摘 要：文章利用失效分析技術對釉面發(fā)泡陶瓷保溫板白坯底部缺口缺陷進行了分析，利用缺口分析技術，痕跡分析技術，裂紋分析技術對缺陷半成品、成品、缺陷產生工藝技術路線進行了跟蹤分析。利用氣相失壓（膨脹）失效理論、摩擦失效理論、沖擊失效理論和震動失效理論對成型卸壓、脫模、運輸線皮帶摩擦、輥棒摩擦、升降機起落架碰撞沖擊、集磚器擋板碰撞沖擊進行了分析。

關鍵詞：釉面發(fā)泡陶瓷保溫板；白坯；底部缺口；工藝管控；失效分析技術

問：韓工，我廠是一家生產釉面發(fā)泡陶瓷保溫板的企業(yè)，最近生產45mm厚釉面發(fā)泡陶瓷保溫板時，在干燥窯出口或者燒成窯尾發(fā)現有底部缺口白坯或毛板。其中在干燥窯尾底部缺口白坯集中于干燥窯被動邊一側，且呈間歇性。請問是什么原因？如何解決？

答：釉面發(fā)泡陶瓷保溫板的成型就是通過壓力使得粉料顆粒之間距離縮短，空隙減少，多余空氣排除，提高致密度和強度的工藝過程，所以要有足夠的時間和空隙使得空氣排出，如果模具制造過程中，上下模模芯與內襯板（中模筒內壁）的間隙過小，使氣體逸出困難而滯留在坯體中，造成坯體分層，一般要求模具沖頭與中模內壁的間隙在0.06-0.12mm之間，如果間隙超過0.12mm，就需要提高顆粒直徑，如果間隙低于0.06mm，就會導致排氣不順暢、不充分而影響成型制度和成型質量，導致分層或無法成型[1]。

成型后的濕坯，俗稱青坯，由于仍含有一定液相，其致密度和強度并不高，如剛剛誕生的孩子需要輕拿輕放，在頂出缸頂出模腔、布料車推出平臺、輥臺或皮帶機上依靠摩擦力傳動，進入干燥窯前的排隊、集磚、起落架升降以及擋板集磚、排隊過程會產生摩擦、震動、沖擊等破壞。在干燥窯內干燥時，也會由于排濕、傳熱、傳動產生內部濕熱應力和外部摩擦、擠壓沖擊。

建議利用失效分析技術和破壞理論對生產過程、生產工藝進行跟蹤，具體如下：

1 失效分析技術

失效分析是一門系統工程，其中的分析技術是其理論和實踐基礎。失效分析技術主要包括缺口分析技術、裂紋分析技術和痕跡分析技術等相關內容。

1.1缺口分析

發(fā)現釉面發(fā)泡陶瓷保溫板白坯底部缺口后，首先應對白坯底部缺口形貌進行肉眼觀察或顯微觀察，缺口形貌肉眼觀察結果如圖1.2

缺口位于釉面發(fā)泡陶瓷保溫板白坯底部中間位置，缺損厚約為坯體厚的四分之一至三分之一間，缺損寬4cm至6cm，缺口位于釉面發(fā)泡陶瓷保溫板白坯出口一側邊，且位于干燥窯被動邊（注：干燥窯進6片，其中傳動被動邊1片間歇性出現底部缺口）

1.2裂紋分析

進一步，對失效缺口側邊擦煤油和藍墨水，肉眼查看裂紋情況，發(fā)現側邊有分層性微裂紋。對其他五片也進行擦拭，觀察裂紋和分層情況，發(fā)現有一半干燥窯出口側邊有間歇性分層性微裂紋。

1.3痕跡分析

進一步，以干燥窯為分界點，利用有效的痕跡分析技術手段，對釉線、窯頭、窯尾進行跟蹤，也對干燥窯、窯頭進窯機、壓機、青坯運輸線、排隊、集磚、轉向、清粉、升降等機械動作裝備進行了跟蹤。

發(fā)現依據痕跡分析手段，往前追溯跟蹤過程中，干燥窯進窯機集磚器擋板處靠近干燥窯被動邊一側，有少量片狀坯渣，干燥窯出口集磚器擋板處靠近干燥窯被動邊一側，也有少量片狀坯渣，但比窯頭略多；干燥窯排隊器升降機擋板處靠近干燥窯被動邊一側，有大量片狀坯渣，往后跟蹤過程中，發(fā)現釉線皮帶機交接處有少量片狀坯渣，窯尾有部分缺口板材，缺口處出現變形，分層性裂紋清晰可見，且缺口尺寸影響切割加工成規(guī)格板，嚴重影響質量。如圖3、4.

