陶瓷注浆成型综合性实验设计.doc
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陶瓷注浆成型综合性实验设计
摘要:
通过设计陶瓷注浆成型专业综合实验,把基础理论知识与实验内容结合起来。
在实验过程中,学生不但加深对专业知识的理解,而且制得满意的陶瓷作品,使学生获得成就感,激发学生自主学习的兴趣,使其在实验中得到享受和愉快的体验。
关键词:
陶瓷注浆成型实验教学
材料科学与工程是一个以实验为基础的学科,实验教学是培养学生动手能力的一个重要途径。
实验教学不仅使学生获得知识,更重要的是激发他们对本专业学习的兴趣,启迪思维,培养他们的科技创新精神[1-2]。
在陶瓷工艺学课程的实验实践教学中内容涉及泥料可塑性,先进成型方法以及成品性能检测等。
内容虽然很多,但都是横向比较,学生理解不深刻,使实验效果大打折扣。
鉴于此,我们在进行实验大纲制定时将实验内容纵向设计,开发了两个综合性实验项目《陶瓷注浆成型及性能测定》和《泥浆制备及陶瓷可塑成型》,从泥浆制备、模具制作、注浆成型、烧成到成品性能测定等为主线的实验内容。
该文对陶瓷注浆成型实验项目进行介绍。
为了使学生得到更好的锻炼,让学生自己设计原胎,充分发挥学生的主观能动性和创造性,在此基础上再制作模具。
通过参加陶瓷注浆成型实验,学生对专业兴趣明显提高,动手能力也得到了锻炼,该综合性实验项目受到广泛好评。
1陶瓷注浆成型综合性实验的教学设计
1.1实验目的
掌握石膏模具的制作方法;掌握陶瓷注浆成型的工艺过程;掌握陶瓷材料吸水率、气孔率的测试原理和方法;了解陶瓷烧成过程中的物理、化学变化;锻炼学生的动手能力、综合运用专业知识的能力以及分工合作精神。
1.2实验原理
注浆成型是利用石膏模具的吸水性,将具有流动性的泥浆注入石膏模内,使泥浆分散的粘附在模具内壁上,形成和模具相同的坯泥层,并随时间的延长而逐渐增厚,当达到一定厚度时空浆,巩固后脱模,坯体制成。
注浆成型是一种适应性广,生产效率高的成型方法。
凡是形状复杂或不规则,以及薄胎等制品,均可采用注浆成型的方法生产[3-4]。
2实验原料及仪器设备
2.1实验原料
采用天津三景石膏有限公司生产的陶瓷器型材用高强半水
石膏。
2.2仪器设备
电子称、干燥箱、游标卡尺、刮刀、钢锯条、毛刷、海绵、直尺和皮锤等。
3实验步骤
3.1原胎制作
原胎也叫原始模种,是指按照实物尺寸放尺制成的胎型。
学生可以根据自己的意向进行设计。
实际教学过程中以成型花瓶为例。
先在石膏车模机上用油毡围成圆筒状。
称取适量的石膏均匀的撒入水中,水膏比约0.7~0.8,搅拌均匀后倒入圆筒中。
待终凝后打开油毡脱模,用车模机车制原胎。
3.2凹模制作
凹模也叫种模,是由原胎翻制而成。
将原胎烘至半干后,用毛刷在表面涂脱模剂,直至表面出现一层光滑的外皮为止。
凹模制作时,为了方便脱模,在原胎表面薄薄的刷一层植物油,平放于玻璃板或大理石台面上,四周用挡板或油毡围好,按前述方法制备石膏浆,并注入围好的空腔中。
待石膏终凝时脱模。
然后用刮刀或钢锯条刮平修整,在合适的部位作定位销。
3.3凸模制作
凸模也叫母模,是翻制工作模的基础。
将制备的凹模工作面上按上述方法刷脱模剂,制备凸模与制备凹模类似,四周围好再进行浇注。
翻制模具过程脱模剂也可以用虫胶漆片来代替,刷涂漆片或涂抹脱模剂时,要注意一定要涂抹均匀,不能遗漏。
3.4工作模制作
工作模也叫子模,是由凸模翻制而成。
制作方法与上面类似。
需要注意:
制作模具过程中需事先挖定位槽或定位销。
将制备好的工作模置于烘箱中烘干,模具的含水率一般在6%~8%。
3.5注浆过程
工作模初次使用时先用纱布蘸2%的碳酸钠水溶液擦模。
使用前要将模型上附着的灰尘掸净,和模并观察模具是否对榫,结合的紧密程度以及是否漏浆。
准备妥当后进行注浆,进浆速度不宜太快,以使模具中的空气随泥浆的注入而排出,避免空气混入泥浆中。
3.6放浆、巩固
掌握好吃浆时间,然后放浆,保证坯体的厚度在5~7?
