石膏模型常见质量缺陷致因及影响

王同言

（唐山北方瓷都陶瓷集团有限责任公司，唐山063020）

1 前言

石膏模型因其原料来源丰富、制作简便、成本低廉、使用效果良好而被广泛地用于陶瓷生产中。但其也有致命的缺点：耐磨性差、强度低、易损坏、使用寿命短，因此生产中需要频繁更换、耗用量很大。目前虽然一些卫生陶瓷企业的个别品种采用了高压注浆成形工艺，使用非石膏质的树脂模型，但卫生陶瓷生产中完全取消石膏模型又不太现实（因为树脂模型制作成本很高,适用于客商订单稳定长线产品）。石膏模型在当今乃至以后仍将被广泛使用。如何克服模型缺陷，提高模型质量、使用寿命，降低生产成本是当前卫生瓷生产中研究的重要课题。影响模型质量、使用寿命的模型缺陷种类及因素繁多，每一种缺陷产生的原因也很复杂，因此有必要对模型缺陷的特征、成因进行分析，以便指导生产，将模型质量缺陷消灭在萌芽状态。本文对石膏模型常见的十种缺陷的特征、成因以及对成形坯体质量的影响做了详细分析。

2 糠

它是模型常见的缺陷之一。表现为模型强度低、硬度小，用铁钉等硬物很容易在模型表面划出一道沟痕。糠模型在使用时因强度低，易磕碰、易磨损、易损坏、易变形，故使用寿命很短，严重者生产中无法使用。目前还没有测定模型糠的精确仪器，而直观上又不能断定模型是否糠，生产中我们只能凭“手感”经验断定。对于有经验的陶瓷工作者来说，可立即断定一套模型是否糠。一般对刚浇注的优良石膏模（水膏比1：1.2～ 1：1.3），大拇指指甲掐入深度最多只有0.5 mm，而对于糠模，至少也有2 mm，感觉如同掐泡沫塑料一样；模型是否糠，也可通过称量其重量，与标准优良模重量比较加以判定（糠模的重量明显低于优良模）；实际生产中，还可以通过吃浆厚度来判定（糠模气孔率大，吃浆速度快，在相同时间内糠模的吃浆厚度大于优良模）。

2.1 产生原因

①石膏原矿中杂质多，内含石灰石、石英、粘土、黄铁矿等杂质，致使石膏胶凝物质含量相对较少，造成模型强度低。

②新购进的石膏矿石未经陈腐均化即投入使用，因石膏性能不稳定，造成做出的模型糠、强度低。

③石膏炒生，初凝时间短、凝固快，生产中为防止注桶或完成工艺操作加水稀释石膏浆，造成水膏比过大。

④注模操作时未严格计量，加水量过多或石膏粉量过少，造成水膏比过大。

⑤注模生产时搅拌时间过短。

⑥机械搅拌注模时，未将胎型一次注满，而采取应急措施，人工搅拌石膏浆补齐，前后两次搅拌的石膏浆体的性质不同，后续的石膏浆体凝固后易糠。

⑦原来浇注的模型不糠，而由于干燥期间干燥室内温度低或放置在空气中自然干燥，或长期放置在寒冷、潮湿的空间里阴干，使模型强度得不到发展和提高，造成内部结构粉化而糠，使用后很快就体现出来。

⑧模型原本不糠，在使用时由于成形室长期温度低、湿度大，模型得不到有效干燥，造成模型糠和粉化。

2.2 对坯体质量的影响

由于糠模气孔率大、吃浆速度快，故在相同注浆过程中，糠模局部单面吃浆部位容易吃实（如洗涤槽上圈单面吃浆部位），不易放浆，成瓷易在此处炸裂；另外，放浆后的坯体易被糠模拔成穿透性裂纹，坯体成活率低。

3 瓷实

它是同模型糠缺陷产生原因、性质相反的一种缺陷。表现为模型强度高、硬度大，模型呈灰黑色；模型气孔率低，使用时吃浆速度太慢，易坍活、不易成活。

3.1 产生原因

①石膏粉细度过大。

②机械操作或人工操作浇注模型时，未有严格计量，石膏粉加入量过多，或调和水量少，造成水膏比过小。

③石膏炒制温度过高，炒制时间过长，石膏粉过烧。注模操作时混入了此种过烧石膏粉。

3.2 对坯体质量的影响

瓷实模型因水膏比过小，故气孔率很低，使用时吃浆速度太慢，放浆后的坯体易过早脱离模型，造成半成品活软，甚至坍活变形，半成品成活率低；有的模型几乎不吃浆，无法用于成形生产。