問：為了解決白坯底部缺口問題，我們召開了專題分析會，綜合利用失效技術進行了跟蹤、分析，發(fā)現關于底部缺口產生的原因為產品從40mm更換為45mm后，由于配方結構存在的缺陷，粉料顆粒級配偏細，當粉料水分發(fā)生變化，偏低時、可能由于一側模具間隙不合理，壓機成型保壓、排氣、脫模速度制度無法適應時，就出現底部分層問題，分層后在釉線和干燥窯運輸過程中和擋板、起落架機械沖擊，尤其是傳動被動邊線速度快于主動邊，遇到干燥窯進窯排隊器擋板沖擊力量大、擠壓時間長，分層部分強度低就脫落，從而形成底部缺口。我們對集磚器擋板貼上雙面膠，使其軟接觸，底部缺口問題得到解決。你能否分析一下原因？

2.失效原因分析

2.1失壓失效

釉面發(fā)泡陶瓷保溫板是一種以珍珠巖微粉、沸石、凝灰?guī)r、膨潤土或其他劣質陶土、陶泥為主體原料，采用濕法球磨、噴霧干燥、二次布料（面料裝飾）、干壓成型、坯體干燥、釉料裝飾、燒成發(fā)泡、切割加工等生產工藝制成的，導熱 系數低于0.1W/（m.k），體積密度低于0.45g/cm3，，厚度在30mm～60mm，可用于建筑內外墻絕熱保溫裝飾A1級發(fā)泡陶瓷制品[2]。

陶瓷噴霧造粒粉料是含有氣、固、液三相的假性顆粒，假性顆粒的形貌、粒度依靠范德華力和液相保持相對穩(wěn)定，粉體的強度、形貌和顆粒級配保證了粉料的均勻性、穩(wěn)定性和流動性。成型是傳力和傳質的過程，在壓制過程中，絕大部分氣相排除，固相顆粒之間距離縮短，顆粒與顆粒之間依靠液相浸潤和范德華力保持一定形狀和物料性狀，譬如密度、致密度、針密度、抗彎曲能力、抗壓能力等。

粉料水分低，譬如物理水分低于5%，假性顆粒筒壓強度低、粉料壓縮比大、粉料堆積密度低、粉料中氣相比例大、就增加了成型排氣和傳動壓力難度，缺乏液相的清潤，范德華力難以形成，粘結力差，試驗強度差、容易分層。成型時，假性顆粒也容易在摩擦力作用下被研細，細粉極易伴隨氣相進入模具間隙，造成卡模。

粉料水分高，譬如物理水分高于9%，超過浸潤水分飽和值的分水在成型時會成為游離水，當成型壓力大于游離水與顆粒之間毛細現象的范德華力時，水就在壓力作用下，產生對流即外排。水分通過模具間隙排除，會影響氣體排出，同時由于液相中多多少少會有固相，也會造成間隙堵塞，卡模。

陶瓷粉料粒度一般控制在30目～80目，粉料越細，越接近真顆粒，氣相含量也就越高，成型時就越難排出氣相，同時細顆粒也會通過模具間隙外排，堵塞模具間歇，既無法排氣，也會造成模具損傷。

由于粉料質量不穩(wěn)定、導致水分、顆粒級配的變化。一旦粉料中細分較多或者水分較低時，就會出現氣體無法排出的情況，脫模時氣相瞬間失壓，產生膨脹，這些輕則會分層，重則會鼓包、爆炸。

