特种陶瓷产品结构设计及工艺特性

2.1 结构的均匀性
2.1.1 端面的不均匀：
一边大一边小：

不良效果： 变形，特定方式 烧成
整片与槽位：
不良效果：
槽位收小，扭曲， 结合位裂
2.1.2 上下部位的不均匀：
大小头

不良效果：
扭曲，结合位 变形，特定烧成 方式
两头小中间大

不良效果：
塌陷，变形（扭 曲），裂
两头大中间小

2.3 复杂产品
复杂产品常见的几个问题



开裂 变形 难烧成
2.3.1 裂

易裂的部位
1、结合部：大小结合，上下结 合； 2、边缘； 3、转折处：角部，折线处；

裂的程度
1、穿裂：透壁； 2、断或张口； 3、微裂；

裂的影响
1、陶瓷强度降低，装配合格率低； 2、耐电压大幅度降低；

补裂 ——最后的挽救手段
说明：
陶瓷的性能指标跟其原材料的选择、成型方
式、生产控制情况有很大关系；容易出现性 能跟表中指标差别很大的情况。 也可以根据性能要求，通过调整配方、工艺 参数，达到满足超出指标要求的效果。 产品设计时应考虑一定的保险系数。
1.2 其他可能用于电光源的陶瓷
莫来石瓷
特性：热震性较好（ ΔT=400~600 ℃ ）；膨胀系数系数较 低(3~6)；电性能不错(7~10KV)，耐高温(≥1500℃)。 使用场合：有耐温、耐电压要求（如热冲击、低膨胀要求等） 氧化锆瓷 特性：高耐磨，韧性好，比重大，常温电性能优良（电阻 1013 Ω·cm）。 使用场合：常温，易磨损绝缘部位。
不好烧的原因 ：



不好装：没有支撑平面； 结构差异太大； 重心不稳。
不好烧的影响

变形 成品率低 烧成费用高。
小结
陶瓷的性能是选用材料的基础； 成型方式确定陶瓷的性能范围； 生产控制是影响陶瓷性能的最终
因素。
常用成型工艺
热压铸
优点
能成型复杂的Fra Baidu bibliotek品，成本 较低
坯体密度较高、机械化程 度高 可成型大件、比较复杂产 品 成型比较复杂产品，成本 较低，可机械化 利于成型长条状产品，可 连续生产 复杂产品，坯体密度较高 制作简单，成本低 坯体强度高，产品性能好
缺点
工序多，能源浪费大，产品性 能难控制 难成型大件、复杂产品
1、可以减弱但难消除裂的不利影响； 2、只对角部有用，边部无用； 3、不是所有裂都可以补。
2.3.2 变形
变形的几种常见情形 :
口部变形 缩腰 塌陷/凹 翘/拱

易发生变形的部位 :




口部 底部 结构转换处 不均匀面
影响变形程度的因素 ：

结构 装钵方式 烧成温度
2.3.3 不好烧成
结构疏松，耐电压和强度相对 较低，机械化程度低 对原料有较高要求，产品致密 性较差，耐电压不高 原料制备要求高，成本高 生产效率较低，成本高 不能加工复杂产品，产品性能 很不稳定 成本高，不能加工复杂产品
代表陶瓷
BJB、牛尾
干压（粉压）
注浆 半干压 挤制成型 注射 手工捣打 等静压
K518
螺纹桶 K547F 蜂窝陶瓷 氧化锆剪刀 外购普通瓷 火花塞瓷体
不良效果：
塌陷，变形（弯 曲），腰部裂
2.2壁的厚度/长宽比
2.2.1壁不均匀:

不良效果：
口部变形（扭 曲），转折处裂
2.2.2 薄壁的位置与长宽比 底面/顶部的薄壁

不良效果：
壁变形（扭曲）， 折部裂，壁裂
腰部的薄壁

不良效果：
塌陷（内陷），变 形，边部裂
长条状产品 不良效果：

弯曲（拱或翘）， 中部裂
陶瓷生产中常见的问题

过烧：
后果：强度降低、变形、起泡、易碎易缺损；能 源浪费。

压模不当：
后果：产生针孔、水纹、杂质、缺料（空洞）等 缺陷，导致电性能和强度降低。

排蜡不当：
后果：蜡泡、裂、排蜡不完全，影响强度和电性 能。
2、陶瓷产品形状设计时
应注意的陶瓷问题
陶瓷形状设计的三个问题
结构的均匀性 壁的厚度/长宽比 复杂产品
特种陶瓷产品结构 设计及工艺特性
2011年11月29日
两个问题
1、陶瓷材料的选择 2、陶瓷形状的设计
1、陶瓷材料的选择
1.1 我司现有陶瓷简介
滑石瓷 项目 体积密度 抗折强度 抗压强度 热膨胀系数 （20~1000℃） 温度系数20~80℃ 比体积电阻 介电常数0.5~5MHz 介电损 耗tgδ 1MHz，20℃ 1MHz，80℃ 绝缘强度 抗热震性 烧成温度 kV/mm ΔT（℃） ℃ ×10-4 单位 g/cm3 MPa MPa ×10-6℃ ×10-5 Ω·cm 性能指标 2.7~3.1 140~300 650 6.5~7.5 +（110±30） 1012~1014 6~7 3~8 6~10 20~30 中等 1300~1370 8~15 ≤300 1350 6~13 一般 1250 2~6 100 1350 1011~1014 5~6 0.8~2 6~7.5 我司实际 范围 2.7 100~150 普通瓷(低压瓷） 性能指标 2.0~2.3 40~50 350 6~8 6~7 我司实际 范围 2.1 35 氧化铝瓷 性能指标 3.4~3.6 260~350 1800~2400 5~8 +(140±20) 1013~1015 8~10 0.3~2 1.6~3 15~35 好 1500~1700 12~25 500 1600 我司实际 范围 3.65 250 2200 6.5~7.5
1.3 选用瓷种时应注意的问题


电压
不同的瓷种有一定的电压范围，选材时尽量不要接近上限挑选。
强度
应考虑铆装部位和上螺丝的部位的强度要求与陶瓷所能达到的水准； 同样避免上限。

成本
性价比，考虑市场承受能力和本公司定位
成型工艺
成型工艺不同，材料的致密度不同，电性能、强度、成本有很大的 差别。
成型工艺对性能的影响