4 变形

又叫走形。它是生产中时常出现的模型质量缺陷。表现为模型轮廓变化，局部翘曲或整体扭斜，尺寸不符合要求。它一般与缝隙大缺陷相伴产生。

4.1 产生原因

①石膏粉质量不合格，干燥时收缩变形。②注模时母模胎型走形。

③注模操作时搅拌时间过短，模型强度低。

④模型干燥时干燥温度过高（超过60℃），或在此温度下存放时间过长。

⑤模型糠、强度低，干燥时因受到挤压或本身未垫平而产生变形。

⑥个别品种模型的上盖（扇）没有支撑好，如大面具模内未放置石膏撅，洗涤槽内未放置泥块，干燥时由于受压而变形。

⑦支撑模型的架子大小不合适，模型使用时架子将模型向上顶凸变形。如用1#洗涤槽的铁架支承2#洗涤槽模型，模型的阴模（底模）正好支承在铁轴上，铁轴将阴模底部顶凸使模型变形。

⑧某些品种模型夜间不合模，由于成形室夜间温度高、湿度大，模型湿，在重力作用下产生变形。

4.2 对坯体质量的影响

一般而言这种模型是不能使用的。如果使用，将导致坯体规格尺寸不符合标准要求，同时会使模型严重跑浆。

5 缝大

它也是模型常见的质量缺陷，一般与变形缺陷相伴产生。表现在模型块拼合对口缝隙大于0.5 mm，使用时跑浆严重，影响场地卫生环境，给成形生产带来很多麻烦。

5.1 产生原因

①石膏粉膨胀率大。

②胎型返制时凹胎变形，凸胎不合格，或模种（凹胎）预留缝不合理，注出的模型缝隙大。

③胎型的活块错动，从而使注出的模型块拼合缝隙大。

④新注模型未修整，或修整操作不细，模块拼合处粘有石膏毛边等杂物，未将模型固牢。

⑤模型干燥时未垫平，摆放不整齐，受到其它模型挤压。

⑥面具模型内未放置用于支承阴模的石膏撅，干燥时阴模受到挤压，向下凹进，模型翘曲走形而缝大。

⑦某些模型夜间不合模，由于成形室内温度高，模型湿，再加之操作台不平等因素，模型在重力作用下因变形翘曲而缝大。

5.2 对坯体质量的影响

放浆后的坯体在模型内干燥收缩时，在跑浆部位由于收缩不一致，产生应力，坯体易在跑浆部位产生开放性裂纹，坯体成活率低。

6 气泡

它是模型最常见的缺陷之一。表现在模型的内表面，局部密集直径2 mm左右的小泡，或者数量不多直径5～10 mm的大泡，一般产生于注模工序。

6.1 产生原因

①新炒制的石膏粉立即投入使用，未经陈腐均化，反应能力极强，注出的模型会产生直径10mm左右的大泡。

②注模操作投料时，违反工艺规定，先放石膏粉后加水。

③注模操作时，搅拌时间过短，浆体中含有大量气泡未能充分排出。

④注模操作时，放浆过快过猛，没有用手或其它工具将浆体中的气泡赶出，故在模型内表面形成2 mm左右的密集气泡。

⑤注模操作时，调浆搅拌时间过长，浆体稠化时才注模，使模型内表面形成10 mm左右的大泡。

6.2 对坯体质量的影响

①内表面有小气泡的模型，成形使用注浆时，由于泥浆压力迫使气泡中的空气压入坯体内，故半成品表面出现气泡，成瓷易出现棕眼缺陷。

②内表面有大气泡的模型使用时，注出的坯体表面粗糙，有泥疙瘩出现，给成形修刷坯操作带来麻烦，成瓷表面质量也欠佳。

7 裂纹

它也是模型常见的质量缺陷。由于石膏的特性以及石膏模型存在着致命的弱点——强度低，故其在制造、搬运、干燥、使用过程中稍不注意即可产生裂纹。裂纹有模型制造过程中的膨胀裂纹，搬运、使用过程中因磕碰、撞击、挤压产生的裂纹，干燥过程中产生的炸裂。

7.1 产生原因

①注模时，一次未将胎型注满，而后再续石膏浆，前后两次石膏浆体的性质不同，再加上有时间间隔，后续石膏浆操作时前面的浆体已凝固，形成“界面裂纹”，干燥使用时尤为明显。

