真空灭弧室陶瓷管壳卡口研制

黄润志 刘 峰

湖南省陶瓷研究所 醴陵 412200

历年来，陶瓷系列产品在生产过程中都面临着产品变形的问题。不论是日用瓷、艺术瓷、电瓷及工程陶瓷，解决产品在生产过程特别是烧成过程中产品的变形，提高产品的质量，都是各工艺控制技术人员必须面对的工作。特别是真空灭弧室陶瓷管壳（以下简称真空管），其产品内外径、平行度、产品圆度等尺寸要求高、公差小，不同批次产品的规整度、一致性都有很高的要求。所以真空管产品变形量的大小将直接影响到产品的质量及合格率。为控制真空管产品在烧成过程中的变形，借鉴其他陶瓷产品的生产经验。确定利用卡口将真空管产品两端面卡住，防止产品变形。就此问题，我们进行了一系列的工艺试验。从卡口的器型、厚度、工艺参数的确定及原材料的使用等几方面进行研究。目前基本解决了真空管产品变形的问题，能达到真空管使用方的基本要求。

一、卡口器型的确定

卡口的作用，主要是在真空管烧成收缩过程中，能否有效的克服烧成窑炉温差、产品收缩不均匀而造成的产品变形，所以卡口的形状及卡口在烧成过程中与真空管的烧成收缩是否一致是两个关键的因素。

首先，根据真空管产品生产的等静压的生产工艺，在真空管的生产过程中，同步生产比真空管内径小5～10mm的卡口管壳产品。再利用普通车床将卡口管壳修成一定的形状，形成卡口环，如图A

如图A

由于生产工艺一致，那么卡口的收缩将与真空管产品的收缩一致，不会使真空管产品在烧成过程中形成向内或向外的喇叭口。但在实际生产试验中，发现卡口环自身在烧成过程中会产生较大的变形，从而造成了真空管产品的二次变形，产品质量及合格率得不到保证。

其次，在卡口环试验后，按上述工艺，压制了一批实心的卡口产品，同样利用普通车床将其修成一定的形状。如图B：

如图B

这样既防止了卡口产品自身的变形，又能有效的控制真空管产品的变形，达到满意的效果。在实际试验过程中，发现真空管产品在烧成收缩这个过程里，由于烧成窑炉上下存在一定的温差，真空管上下端面的卡口有收缩不一致的现象。造成真空管产品内外径或向外凸、或向内凹，产品的垂直度和平行度达不到产品的要求，且卡口产品由普通车床修成，工作效益不高，卡口相对成本也较高。

在上述试验在生产实际过程中所出现的一些问题，通过参考电瓷、日用瓷等其他一些陶瓷产品在生产中所采取的一些防止产品变形的办法，决定改变一下卡口的生产工艺。采取干压一次性成型的办法生产卡口，提高卡口的生产效益。于是设计出如下几种卡口的形状，逐一进行试验：（如图C）

如图C

上述卡口形状通过多次试验，得出了一些数据，也产生了一些结论：1号卡口在试验中存在多个不利的因素。①：由于整个卡口呈圆弧形，在实际装烧操作中，操作员工很难将卡口水平放置，由于卡口的作用，造成真空管产品在烧成收缩过程中收缩不一致，导致产品的变形量加大，合格率降低。②：由于重力作用，上卡口会在收缩过程中存在下坠的现象，无法和真空管产品形成同步收缩，并形成一种向外的撑力，造成真空管产品形成外趴的喇叭口。如图D

如图D

真空管产品的垂直度和平行度均达不到产品的要求。1号卡口无法满足真空管生产的需要。2号卡口在试验过程中，虽然解决了1号卡口在试验中所出现的第一种情况，但同样由于重力的作用，在烧成过程中上卡口会出现一种向内凹的形状，如图E：