盡管成型工藝有“一輕二重慢提起”，輕壓和慢提起均為了保證氣相外排，但是對于水分偏低、顆粒偏細的粉料仍無濟于事。

2.2摩擦失效

從摩擦學系統的一般分析可知，陶瓷坯體的摩擦或磨損一般由系統的外因和內因決定。釉面發(fā)泡陶瓷保溫板坯體本體的性能由配方、泥漿性能、粉料性能及成型工藝決定，在成型頂出脫模過程中，青坯本體與模具之間存在摩擦，同時由于青坯本體中有氣相和液相，失壓時存在膨脹，失壓的速度和脫模的速度，模框與青坯本體側邊之間摩擦，存在側邊磨損。

正如前段所述，粉料顆粒級配的不合理，尤其是細粉偏多，會到落料時粉料分級，細粉在布料車往復運動時，會出現在中間或前后側邊，這些部位就是易磨損的薄弱環(huán)節(jié)。

青坯在脫模后會被布料車推出，其與壓機平臺底板存在摩擦，釉線時與皮帶機也存在摩擦，在輥臺或者輥道式干燥窯內行進時也與傳動輥棒之間存在摩擦，薄弱部位會存在磨損。

2.3沖擊失效

釉面發(fā)泡陶瓷保溫板坯體本體的抗沖擊能力，譬如抗壓、抗折、抗沖擊性要足以抵抗各種力學沖擊，尤其是青坯狀態(tài)，坯體強度相對較低的狀態(tài)。

在青坯被布料車推出過程中，布料車會對青坯著力邊產生沖擊力，為了減緩沖擊失效，需要調整布料行進制度，同時需要在布料車粘貼軟膠，緩沖沖擊損害。

在釉線排隊時，需要調整光電開關的位置，保證板坯與板坯之間的距離，避免板坯與板坯之間的沖擊失效。

在干燥窯進窯機、出窯機、排隊器擋板與行進的板坯之間總會發(fā)生沖擊，為了緩沖沖擊力，需要在擋板上粘貼軟膠，避免沖擊失效。

傳動皮帶和傳動輥棒的凸起部位也會對釉面發(fā)泡陶瓷保溫板坯體發(fā)生沖擊，經常校正皮帶是否水平，輥棒是否平直，輥棒上是否粘有異物（譬如磁鐵、土粉、硫磺），不要放過任何蛛絲馬跡。

2.4震動失效

釉面發(fā)泡陶瓷保溫板坯體本體在脫模時，如果由于液壓壓力不穩(wěn)定，會發(fā)生震動，壓機平臺不平整（尤其是耐磨陶瓷底板部分不平或部分脫落）也會造成推出時產生震動，輥棒傳動，如果齒輪或鏈條出現震動，也會對釉面發(fā)泡陶瓷保溫板坯體造成失效。

3 結論

運用缺口、裂紋、痕跡失效分析技術對生產現場進行了跟蹤分析，運用失壓、摩擦、沖擊、震動失效原理對釉面發(fā)泡陶瓷保溫板白坯缺口缺陷產生的原因進行了分析。結合外因和內因，我們認為：

1）配方和粉料性能是根本，也是生產穩(wěn)定的基礎；

2）生產工藝參數，粉料水分、顆粒級配，壓機成型、脫模、布料等制度是提高抗失效能力，提高產品合格率的關鍵；

3）加強釉線皮帶機、進出干燥窯輥臺、干燥窯傳動設備、集磚器、排隊器、擋邊器的維護保養(yǎng)、校正是避免非正常失效的思路。

參考文獻

[1]李竟先、陳帆，手動摩擦壓磚機模具情況調查[J]，陶瓷，1988（2）：16-21.33.

[2]一種保溫裝飾陶瓷板及其生產方法[P]，信陽方浩實業(yè)有限公司，2012.07.23

[3]韓復興，關于拋光廢渣泡沫陶瓷磚生產問題的解析[J]，佛山陶瓷，2012（3）：67-68；

[4]韓復興，關于陶瓷磚圓弧形缺角缺陷的答疑[J]，佛山陶瓷，2015（7）：71.

[5]韓復興等，手動液壓制樣機卡模問題分析[J]，佛山陶瓷，2024（4）