1
CHƯƠNG 4: TẠO HÌNH
TẠO HÌNH
2
Các phương pháp tạo hình vật liệu ceramic cơ bản:
1- Tạo hình trước khi nung (các sản phẩm gốm, sứ) :
bán thành phẩm được tạo hình từ nguyên liệu dạng bột, sấy,
rồi đem nung tạo độ bền cần thiết cho sản phẩm.
2- Tạo hình sau khi nung (Các sản phẩm VLCL đúc
rót, răng sứ, gốm thủy tinh) : quá trình tạo hình được thực hiện
khi thủy tinh nóng đang giảm dần nhiệt độ và độ nhớt (nhiệt
độ tạo hình tương đối cao 900

÷

1100
o
C, thủy tinh ở trạng thái
biến mềm).
3- Tạo hình kiểu đúc bê tông: hỗn hợp chảy được đổ
vào khuôn, sản phẩm được tách khỏi khuôn sau quá trình đóng
rắn. Đây là quá trình tạo hình đặc trưng cho các sản phẩm xi
măng nhưng cũng được dùng tạo hình sản phẩm gốm đặc biệt,
chất kết dính thường dùng là chất hữu cơ.
TẠO HÌNH
3
1- Tạo hình từ huyền phù đổ rót
- Từ huyền phù 40

÷

50% nước (vào khuôn có lỗ xốp, như thạch cao hoặc
chất dẻo ).
- Từ hỗn hợp với chất kết dính nhiệt dẻo (vào khuôn kim loại): đổ rót nóng
với áp suất 0,4

÷

0,6MPa; hoặc phun với áp suất 20

÷

80MPa.
2- Tạo hình dẻo với độ ẩm 25

÷

30% nước hoặc chất tạo dẻo hữu cơ
- Đùn (hoặc nén) trên máy, áp suất 1,5

÷

3MPa
- Xoay (23

÷

27% nước): xoay tay hoặc xoay máy.
3- Ép
- Từ hỗn hợp bột khô hoặc hơi ẩm (4


÷

15% nước), nhiều trường hợp với
chất tạo dẻo hữu cơ suất 20

÷

200MPa, hoặc có thể tới 500MPa khi ép thủy tónh.
- Từ bùn dẻo (15

÷

25% nước; 3

÷

15MPa)
- Ép nóng
- Thổi ép hoặc ép rung
Cắt gọt bán sản phẩm (mài, phay, tiện): do các gốm rất dòn và cứng, nên các
phương pháp này ít dùng.
4
Theo mức độ đồng nhất (thành phần,
độ ẩm, mật độ và cấu trúc) do các phương
pháp tạo hình đạt được thì tổng quát có
thể sắp xếp theo thứ tự sau:
- Đổ rót sản phẩm rỗng (hồ thừa)
- Đổ rót sản phẩm đặc (rót hồ đầy)
- Xây trên máy (loại đầu nén)
- Xây trên máy (loại dao bản) và kể cả

vuốt, gắn ráp bằng tay
- Ép bán khô
- Ép dẻo
- Nện đập thủ công
5
Cơ sở để lựa chọn phương pháp tạo hình bao
gồm nhiều yếu tố song tổng quát là các điều chủ
yếu sau:
- Hình dạng và các tính chất đặc trưng của các
loại sản phẩm.
- Tính chất kỹ thuật của phối liệu.
- Năng suất và giá thành (phụ).
Phối liệu có độ dẻo cao: có thể xây trên
máy, ép dẻo hay tiện dẻo. Phối liệu dẻo vừa: ép
dẻo, đổ rót.
Phối liệu kém dẻo nhưng độ đồng nhất
cao: ép bán khô, nện đập thủ côngcác sản phẩm
hình dạng đơn giản.
Khi phối liệu có thể thỏa mãn nhiều phương
pháp tạo hình thì chọn phương pháp nào có năng
suất cao nhất nếu hình dáng sản phẩm cho phép

Chuẩn bị phối liệu tạo hình
6
Đất sét và cao lanh làm nguyên liệu
dẻo:
- Phân loại sơ bộ theo màu sắc
-
Lọc lại trước khi sử dụng
Nguyên liệu không có tính dẻo:

Tràng thạch:
-
Bột đem nung đến nhiệt độ 1250 –
1350
o
C
trong môi trường oxy hóa rồi quan
sát độ màu
Nguyên liệu không có tính dẻo: Cát
-Gia công bằng cách sàng, rửa
-Nung từ 900 – 1000
o
C rồi làm nguội
nhanh

