陶瓷泥料注浆的自动控制研究＊

梅立雪

（景德镇学院，江西 景德镇 333000）

瓷器在中国有悠久的发展历史，其做工精细，形态美观，具有较强的实用性和观赏性。陶瓷产品在各个时期都受到了人们的喜爱，当前陶瓷生产中，科技的进步，新的审美观念的出现，新工艺和新技术的应用等，推动了陶瓷业的深入发展，在陶瓷生产中，注浆成型工艺直接影响到陶瓷产品的质量和品质，需要重视对相关技术的研究。

1 陶瓷注浆成型对泥料的要求分析

陶瓷注浆作业中，对泥料的要求相对严格，必须选择流动性和稳定性相对较好的泥料，操作过程中，泥浆比例要达到1.75左右，针对流动性相对较差的泥料，需要通过改善其流动性确保坯体内外都能光滑美观[1]。同时要注意其稳定性，选择稳定性和悬浮性较好的泥浆，在注浆中沉淀过程相对较慢，从而确保各个坯体所有部位都能均匀成型，提升坯体的成品率。

此外，注浆成型对模具也有较高的要求，阙波模具不能太干燥，温度过高，否则容易出现坯体断裂等，如果模具太浅，也会出现气孔和针眼，影响脱模工作。同时，对于新磨具，还要对其规格进行检查，查看其是否严实，确保模具内没有杂质，保持清洁后才能进行注浆操作。

2 陶瓷泥浆注浆方法及工艺技术

2.1 陶瓷泥浆注浆方法

陶瓷注浆成型中泥浆需要进行加工，一般有3种加工方式：①原矿物料进厂，在经过粗、中、细碎和研磨后形成泥浆，对于一些硬块原料中的粗、中碎采用轮碾机进行加工处理，而细碎的物料则用球磨机进行加工，根据具体的要求和规格，将不同的原材料和水按一定的比例加入到球磨机中进行研磨，最终形成泥浆[2]。②将专业加工的原料、水和物料等，根据要求进行球磨，一般需要1～4 h的混匀，也可以直接进入高速搅拌池进行搅拌处理，最终制作成泥浆。③将部分的原料物料、标准化物料等根据规格要求加入到球磨机中，并按照比例加入水，在经过7 h的研磨后形成泥浆。泥浆在通过泵、管道、搅拌机等过程中，需要清除其中的杂质，并经过3～7 d的陈腐后，再进入到储浆池存放备用，泥浆需要不断慢速搅拌。

2.2 工艺技术

泥浆注浆作业中，工艺技术是“软件”条件，从开始的试验到原料，最后到泥浆的形成中，需要对每一个环节制定定量的工艺技术规格，并结合实际需要完善检测制度，在实际操作中严格执行[3]。要确保泥浆性能的稳定性，需要运用先进的技术，根据其性能的变化、偏差情况等，及时进行技术分析，并进行多次试验、调整和改进，避免因泥浆性能的变化带来不必要的损失。采用先进的和实用性较强的技术，能有效提升泥浆的性能，并降低成本，提升工艺生产效率，需要对传统的陶瓷泥浆注浆工艺进行改进，完善工艺和机械设备，改进模型材料和结构部件，积极应用新的研究成果。

随着科学技术的进步和创新，陶瓷注浆成型技术越来越多样化，从原有的地摊上注浆等到压力注浆，发展成微压、中压、高压注浆以及组合式模型注浆[4]。具体来讲，高压注浆工艺主要是采用高强度的塑性料模型，采用疏通滤水成型，有效提升了泥浆的温度，且增加了泥浆的流动性，提升了成型的效率。针对一些结构形状比较复杂、规格尺寸较大的产品，如洗面器等，在泥浆配方中加入骨料，其流动性更好，坯体更坚硬，避免其出现变形等问题。设备逐渐从半自动化发展到自动化等，在实际应用中取得了良好的效果。

