瓷砖坯体开裂的原因及改善措施

陶瓷资讯2018-05-15 06:19:23


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所谓坯体缺陷,是指源自坯体配方、坯体生产过程及坯体内在性能的缺陷,也就是说,不管其表现形式如何,它的产生只与坯体有关。

墙地砖产品常见坯体缺陷有:开裂、变形、尺寸偏差、黑心与鼓泡、色差、碰损、麻面、斑点或熔洞等等。

今天主要分析下坯体缺陷开裂的原因以及改善措施。


开裂


常见的开裂缺陷有:层裂、边裂、大口裂、惊裂、后期龟裂。

这几种不同开裂的特征是:

层裂:是在砖坯的局部断面上分层开裂,也有叫夹层,从砖的侧面看有时能看见层裂,有时候层裂出现在砖面中间部位,烧后则该部位凸起或出现鸡爪纹,有时外表无异状,但敲击时声音沙哑。

边裂:在砖面的四周出现许多小裂口,如为有釉砖,则釉面亦一起开裂,且裂口处毛糙。

开口裂:裂纹从砖的某一边开始向中部延伸,且通常裂透整个砖断面,如是有釉砖,其裂口处釉面亦平整光滑。

惊裂(冷裂) :裂纹穿过整个砖面,且直透整个断面,敲击时其声沙哑,看其断开裂面,平整光滑,且有光泽;如为有釉砖,则裂口处釉面锋利。

后期龟裂:多出现于多孔坯体的釉面上,出现的时间通常是砖铺贴后的一定时间内,特征是整个砖面釉面呈无规则网状细小裂纹,严重者釉面因此剥离坯体。主要体现在内墙砖产品,和一些不好的微晶石产品。


 A
产生坯体开裂的原因

1、配方中引入过多的粗颗粒游离石英。这种石英在升温和冷却过程中会产生晶型转换,从而极易造成预热裂及惊裂。


2、配方中过多使用结晶水含量高且结晶水分解温度集中的原料,在烧成时,易造成坯体开裂。


3、可塑性原料使用不当,当坯料可塑性较差时,坯体强度不够,在烧成前即易开裂;通常釉线不平,开裂状况较明显,而当引入过多强可塑性原料时,则坯体干燥时收缩过大,水份难以排出,从而造成干燥裂和烧成开裂。


4、坯釉配方不适应,即坯釉膨胀系数不相适应,当釉的膨胀系数大于坯的膨胀系数,且坯体强度较低时,釉面在冷却时受到张应力,则会造成釉坯同时开裂。


5、坯料中片状原料(如生滑石、方解石)用量不当,在压形过程中易造成排气不畅,从而产生层裂缺陷。


6、配方中钾钠含量过高,对于多孔产品来说,易产生后期龟裂。

 

7、坯料制备工序对开裂的影响

(1) 坯料球磨细度过细或过粗,均易造成各种开裂。

坯料球磨过细,则易使坯体的干燥和烧成收缩过大,从而造成边裂和大口裂;过细球磨,则需长时间球磨,这样容易因球磨介质(硅质)大量磨损,造成坯料中游离粗颗粒石英增多,使坯体在烧成和冷却时因石英晶型转变引起较大体积变化,而造成坯体开裂或惊裂;

坯料如球磨过粗,则易使坯体成形后结合强度低,在后续加工及预热排潮带,易造成各种开口裂。


(2)粉料制备及其性能对坯体开裂的影响。

喷雾干燥工段各工艺参数的控制(主要有泥浆含水率泥浆输送压力进热风温度排风温度塔内负压排风管负压喷枪数量),直接关系到粉料性能的合格与否,而粉料性能的好坏,又直接关系到砖坯质量的好坏。

粉料性能通常包括:流动性、容重、颗粒级配、含水率。

它们对坯体开裂的影响情况为:如粉料流动性差(即粉料颗粒形状不规则),则在压型操作时装填料不均匀,一方面造成坯体各部分密度不一,在干燥与烧成过程中各部位收缩不一,从而造成坯体开裂;一方面难以在模腔内形成最紧密堆积,因空气量多而造成层裂;粉料容重小,同体积粉料的空气含量就多,在压形操作及烧成时易造成坯体层裂或口裂;粉料颗粒级配不合理,极易造成坯体开裂,粉料中粗颗粒过多,坯体压形不密实,使生坯强度低,在后续工序运行中及预热排潮时均易导致坯体开裂;而粉料中细颗粒(微料)过多,在加压过程中,微粉易阻塞排气通道,使压形排气不畅,从而造成层裂;粉料水份过干、过湿或干湿不均,都会造成各种坯体开裂,粉料水份过低,填料时,粉粒间拱桥效应增大,空气量增多,压形时空气难以完全排出从而造成层裂;粉料水份过高,水份在压形时易阻塞排气通道,使坯体中空气不能顺利排出,从而造成层裂;粉料水份干湿不均,坯体在干燥及预热排潮期易出现各部位收缩不均匀而导致各种裂纹产生。


(3)粉料中结块也会造成坯体开裂。

由于种种原因,粉料中常会存在一定的结块粉料,这些结块粉料大多由微细粉构成。

由于结块粉料的水份值与其余粉料的水份值严重偏离,导致水份不均匀;

其次,结块粉料的存在,影响粉料流动性,导致压形时填料不均;

