Метод пластического формования
Схема структуры обожженного черепка пластического формования 1 - стекловидная фаза, покрывающая глинистые агрегаты; 2 - глинистые агрегаты
Свойства пластических масс: 1. Пластичность; 2. Формуемость; 3. Формовочная влажность; 4. Связующая способность.
Пластичность а) характеризуют «числом пластичности где, П = WТ - Wр » , влажность массы в состоянии предела текучести – WТ – граница текучести; влажность массы в состоянии предела раскатывания Wр - граница раскатывания. Определяют различными методами (например, по конусу Васильева).
б) характеризуют «показателем пластичности – φ = РТ / η, где, пластическая прочность (предел прочности при сдвиге) - РТ ; структурная вязкость - η. Когда φ = 0 , тогда масса не будет пластичной. 2 варианта: 1. РТ → к 0 (нулю), тогда масса будет текучей; 2. η → к ∞ (бесконечности), тогда масса будет хрупкой. Пластическую прочность (РТ ) определяют на пластометрах.
Схема лабораторного конического пластометра П. А. Ребиндера
Схема к расчету пластической прочности массы
Прибор Д. М. Толстого для определения деформационных характеристик керамических масс Слева – схема, справа – рифленые пластинки.
Формуемость: способность массы деформироваться без разрушения сплошности Количественной мерой является → сtg β (не менее 2) ( по диаграмме РТ - WФ). Связь между формовочной влажностью и содержанием глинистых частиц WФ = К · Агл, где К – опытный коэффициент; Агл – содержание глинистых частиц (менее 5 мкм ,
Схема определения величины сtg β
Типы деформаций в пластичных массах под действием сдвиговых напряжений: 1. εб - быстрая упругая деформация в первые мгновения приложения нагрузки; 2. εм - медленная эластичная деформация развивается в течение 3 -5 мин приложения нагрузки; 3. εпл – пластическая деформация возникает , когда напряжение сдвига достигает предела текучести (предельного напряжения сдвига).
Изображение структурно-механических типов глин а) гистограммное; б) диаграммное (по С. П. Ничипоренко)
Свилеватая структура кирпича
Способы подготовки формовочной (пластической) массы
Глинорыхлитель 1 -корпус; 2 -электродвигатель; 3 - редуктор; 4 -бункер; 5 -роторы с билами; 6 - шестеренная передача
Ящичный питатель 1 - била, 2— шибер, 3 — корпус, 4 — пластинчатый конвейер, 5 - электродвигатель, 6 —редуктор
Камневыделительные вальцы (дробилка) СМК-194 1 – приводной валок с винтовым углублением; 2 - гладкий приводной валок; 3 - цилиндрические шестерни;
Гладкие вальцы 1 -рама; 2 -пружины; 3 -валки; 4 -загрузочная воронка; 5 -скребки
Глинорезка (стругач) с горизонтально расположенным режущим диском 1 -течка; 2 -разгрузочная тарелка; 3 -конус; 4 -воронка; 5 -ребра жесткости; 6 -подпятник; 7 - ось; 8 - ножи; 9 -горизонтальный диск; 10, 11 -шестерни
Бегуны мокрого помола: 1, 2 — катки бегунов, 3— решетчатое днище, 4— вращающаяся тарель, 5 — привод бегунов
Дырчатые вальцы
Двухвальный лопастный смеситель 1 - корыто, 2— валы, 3 — лопасти, 4 - подшипник, 5 — привод
Вакуумная массомялка: а-общий вид; б-схема 1 - приемная камера; 2 -шнековый вал смесителя; 3 - перфорированная решетка; 4 - вакуум-камера; 5 – шнековый вал пресса; 6 - мундштук
Глиносмеситель
Пластическое формование
Виды добавок: 1. Отощающие; 2. Отощающие и выгорающие частично или полностью; 3. Обогащающие и пластифицирующие; 4. Упрочняющие и флюсующие.