但是在注浆作业中，受泥料性能、工艺施工条件、人工操作等方面的影响，在注浆成型中也存在一些问题：①陶瓷注浆过程中，常常会出现针眼和气孔，如果模具比较陈旧、潮湿，或者是泥料的存放时间太长，灌浆的速度过快，泥料的密度过大，黏性较强，还有模具的设计和选择不合理等，就会影响到泥浆中气泡排出情况。②塌坯问题。如果选择的模具太干燥，或者是温度太热，新的模具如果表面比较粗糙，或者是没有清理干净，会影响到注浆的效果，出现塌坯、裂坯问题。③注浆后脱模难的问题。如果模具太旧、湿度较大或者是温度低、泥料水分大等，或者是模具的设计不够合理、时间掌握不科学、出坯时间太早，都会引起泥坯变形、不脱模等问题。

2.3 工艺流程

陶瓷泥浆注浆的工艺流程如图1所示。

图1 陶瓷泥浆注浆的工艺流程

就陶瓷泥料注浆技术的处理工艺流程来看，主要要经历如下步骤：搭设施工工作平台→确认灌浆裂缝→构件裂缝混凝土表面处理→调配灌浆嘴底座粘结剂→粘贴灌浆嘴→封闭裂缝表面→密封效果检查→配制灌浆材料→灌浆→结束封口→效果检验→清除灌浆嘴→表面复原。

3 陶瓷泥料注浆自动控制系统设计

为提升陶瓷泥料注浆作业的效率，在研究中将自动化控制技术与陶瓷生产工艺有效结合，研究出应用于向模腔供料的浆面传感器及电磁阀，从而建立相对简单的向模腔供料，对浆面进行控制，并对供料开启关闭程序进行控制，最终出现泥料注浆自动控制系统[5]。

浆面传感器的应用，其主要是对泥浆上表面进行控制，浆面传感器系统中，主要由降压器、半导体二极管、整流电桥、继电器等组成，一般选择极化继电器，在实际应用中能确保浆面传感器保持较高的灵敏度。

电磁阀系统，主要是对供料进行自动化控制，其中包括闭阀电磁铁、开阀电磁铁、阀座、弹簧、底座等部件。具体的应用中，活塞遮住阀孔，当闭阀电磁铁未被控制时，在弹簧作用下，能遮住阀孔。可以按下控制按钮，也可以采用设计好的程序来控制机构接通开阀电磁铁，系统开始供电，此时泥料进入到模腔中，再次按下控制按钮，继电器对开阀电磁铁进行供电[6]。泥料填充模腔，确保其浆面接触浆面传感器，此时电极出现短路，极化继电器在阀门电磁铁中，闭合供电电路自身程序产生作用，极化继电器自身的触点接通中间的继电器，连接供电电路，系统发出停止供浆的指令，供浆电磁铁在浆面传感器触点断开后，也就是泥浆和传感器触点接触面接触，然后才能开启。

在控制方式选择上，有自动控制、手动控制、集控手动控制3种模式，可以随意转换控制模式。在系统工作中，多采取自动控制模式，相应设备根据工艺要求顺序以及流程对中央控制台进行启停操作；而采取集控手动控制的方式，就可以由中央控制台来对相关设备进行操作，不存在闭锁关系。系统需要对浆面传感器实施集中监控，对于设备运行状态和参数进行有效监控，并将相应的数据信息存储在系统硬盘中。此外，系统针对设备故障以及异常信号实施报警处理，还要同时出现声光提示，确保相关人员能够及时关注到异常信号。针对故障报警，一般情况只进行报警提示，而对于异常停车和严重故障，需要及时停车操作，并对泥料填充模腔完成后进行延时闭锁停车操作。

系统启动前，沿着模腔可以向外传输起动预告信号，提醒相关人员做好安全工作。

在停车和运行过程中，自动化设备上的工作人员和维护人员可以相互进行信号联系。

在系统运行过程中，如果浆面传感器的相应传感信号因为故障无法传递，系统可以及时传递出事故报警信号，让相关工作人员和维修人员知晓，提醒他们及时检修，尽快恢复正常工作。在系统工作中，工作人员可以透过信号检测，及时把握系统相关设备的运行状态，在故障发生后，工作人员能够及时识别出故障系统的具体位置和机组号，系统不仅包含运行状态的监测信号，还有音响信号，可以更好地提示工作人员故障情况，便于他们及时关注故障问题，及时采取措施来解决。系统的自动控制和就地操作之间可以相互转换，自动控制装置在故障后要是不能及时解决，系统线就可以方便地进行自动控制。此外，系统线还满足紧急停车的要求，相关工作预案要是在现场发现相应系统的启动异常，可以及时停止系统的工作，进行检修和故障排查。系统所有装置和设计都以安全为先，也符合现场安保规程的规定。