②新进石膏矿石未经风化即投入使用，注出的模型易在边缘开裂。

③注模后揭模时，模型关键部位的棱角易被磕碰产生裂纹。

④模型干燥时，升温速度快，干燥温度超过60℃，或者以后急速冷却，导致模型炸裂。

⑤上模（更换模型）过程中，模型由于受到其它物体撞击产生裂纹。

⑥模型使用时，由于频繁翻转，上卡具用力过猛，损伤模型，产生裂纹。

7.2 对坯体质量的影响

一般情况下有裂纹的模型对半成品质量无大影响。但从安全角度而言，裂纹模型在搬运、使用过程中会断裂砸伤操作者，故这种模型应立即撤换，绝不能使用。

8 粗糙

模型粗糙包括内外表面粗糙。外表面粗糙是指外表面不平滑，棱角不分明，注浆口放圈碗处不平整，且注浆口、注浆管件中堵有石膏等杂物；内表面粗糙是指内表面有坑、包、气泡、油绺、漆片等缺陷。这里主要讲内表面粗糙。

8.1 产生原因

①母模胎型内表面不合格，掉块或粘有石膏渣等，未经认真修补和擦拭即投入使用，注出的模型内表面会出现麻点、桔皮状的坑、包缺陷。

②脱模剂用量大，没有用湿毛巾将模型内表面擦拭干净，产生油绺缺陷。

③母模胎型老化，或已浇注的模型长时间在胎型内放置不揭模（模型放热被胎型吸收），胎型漆片脱落，粘在模型内表面上。

④注模时石膏中含有杂质颗粒，使用后经过频繁擦模，在模型内表面露出麻点。

⑤注模操作时，对模型内外表面没有进行仔细修整，未用专用工具清除孔眼、管件中堵有的石膏等杂物。

8.2 对坯体质量的影响

内表面粗糙的模型，注出的坯体也会粗糙。尤其是模型阳模粗糙时，则注出的坯体内表面（洗净面）凸凹不平，出现麻面，给修刷坯操作带来许多麻烦，严重的造成半成品报废，成瓷质量也无保证。

9 磕碰

模型在制造、使用过程中，需要经过多次搬运、翻转，同时在注浆前须上卡具将模型固牢，稍有不慎，就会使模型出现磕碰、掉块，许多模型由此而报废。磕碰表现在模型内外表面产生掉块、裂纹，影响模型使用寿命。

9.1 产生原因

①注模后揭模过早或操作者技术水平欠佳，造成模型内表面棱角掉块或外表面扣手掉块。

②模型搬运装卸操作中未注意轻拿轻放。

③注坯操作中翻转扣活或打卡具时用力过猛。

9.2 对坯体质量的影响

内表面出现磕碰掉块时，影响半成品外形尺寸和表面质量。模型必须修补好以后方可使用，否则模型应报废。

10 耐磨性差

耐磨性差是石膏模型另一个致命的弱点。模型使用时，内表面由于频繁擦模刷水造成石膏模型表面层脱落，露出石膏渣、石英渣粒或气泡，影响坯件表面质量和外形尺寸。

10.1 产生原因

①石膏中含有石灰石、石英、粘土等杂质。

②石膏粉加工时颗粒粗糙，细度不均匀。③注模时水膏比过大，模型本身糠、强度低，耐磨性差。④模型长期处于潮湿状态下工作，得不到有效干燥，造成粉化。

⑤未经采用真空脱气制模，模型内含有气泡。

10.2 对坯体质量的影响

①由于模型耐磨性差，内表面露出渣粒，使注出的半成品表面呈麻点、桔皮状，不仅给修刷坯操作带来麻烦，成瓷质量也无法保证。

②石膏渣等落入泥浆中，粘附在坯体表面，易形成泥脏（石膏脏）、釉面裂纹、棕眼、熔洞或鼓包缺陷。

11 尺寸偏差

尺寸偏差也是模型较常见的缺陷。表现为模型的孔（口）眼位置不正确，孔（口）眼尺寸大小与图纸不符，模型尺寸发生变化。

11.1 产生原因

①胎型孔、眼位置标记痕迹有误。

②注模操作时粗制滥造，放置预埋管件时将管件放歪、放偏。

③石膏粉质量不合格，造成模型收缩。

11.2 对坯体质量的影响

由于模型规格尺寸及孔眼位置和尺寸不正确，注出的半成品增加修刷坯难度，甚至使半成品报废，有此缺陷的模型绝对不能使用。