通过物件取向控制烧成形状制造技术

一种制备陶瓷体的方法，所述方法包括在烧成过程中，使陶瓷体相对于窑内温度梯度系统取向。陶瓷体相对于温度梯度系统取向可使测得的陶瓷体形状相对于预定目标轮廓形状的平均偏差小于陶瓷体相对于温度梯度随机取向时产生的平均偏差。

【技术实现步骤摘要】
通过物件取向控制烧成形状相关申请的交叉参考本申请根据35U. S.C. § 119要求2011年8月25日提交的美国临时申请系列第61/527272号的优先权，本文以该申请的内容为基础并通过参考将其完整地结合于此。
技术介绍
本专利技术一般涉及通过烧成制件(ware)以生产多孔陶瓷制品的方法，具体涉及通过制件在烧成过程中的取向来控制多孔陶瓷制品形状的方法。在制造陶瓷体时，陶瓷体通常经历挤出、干燥和烧成，以获得预定目标轮廓形状(例如具有圆形或椭圆形截面)。然而，在这样的制造过程中，挤出和干燥之后得到的生坯体 的形状与预定目标轮廓形状相比有不同程度的偏差或“走形”(例如“沉陷型”走形或“滑移型”走形)。这种走形特性在烧成过程中有加剧的倾向，导致陶瓷体与预定目标轮廓形状的总偏差甚至比生坯体与预定目标轮廓形状的总偏差更大。与此同时，客户为陶瓷制品(如机动车尾气排放后处理系统中所用的那些陶瓷制品)制订的规格和尺寸要求越来越严格。
技术实现思路
本专利技术的一个实施方式涉及制备陶瓷体的方法。所述方法包括挤出生坯体，将所述生坯体挤出成预定目标轮廓形状。所述生坯体中至少有一些生坯体的测定形状与预定目标轮廓形状至少有部分偏差。所述方法还包括在窑中对生坯体进行烧成，制备陶瓷体。在烧成过程中，生坯体相对于窑内温度梯度取向，使得陶瓷体的测定形状与预定目标轮廓形状的平均偏差小于生坯体的测定形状与预定目标轮廓形状的平均偏差。本专利技术的另一个实施方式涉及制备陶瓷体的方法。所述方法包括挤出生坯体，将所述生坯体挤出成预定目标轮廓形状。所述生坯体中至少有一些生坯体的测定形状与预定目标轮廓形状至少有部分偏差。所述方法还包括在窑中对生坯体进行烧成，制备陶瓷体。在烧成过程中，至少大部分生坯体相对于窑内温度梯度的取向相同。在以下的详细描述中给出了本专利技术的附加特征和优点，其中的部分特征和优点对本领域的技术人员而言是容易理解的，或按文字描述和其权利要求书以及附图中所述实施其实施方式而被认识。应理解，上面的一般性描述和下面的详细描述都仅仅是示例性的，用来提供理解权利要求的性质和特点的总体评述或框架。包括的附图提供了对本专利技术的进一步理解，附图被结合在本说明书中并构成说明书的一部分。附图说明了本专利技术的一个或多个实施方式，并与说明书一起用来解释各种实施方式的原理和操作。附图说明图IA-C显示了具有相对于温度梯度的取向或行进方向的圆柱形陶瓷制品的二维俯视图2A-D呈现了相对于目标轮廓形状的示例性形状族(shape family)的示意图；图3绘出了用现有方法制备的一组湿体、生还体和烧成体的圆度(circularity)；图4绘出了目标轮廓形状大致呈椭圆形的部件的测定截面，采用的是主元分析法(PCA);以及图5A-B绘出了相对于窑内温度梯度均匀和随机取向的生坯体和烧成体的平均圆度以及圆度标准偏差。 具体实施例方式下面详细描述本专利技术的各种实施方式；若有附图，则参考附图描述。本文所用的“目标轮廓形状”是指希望所制造的陶瓷制品能够匹配的所需理想形状，如希望所制造的陶瓷制品的面或者截面能够匹配的所需理想形状。这种面或者截面可以是例如理想的卵形、多边形或圆形。虽然对轮廓形状以及与轮廓形状之偏差的最通常的描述涉及卵形或椭圆形的形状、轮廓和/或剖面，但应理解，本文所述的方法同样适用于其他轮廓，例如但不限于圆柱形或圆形、多边形(正方形、矩形、六边形、八边形)等。本文所用的术语“温度梯度”是指特定位置或物体周围温度变化最快的方向。假定温度(T)是三维空间的单值连续可微分函数，即T=T (x, y, z),其中X、y和z是所关注的位置的坐标，则温度梯度是下式所定义的矢量 (dT dT dT)vr =— Iv ax dy az) 例如，在隧道窑中，温度梯度往往与穿过窑的方向对齐或平行。如本文所用，当说到温度梯度与物体上的特征，如生坯体或陶瓷制品上的挤出线对齐时，该特征一般与温度梯度相交，同时朝向温度升高的方向。