再次,结块粉料本身致密相对较高,压形时不易排气。

以上原因均将导致压形时产生层裂及其它开裂缺陷,由这种原因产生的层裂,通常反映在砖面上,看上去像鼓泡或出现鸡爪纹。

 

8、压制成形对坯体开裂的影响

(1)加压压力不均,排气时间不一,易造成坯体层裂。

(2)加压操作不当。第一次加压过急,压力过大,无法使气体从模腔内的粉料中及时排出,从而造成坯体层裂。另外,第二次加压与第一次加压时间间隔太短,坯体内气体不及排出,从而形成层裂。

(3)模具质量不合格,亦易造成各种坯裂,如上、下冲头与模具内衬板间的间距不合理(过小),压形时气体不易排出而易造成层裂;

模具内衬板出模斜度不合适,使坯体在脱模时侧面受磨擦力,从而使坯体侧面产生极细小的不规则裂纹;

模具上、下冲头与内衬板磨损严重,造成其间隙扩大,压形时四边粉料从此逸出,造成坯体边部密度低,坯体整体密度不均匀,在干燥或烧成时,坯体各部位收缩不一,造成坯体边缘部位产生破碎性裂纹。

(4)压制时,出坯速度过快,也易造成坯体开裂。

刚刚压制成形的坯体,其抗冲击强度和抗折强度都比较低,如出坯时推坯速度过大,用力过猛,坯体就容易开裂。

 

9、干燥对坯体开裂的影响

(1)干燥制度控制不当,干燥速度过快,使砖坯表面过早硬化,则因表面收缩过大,应力集中而使坯体开裂。


(2)砖坯各部位干燥时受热不均,造成坯体各部位收缩不均,如坯体强度不够,则易造成坯体开裂。


(3)干燥时气流中的水汽凝聚在冷坯上(干燥前期)造成坯体各部位水份不均,继续干燥时会因此收缩不均而引起开裂。


(4)干燥后坯体水份不符合要求。如干燥后坯体水份较高,易造成坯体入窑水份过高(坯体入窑水份在1%左右为宜),从而造成炸裂。而坯体过份干燥,入窑前后坯体会吸湿,从而出现大量微细裂纹。


(5)坯体出干燥器温度过低,也易造成坯体开裂。因坯体施釉后一般不再专门干燥,如坯体出干燥器温度低,则由施釉带入的水份不能及时排除,入窑后易炸裂。


10、烧成对坯体开裂的影响

(1)坯体入窑水份较高而窑头升温又过急,传热速率大于水份向外蒸发的传质速率,坯体表面硬化使内部水份不易排出而造成开裂。此种开裂通常裂口较大,故又称大口裂。


(2)升温阶段操作不当,造成坯体开裂。如整个升温阶段升温速度过快,则易使坯体产生各种开裂。另外,升温阶段的升温速度不均匀,也是造成各种坯体开裂的重要原因。


(3)预热带排湿不及时,水汽冷凝在砖坯表面或过干坯体重新吸湿,则易使坯体出现大量微细裂纹。


(4)降温阶段操作不当,易出现坯体惊裂。当冷却温度到达800°C以下,坯体表面开始硬化,如此时降温速度过快,则坯体极易惊裂。另外,在500~600°C范围内,因石英晶型转化引起坯体体积变化较大且变化速度快,如冷却温度不均匀及冷却速度过快,均易使坯体惊裂。


(5)辊棒与孔砖间密封不严,而缓冷段窑内呈负压,易吸入冷风从而引起坯体惊裂,这个原因产生的惊裂通常出现在靠窑边部的产品上。


(6)过分的低温快烧,亦易引起各种开裂。尤其是玻化砖产品,极易造成抛光破损。


B
改善坯体开裂的措施


1、在配方组成方面,尽量选用结晶水含量少、有机质含量少、无气体分解、无晶型转变的低温快烧原料,以避免在烧成过程中由于原料的各种加热反应而导致坯体内部应力不均引起的各种坯裂。另外,在熔剂性原料的选用上,对于多孔坯体,尽量少用钾钠原料,多用钙镁原料,可避免后期龟裂的产生。


2、严格控制泥料的细度,既不能使泥料过粗,同时也要控制泥料不使其过细。目前很多厂家对细度的控制都是某目筛筛余不大于某个值,而没有不小于某个值(即有上限无下限)。给质量检测人员的错觉是:泥料细度只要不大于某值,细度越细越好。这种观念对于控制任何工艺参数都是不正确的。


3、对于粉料各项性能参数(颗粒组成、含水率、容重、流动性)均应严格控制,以避免压形时因粉料原因引起的层裂缺陷。


4、加强粉料在运输过程中(从料仓到压机料斗)的过筛除铁,以除去粉料中的杂质和硬块,避免鸡爪纹的产生。


5、控制好压形操作过程和加压压力,尽量使加压过程中模腔内气体及时顺畅地排出。


6、对不合格的模具应及时维修或更换。


7、控制好坯体干燥的各项参数:干燥速度、干燥温度、干燥坯体含水率(上下限)、坯体出干燥器温度。


8、严格控制坯体入窑水份(<1%)。


9、制定合理的烧成制度,以免各种烧成开裂的产生。对于低温快烧,应建立在保证坯体内在质量的前提下,实行低温快烧。必须改变那种纯粹为提高产量和降低生产成本而过分强调低温快烧的观念。


来源:陶瓷技术资料

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