Gia công cơ học: nghiền
7
Mục đích:
Tăng bề mặt tiếp xúc giữa các hạt phối liệu
Tăng mật độ phối liệu
Tăng hoạt tính
Tăng tính đồng đều
Cải thiện độ dẻo phối liệu
Khi nghiền ướt, thường cho thêm phụ gia
vào nhằm nâng cao tính linh động của hồ
thường ở dạng bột với hàm lượng khoảng
dưới 1%, tính theo khối lượng nguyên liệu
khô



Gia cơng cơ học: nghiền
8
Ti n ế hành nghiền theo nhiều giai đoạn: nghiền
thô, nghiền nhỏ, và nghiền mòn.
Các máy nghiền mòn trong công nghệ gốm sứ
thường có luôn chức năng trộn đều phối li u.ệ
Có thể nghiền bằng máy đập hoặc nghiền bi.
Phổ biến nhất trong cơng nghệ là nghiền ướt
trong máy nghiền bi.
Với một số q trình, sử dụng máy nghiền và bi
bằng chính vật liệu cần nghiền
Các thiết bò đập nghiền nguyên liệu.
Máy nghiền bi
Độ mòn cần thiết cho
nguyên liệu sau khi
nghiền thường được
xác đònh bằng lượng
sót sàng (%).
Lượng sót sàng thông
thường đối với phối
liệu mộc là 3-5%,
phối liệu men là 0-
2% sàng 10.000
lỗ/cm
2
Hồ sau khi ra khỏi
máy nghiền bi sẽ
được sàng, khử từ, ủ.
Cơ chế nghiền

12
Khi máy quay, bi trong bình nghiền
cũng chuyển động theo máy và tự quay
trong thùng nghiền tạo ra lực chà xát giữa
bi với bi và giữa bi với tấm lót của máy
nghiền làm vỡ các hạt liệu nằm ở giữa.
Đồng thời khi tốc độ máy nghiền đủ lớn, bi
được chuyển lên cao, khi rơi xuống sẽ gây
ra lực va đập. Chà xát và va đập là cơ chế
nghiền chủ yếu trong máy nghiền bi.
Quá trình phối liệu
13
Là công đoạn tạo hỗn hợp nguyên liệu
có thành phần cần thiết, toàn khối trở nên
đồng nhất, bề mặt hạt vật liệu tiếp xúc với
nhau nhiều nhất.
Phối liệu cần có nhiều cỡ hạt.
Ví dụ: phẩm sứ (porcelain) cổ điển có thành
phần thông thường là 50% đất sét và caolanh,
25÷30% tràng thạch, 20÷25% cát.
14
CÁC PHƯƠNG PHÁP TẠO HÌNH
1. Tạo hình dẻo :
Phương pháp tạo hình dẻo bao gồm vuốt
trên bệ quay, gắn ráp trong khuôn thạch
cao (chum, vại), xây trên máy bàn tua dao
bản hay đầu nén, ép dẻo bằng các loại
máy (ép ngói và gạch bằng máy ép ngói
hay máy đùn ép chân không).
Cơ sở của phương pháp này là dựa vào

tính dẻo của nguyên liệu, phối liệu (tức là
của đất sét và cao lanh).
15
Các sản phẩm gốm được tạo hình dễ dàng nhờ
tính dẻo của đất sét. Sản phẩm sau khi tạo hình từ phối
liệu đất sét dẻo gọi là mộc.
Phối liệu phải đồng nhất hóa. Sau khi tách nước
từ máy ép khung bản được luyện trộn trong các máy
lento, đôi khi kết hợp hút chân không để tăng độ đồng
nhất.
Sau khi đẩy ra khỏi máy, đất được cắt thành
những hình dạng cần thiết hoặc ủ trong kho (7

÷

10
ngày) rồi dùng tạo hình.
Người thợ dùng tay vuốt khối đất dẻo trên bàn
xoay tạo hình dạng mong muốn
16
Khắc phục nhược điểm của tạo
hình bằng phương pháp đổ rót và
dẻo
Thường dùng với các sản phẩm có dạng
phẳng, đều, tỷ lệ giữa chiều cao và đường
kính không lớn quá.
Khuôn ép bằng thép hoặc các hợp kim
đặc biệt, hoặc các loại gốm có độ bền cơ
cao
Hỗn hợp nguyên liệu với độ ẩm thích