图IA显示了这样一个例子，该图呈现了圆柱形陶瓷制品100的二维俯视图，其中105代表制品上的挤出线，箭头110代表温度梯度。可以看出，挤出线105与温度梯度110相交，并朝向温度升高的方向。本文所用的术语“斜交”是指既不平行也不垂直的角度或者关系。例如，若说到温度梯度与物体如生坯体或陶瓷体移动的方向斜交，则代表温度梯度的矢量与行进方向彼此不平行或不垂直。图IB显示了这样一个例子，该图呈现了圆柱形陶瓷制品100的二维俯视图，其中箭头120代表行进方向，箭头125代表温度梯度。本文所用的术语“正交”是指通常在二维平面上垂直的角度或者关系。例如，若说到温度梯度与物体如生坯体或陶瓷体移动的方向正交，则代表温度梯度的矢量与行进方向一般相互垂直。图IC显示了这样一个例子，该图呈现了圆柱形陶瓷制品100的二维俯视图，其中箭头120代表行进方向，箭头130代表温度梯度。与目标轮廓形状的偏差或者至少部分偏差是指陶瓷制品或其前体(例如生还体、湿体等)的实际形状与目标轮廓形状相比的差异。例如，圆度定义为与目标轮廓形状的最大径向偏差减去与目标轮廓形状的最小径向偏差。实际轮廓形状与目标轮廓形状的偏差可通过测量技术如激光测径坐标测量(laser gauge coordinate measurement) (LGCM)技术测定,所述技术利用从本领域公知的激光测径坐标测量仪(LGCMM)得到的测量结果。这种测量技术可形成各种类型的参数，这些参数可用来表征形状偏离目标轮廓形状的方式。例如，模板值(template)是LGCMM参数，表示测得的部件周缘内能够完全容纳的最大轮廓，而管规值(tubegauge )是能够完全容纳所测得的部件周缘的最小轮廓。可用来表征测得的物体与目标轮廓形状之偏差的另一种分析技术是主元分析法(PCA)0美国专利申请公开第2011/0049741号描述了如何用PCA表征形状偏离目标轮廓形状的方式，该专利申请文件的全部内容通过参考结合于此。陶瓷体与目标轮廓形状的偏差常常在形成陶瓷体的过程中产生，特别是当陶瓷体处于柔顺态或半流态时。例如，在挤出过程中，陶瓷材料的“流动前锋”相对于流动或挤出通过挤出筒的方向的剖面会影响挤出体截面的形状。根据陶瓷体与目标轮廓形状的偏差，可得到陶瓷体通常偏离给定目标轮廓形状的方式的示例性分类，有时称作“形状族”。本文所用的术语“形状族”是指相对于目标轮廓形状的偏差的具体模式。图2A-D显示了示例性形状族。图2A-D所示的形状族彼此独立，可组合起来形成其他的形状族。本领域的技术人员应当理解，图2A-D所示的形状族是可能的 形状族的非限制性例子。除了图2A-D所示的形状族外，还存在其他的形状族，这样的轮廓也视为在本专利技术的范围内。类似地，其他目标轮廓的形状族虽然未在本文中描述，但也视为在本专利技术的范围内。图2A表示形状310，除了轮廓上所有的点都在一个方向上偏离目标形状外，它没有显示出偏离目标轮廓形状的系统模式。图2B是“水平/竖直”形状320，其中两个部分322被“挤进去”了，相对于目标轮廓形状305产生负偏差，而在挤进去的部分322之间的第三部分“突出来”了，与目标轮廓305形成正偏差。图2C是“拉入”形状330，其中物体的三个部分332被“挤进去”了，与目标轮廓形状本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备陶瓷体的方法，所述方法包括：挤出生坯体，将所述生坯体挤出成预定目标轮廓形状，其中至少一些生坯体的测定形状与预定目标轮廓形状至少有部分偏差；在窑中对所述生坯体进行烧成，制成陶瓷体，其中，生坯体在烧成的过程中相对于窑内温度梯度取向，使所述陶瓷体的测定形状与预定目标轮廓形状的平均偏差小于生坯体的测定形状与所述预定目标轮廓形状的平均偏差。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：D·E·麦克考雷，A·N·罗德保恩，D·R·小特里西，C·A·沃林诺，
申请(专利权)人：康宁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：