑，如果泥浆性能允许，应尽量采用冷轧，而不是热轧。

(5)速度和速度比

这里介绍的转速主要是主轴和辊头的转速以及它们之间的关系。这对辊轧成形产品的质量和产量有直接影响。

众所周知，石膏模具具有很强的吸水性能，使得泥浆的含水量在碾压过程中逐渐降低，稍加干燥就能摆脱坯体。

如果锭子转速慢，泥压光的速度也会慢；如果慢到泥料还没来得及铺模，由于石膏模具的吸水能力，泥料各部分含水量不均匀，就无法继续成型。

所以，主轴转速必须有一个“成型速度”，就是让泥浆快速滚动，遍布整个模具表面才能成型。那么，缩短压泥时间，加快压泥速度，就是在成型产品之前，将主轴转速提高到“成型速度”以上。

另外，我们也知道粘土不是真正的塑性体，也有一点弹性。滚压成型时，如果恒压次数较少，滚压头抬离坯料后，泥浆会轻微弹起，导致坯料结构不是很致密，表面不平整。如果抬得太快，还会产生“牛舌”。

为了在短时间内多次给泥浆加压，需要提高主轴转速。例如，如果恒压时间为两秒钟，主轴转速为300转/分钟，即5转/秒，则坯料在两秒钟的恒压时间内轧制10次。

如果主轴转速提高到每分钟600转，即每秒10转，在同样的两秒恒压时间内，坯料将被轧制20次。这说明在相同的恒压时间内，提高主轴转速可以增加坯泥的碾压次数，从而使坯体结构更加致密，表面更加光滑。

再者，在满足恒压次数要求的情况下，提高主轴转速可以缩短恒压时间，因此也可以提高设备的产量。