hợp nén ở áp suất 20

÷

60MPa. Các gốm kỹ
thuật có thể ép ở áp suất cao hơn.
17
Để đơn giản, chúng ta thừa nhận
hổn hợp của đất sét và cao lanh hay
phối liệu gốm sứ (dạng phân tán dẻo),
nghĩa là khi có tác dụng của lực bên
ngoài vật thể sẽ đàn hồi, phương trình
lưu biến sẽ chịu sự chi phối của định
luật Huk và định luật Newton.
Người ta chia biến dạng ra làm ba
loại :
- Biến dạng đàn hồi tức thời (10-10 -
10-3 s)
- Biến dạng đàn hồi chậm (sau 3 - 10
s)
- Biến dạng dẻo: hoàn toàn không
thuận nghịch.
18
Vai trò của nước trong hổn hợp
chứa đất sét, tùy hàm lượng nước mà
đặc tính của hổn hợp đất sét rất khác
nhau. Đối với phối liệu dẻo lượng nước
vừa đủ để các hạt sét hydrat hóa hoàn
toàn thì hổn hợp sẽ có độ dẻo cực đại.
Màng nước hấp phụ mỏng bao quanh

các hạt sét đóng vai trò bôi trơn, quyết
định độ linh động và ảnh hưởng đến lực
Van-der-Walls, hiện tượng đóng sánh,
khả năng keo tụ của hổn hợp đất sét
-nước
Lượng nước ứng với trạng thái phối
liệu có độ bền dẻo cực đại chính là
lượng nước tạo hình thích hợp
19
Là phương pháp thích hợp với hầu hết các sản
phẩm đất sét
u cầu của hồ đổ rót:
- Lượng nước ít để giảm thời gian đổ rót và thời gian sấy ngắn
- Độ lưu động của hồ cao tức là độ nhớt nhỏ để việc vận chuyển
trong đường ống dễ dàng và đảm bảo chảy vào những vò trí phức
tạp của khuôn
- Hồ phải bền, ít bò lắng, không bò sánh, khơng có bọt khí, độ
nhớt của hồ ổn đònh
- Tốc độ bám khuôn tốt
- Dễ tháo khuôn, ít khuyết tật tạo hình, mật độ sản phẩm đều, bề
mặt nhẵn.
2. Tạo hình bằng phương pháp đổ rót
20
Có thể tạo hình bằng hai cách:
-
Rót hồ thừa ra khỏi khuôn
-
Để nguyên cho tới khi tạo thành mộc
Huyền phù bị hút nước tạo lớp mộc bền
vững ở trạng thái dẻo, khô dần và có thể

tách ra khỏi khuôn
Sau khi sử dụng, cần sấy khuôn để
sử dụng lại
21
Sự hình thành lớp
mộc
Khi đổ rót hồ vào khuôn thạch cao, do thạch
cao có khả năng hút nước nên hồ chuyển động theo
hướng thành khuôn bám vào khuôn thành lớp mỏng
đều đặn và sít đặc, theo thời gian chiều dày lớp mộc
tăng dần.
Nếu gọi chiều dầy của lớp mộc bám vào khuôn
là x, trong một đơn vị thời gian dt, lớp mộc tăng được
dx, dx sẽ giảm dần khi chiều dày lớp mộc tăng vì khả
năng hút nước của thạch cao giảm dần ( a là hằng
số).
22
Lúc bắt đầu
Sau một thời gian đổ rót
23
Với hồ gồm 42.5% vật chất sét, 18.5 % trường thạch, 33%
quăc, quan hệ giữa chiều dày lớp mộc và thời gian như cho trong
hình
24
Yêu cầu cơ bản của hồ
đổ rót
- Lượng nước ít nhất để giảm thời gian đổ rót và
thời gian sấy.
- Độ linh động của hồ tốt có nghĩa là độ nhớt bé
để đảm bảo vận chuyển trong

đường ống và đổ rót dễ.
- Hồ phải bền: không có hiện tượng lắng, không
keo tụ, không đóng sánh, độ nhớt hồ ổn định.
- Tốc độ bám khuôn lớn.
- Lượng chất điện giải bé nhất (chọn đúng chất
điện giải tối ưu, hàm lượng hợp lý)
- Khả năng thoát khuôn dễ, ít khuyết tật như rỗ
mặt v.v
Phöông phaùp taïo hình ñoå roùt
(Source: From Modern Ceramic Engineering, by D.W.
Richerson, p. 462, Fig. 10-34. Copyright © 1992
Marcel Dekker. Reprinted by permission.)