mm之间。
放浆速度不宜太快,以免模型内产生负压,使坯体过早脱离模型造成变形或塌落。
放浆后坯体很软,不能立即脱模。
需经过一段时间继续排出坯体水分,增加其强度。
这段时间称为巩固,巩固时间约为吃浆时间的一半。
注意脱模过早,坯体强度不够,易塌陷;脱模过迟,模型会限制坯体收缩,使坯体开裂。
3.7干燥、修坯
将坯体预干燥,修坯。
经预干燥后,湿坯体的含水率从15%~17%下降到8%~10%。
注意防止因干燥过急或干燥不均匀,而造成废品。
3.8烧成
将干燥后的合格坯体置于箱式电阻炉中烧成。
烧成周期450?
min,最高温度1220?
℃下保温60?
min。
随炉冷却至室温,取出,即得陶瓷制品。
4实验结果与讨论
测定泥浆性能如细度、浓度、流动度及含水率,吃浆速度等;在陶瓷花瓶注浆的同时浇注试条,并测定试条的干燥收缩率、烧成收缩率、总收缩率、吸红及抗折强度等;计算吸浆速度常数K,并分析K值对注浆成型过程的影响;试样烧成后分析讨论烧成制度对陶瓷制品烧结性的影响。
5注浆成型综合实验的教学实践
将参加实验的学生分组,3人/组。
首先安排学生查阅资料,让学生对实验内容有初步了解,然后讨论确定实验路线和方法,最后,3人协作共同完成实验内容。
在教学实践过程中,我们发现由于实验方案和实验内容相对独立、灵活性强,很难用同一尺度来对学生进行考核。
因此,在综合性实验的评定过程中,我们重过程轻结果。
实验成绩的评定包括:
出勤10分、实验动手能力40分,实验结果分析20分,实验报告30分,力争较全面的考查学生的综合能力和科研素质。
6教学效果反馈
同学们在做完注浆成型综合性实验后,普遍反映获得了很多生动的知识,在实践过程中通过查阅文献和实际动手,将理论知识应用于实践过程中,使知识融会贯通,既提高了学习兴趣,也锻炼了动手能力。
7结语
陶瓷注浆成型综合性实验项目的开设是一个较好的尝试。
在实践教学过程中,学生变被动为主动,教师与学生在教学过程中关系更加和谐。
学生提出问题、分析问题和解决问题的能力逐步加强。
制备出合格的陶瓷制品使学生体会到成功的喜悦,也增强了对专业学习的兴趣。
图1为部分同学注浆成型作品。
我们也欣喜的看到部分学生由被动、枯燥的学习转变为享受这种积极、主动的学习过程。
参考文献
[1] 杜娜,郭英,张玮.改革实验室开放教学培养创新人才[J].实验室科学,2008(3):
151-152.
[2] 张冠英.电工学实验课程的教学改革与探索[J].实验室科学,2012,15
(2):
19-21.
[3] 同继锋.现代建筑卫生陶瓷技术手册[M].北京:
中国建材工业出版社,2010.