Отощающие добавки снижают пластичность, уменьшают усадку, снижают коэффициент чувствительности к сушке (Кч): – Песок кварцевый: только крупные фракции 0, 5 -2 мм, количество до 15%. Нельзя вводить карбонатные пески (Са. СО 3), иначе образуются «дутики» и повышается пористость кирпича. – Шамот – дробленные обожженные отходы керамических производств: бой кирпича, посуды. Фракции как у песка, количество 10 -15%, можно до 25%, но тогда требуется значительный вакуум в прессе, так как у шамота повышенная пористость.
– Дегидратированная глина (Тобж=600 -700ºС) - (до 25 -40%). При обжиге удаляется химически связанная вода, глина теряет пластичность, поэтому снижается усадка. Рекомендуемый зерновой состав добавки из дегидратированной глины: • Фракция 2 -1 мм до 20 -30% • Фр 1 -0, 63 мм до 15 -60% • Фр 0, 63 -0, 35 мм до 15 -20% • Фр 0, 315 -0, 14 до 25% • Фр < 0, 14 до 30%
Отощающие и выгорающие добавки (добавки несут 2 функции): • Древесные опилки: должны быть только от поперечного реза древесины, так как тогда образуются короткие, мелкие частицы, хорошо перемешивающиеся с вязкой глиняной массой. При производстве полнотелого кирпича вводят древесные опилки в количестве 10 -12% от массы глины; • Лигнин – отход производства древесного спирта, вводят до 25%, обладает пластифицирующим действием; • Торф - замедляет сушку, т. к. у торфа высокая влагоемкость и гигроскопичность. Торф поглощает влагу из воздуха и медленно отдает ее при сушке.
• Топочные шлаки – хорошая отощающая добавка, если в остеклованной части шлака содержится несгоревший уголь, то это и выгорающая добавка (снижает↓Кч; увеличивает количество пор). • Золы ТЭС - добавляют в количестве 10 -15% от массы глины, Sуд=3000 см 2/г. Зола содержит несгоревшее топливо, теплотворная способность ее от 1000 до 3000 ккал/кг. К золе, в качестве добавки, желательно вводить уголь. • Отходы углеобогащения представляют собой глинистые или сланцевые породы, с содержанием горючей части до 30% - вводят в количестве до 70%. Они имеют высокую теплотворную способность (3000 - 5000 ккал/кг), влажность до 12%, крупность кусков до 100 мм • Антрацит • Коксовая мелочь (коксик) • Условное топливо – топливо, выделяющее при сгорании 1 кг – 7000 ккал.
Обогащающие и пластифицирующие добавки • Высокопластичная глина- до 10 -20%, если высокопластичная глина есть в отходах углеобогащения, то их вводят в измельченном состоянии. • Бентонитовые глины (чистый – монтмориллонит) – вводят в виде суспензий очень аккуратно так как Кч повышается. • Поверхностно-активные вщества (ЛСТ) – образуют на частицах глины пленку – смазку, снижающую трение между частицами, ↓Кч, снижение Wф.
Упрочняющие и флюсующие добавки: • Пиритные огарки (Fе. S) - (порошок) - вводят до 5% отход производства серной кислоты, плавень – ↓Тспек, ↓Кч, Rизг повышается. Подготовка добавок: Опил - просеивают на вибросите 8 х 8 мм; Шамот - измельчают на щековой, далее молотковой или роторной дробилке; Жидкие добавки- ЛСТ – подают через форсунки в глиносмеситель. -
Формование изделий Глиняное пластичное тесто – это трехфазная система: твердая минеральная фаза (глина, твердые добавки); вода (влага); воздух (до 10%).
Воздух - три формы: 1. Воздух, адсорбированный на поверхности глиняных частиц; 2. Воздух, механически захваченный при увлажнении; 3. Воздух, растворенный в воде. Отрицательное влияние воздуха, защемленного в массе при формовании
Отрицательное влияние воздуха: (защемлен в массе при формовании) • Воздух, на поверхности глиняных частиц замедляет их смачивание водой; • Препятствует равномерному уплотнению массы при формовании; • Вызывает расширение массы после окончания формования (способствует образованию микротрещин); • Воздух – отощитель, снижает пластичность и формовочную способность глин.