此外，该自动化控制系统还使用变频设计，目的是确保陶瓷泥料注浆能够进行注浆速度和振动频率的调整，保证注浆量合理，注浆后振动频率适宜。所以在系统设计中，电机启动可以进行电阻调速、电机调速以及变频调速等；机械调速装置又包含多种。而此次自动化控制系统设计中，使用软启动装置。该装置使用变频驱动原理，相应的驱动系统包含三绕组变压器、电压源、三相异步电动机、变频器等。变频驱动系统结构如图2所示。

图2 变频驱动系统结构图

这种启动方式是基于交流异步电动机变频调速原理改进得出的。这种软启动实际上也就是交流电机变频调速中的一个功能。而对于注浆自动控制系统而言，这种启动方案的要求更高，但是启动的平稳性和安全性也更高。相应启动过程中，通过变频软启动器控制单元作用，进行科学决策，在正常工作中可以进行调速，对皮带机平稳性和制动性能进行保障，系统还包含节能调节功能，可以实现多电机驱动功率平衡操作。此外，相应的控制单元还能够对综合监控系统进行保护，对于注浆自动控制系统的打滑、异常振动等问题有很好的保护效果。

4 一种陶瓷自动微压注浆系统研究分析

陶瓷微压成型中，多采用的是管道注浆，液位主要依靠人工来控制，手动操作控制注浆、放浆、打风阀门，隔膜泵需要人工进行调节，且压力参数、工艺时间等都需要人工设置，这种方法会出现泥浆过多或过少的问题，时间误差较大，效率较低，不符合当前标准化生产的发展。

因此，可以设计出一种注浆操作误差较小、自动化程度高的陶瓷自动微压注浆系统。其中包括泥浆总管、注浆管道和上方的打风管道等。泥浆总管主要是将上浆气动蝶阀和高位槽内的上浆管道进行连通，一端通过注浆气动蝶阀和高位槽进行连接，另一端则是放浆气动蝶阀和气动隔膜泵进行连接，注浆管道上都有支管，且设置注浆电磁阀[7]。将放浆打风管道、主进气管道等进行连接，注浆电磁阀、放浆电磁阀等通过继电器开关进行控制。

系统的实际应用中，通过控制系统开关对零部件进行操作控制，借助计算机软件系统，完善相关的程序指令，同时通过电路开关，对系统发出指令，控制程序接受指令后开始执行，在注浆过程中，不需要人工掌握时间、观察液位，这样减少了人工操作带来的液位过高误差，也避免了风压不稳定的问题，实现了注浆的自动化过程。

随着技术的不断改进和自动化水平的提升，出现了一种陶瓷微压成型立浇线，这也是生产设备技术重要内容，在具体的技术方案中，包括了立交线柱、工作面、副线等，在立交线的两侧竖立导柱，将横梁与导柱的顶端进行连接，且在横梁上安装传动装置，立交线工作面进行连接，在实际应用过程中可以实现不同角度的注浆、放浆及翻坯等操作。立交线工作面能根据注浆、放浆等实际需求旋转，到达合适的角度，这与传统的立交线单一角度的注浆方法相比有较强的灵活性，且能适应更多类型的产品，旋转移载改变了原有的人工搬运翻转胚体的工作方式，整个结构相对比较简单，且操作安全，不需要人工参与注浆过程，提升了工作效率。

5 结语

综上所述，陶瓷材料在生活中比较常见，应用相对广泛，当前很多陶瓷产品如蹲便器等，都是采用注浆成型的方式，陶瓷泥浆注浆成型是重要的工艺技术，原有的模式下，多是采用人工操作和半机械化模式，影响到注浆的效率和质量，分析研究陶瓷泥料注浆自动化系统，需要结合泥料的具体特性，借助先进的工艺技术，并分析人工注浆模式的不足，掌握关键性技术和工艺，研究新的陶瓷微压自动控制系统，减少人工操作，提升效率，也能减少误差，在实际应用中要重视对其效果的试验及推广应用。