如图E

同样造成真空管产品向外的喇叭口，真空管产品的垂直度和平行度达不到要求。不能满足真空管的生产的需求。

3号卡口在试验中，不仅存在和1、2号卡口同样的问题，而且由于其形状卡口处的角度为90度，在成型过程中，由于应力的作用，在卡口产品出模时卡口处出现大量的裂纹。卡口产品生产合格率极低，不能满足生产所需。

4号卡口的角度为135度，其在试验中，上卡口在烧成收缩后与真空管产品形成了如图F形状：

如图F

不仅解决了1、2、3号卡口由于收缩及重力作用所造成真空管产品的缺陷，还恰到好处的卡住了真空管产品两端面，有效的控制住了真空管产品的变形。且下卡口也同样起到了控制真空管产品下端面的收缩。

5号卡口的角度在165度以上，在试验过程中，上卡口和4号卡口一样，基本可以控制住真空管产品上端面的变形，但由于角度太大，在实际生产试验过程中，逢中装烧不好控制，如不能逢中装烧，在产品烧成收缩过程中，会出现卡不住产品的情况，特别是下卡口，有时会出现如图G情况：

如图G

造成真空管产品的倾斜，产品变形量增大，甚至倒塌形成倒窑等现象。

通过一系列试验，综上所述，最终通过试验及在生产中是实际效果。确定了以4号卡口为最佳卡口器型。其可以有效的控制住真空管产品在烧成过程中的收缩变形。满足真空管产品的生产及尺寸要求。

二、卡口厚度的确定

在试验过程以及生产过程的实际才做中。发现卡口的厚度对真空管产品在烧成收缩过程中会形成一定的影响。

卡口在成型过程中，如果过厚的话，其在烧成过程中收缩会有所增大，在产品烧成过程中，上卡口收缩过大达不到卡住真空管产品上端面的效果，下卡口同样收缩过大。由于真空管产品的收缩小一些，加上重力作用，下卡口会拖动真空管产品向内收缩，使真空管产品形成内缩。如图H：

同样如果卡口过薄的话，收缩会有所减小，在烧成收缩过程中，上卡口和下卡口形成了同样的问题，由于比真空管产品的烧成收缩小，在收缩过程形成牢牢考口真空管产品并造成向外的一种撑力使真空管产品两端面都形成喇叭口，如图F：

如图F

通过对卡口产品多次的试验及所产生的实际效果，最终确定卡口的厚度应在8～10mm之间，生产的卡口控制真空管的效果最佳。

三、工艺参数的确定

由于卡口产品所实行的干压成型而真空管实行的等静压成型，其生产工艺存在一定的差异，同时由于窑炉在烧成过程中，炉膛上下存在一定的温差，真空管产品上下端面的收缩也存在一定的差异，所以在卡口生产过程中，上下卡口的压力及收缩都会有所不同，根据真空管产品的大小，高度确定相应的生产工艺参数。

1、压力确定，根据干压的压力单位与等静压的压力单位进行换算，基本公式为；

干压压力×压机柱塞面积 / 卡口模具面 等静压压力

一般情况下，卡口生产压力应等于或弱小于真空管产品的成型压力，以达到最佳效果。

2、根据窑炉炉膛上下温差的大小，适当调整上下卡口的生产压力，使上下卡口的收缩和同型号的真空管产品收缩一致，由于真空管上端收缩一般比下端收缩要大一些，所以上卡口的生产压力要比下卡口的生产压力略小，使上卡口的收缩比下卡口略大，达到与真空管产品上下端面收缩一致。

四、粉料确定

因卡口生产需要大量的粉料，为节约卡口生产成本，对真空管在生产过程中所产生的洗塔料，管壳料及回收料进行了大量的卡口生产试验，最终确定成型后真空管修坯过程中所产生的修坯回收料所生产的卡口产品能达到真空管生产过程中所要求的各卡口的工艺要求，满足产品要求。

通过上述几方面的多次试验，形成了卡口生产的一整套完整的生产工艺。基本解决了真空管生产过程中的变形问题。使真空管产品在生产过程中能达到其各项工艺及尺寸指标的要求。