Вакуумирование – удаление воздуха с поверхности глиняных частиц при формовании. Разряжение 84 -96 КПа. Результаты вакуумирования: 1. Объем воздуха в массе – до 0, 5%; 2. Плотность бруса - сырца увеличивается на 6 -8%; 3. Усадка снижается на 2, 5 – 3, 5%; 4. Прочность сырца повышается в 2 раза.
Ленточный безвакуумный пресс СМ - 294 1 -шнек; 2 -цилиндр; 3 -переходная головка; 4 -мундштук
Ленточный вакуумный пресс 1 - шнековый вал; 2 - прессовая головка; 3 - мундштук; 4 – глиняный брус; 5 - крыльчатка; 6 - вакуум-камера; 7 - решетка; 8 – глиномялка
Вертикальный ленточный вакуум-пресс 1 - приемная камера; 2 - захватывающая лопасть; 3 – уплотняющая 2 х -заходная лопасть; 4 - решетки; 5 - вакуумкамера; 6 - вал; 7 – корпус; 8 -мундштук
Горизонтальный ленточный вакуумный пресс СМ-443 А 1 -смеситель; 2 - лопасти; 3 - уплотняющие витки шнека; 4 - решетка с ножами; 5 - вакуум-камера; 6 - вал; 7 - корпус (цилиндр) пресса; 8 - переходная головка; 9 – мундштук
Свилеватая структура кирпича
Масса, находящаяся в корпусе ленточного пресса а - спираль глиняной массы, извлеченной из корпуса пресса; б — характер расслоения глиняной массы в корпусе пресса
Конструкции прессующих лопастей шнекового вала (однозаходная, двухзаходная, трехзаходная)
S –образная трещина
Схема процесса деформации пластичной глиняной массы в формующей части ленточного пресса 1 - 0 — прямое звено (головка); 1 -3 — конусные насадки с одинаковым углом наклона стенок. Сплошной линией показано распределение массы шнеком, пунктиром — развитие фронта движение массы по формующему каналу
Выход разрезанного бруса из мундштука ленточного пресса а — рамка для разрезки бруса; б – движение лент разрезанного бруса, выходящего из мундштука пресса; 1 — шнековый вал; 2 — корпус пресса; 3 - головка; 4—мундштук; 5—струнная рамка; 6—брус
Мундштук для формования семищелевых камней а); б) 1 - мундштучная плита; 2 - корпус мундштука; 3 - гребенки для рифления поверхности камня; 5 - кернодержатели (стержни); 6 - керны 4 - скоба;
Автомат для резки кирпича-сырца СМК-I 6 ЗА 1 — станина, 2— конвейер, 3 — глиняный брус, 4 — лучок, 5 — приводное устройство
Дефекты кирпича-сырца, полученные при формовании на шнековых прессах: а – разноплотность (1 -плотная середина; 2 - менее плотная основная часть; 3 - недопрессованные углы); б - структурные эллипсовидных расслоения (свиль); в - S- образная трещина; г - «драконов зуб» ;
Технология керамики Mod 2 Формование изделий методом литья
Схемы способов литья керамической суспензии в гипсовые формы: а — наливной способ; б— сливной способ; 1, 5 — заливка; 2 разъем формы; 3, 7 - подвялка; 4, 8 — готовые изделия; 6 - слив излишнего шликера
Схема набора черепка из шликера на пористом поддоне 1—пористый поддон; 2—слой черепка; 3 — шликер
Загустеваемость - результат тиксотропного упрочнения шликера характеризуется коэффициентом загустеваемости: τ = η 30 мин / η 30 сек < 2 -2, 2 -для тонких масс ; Время загустевания массы должно быть не менее 3 -4 часов после отливки. Тиксотропное упрочнение - свойство влажной глиняной массы самопроизвольно восстанавливаться и упрочняться при неизменной влажности после предварительного разрушения.
Схема процесса тиксотропного упрочнения шликера
Кружка для отбора проб суспензий: а - кружка закрыта; б - кружка открыта.
Вискозиметр Энглера 1 -термометры; 2 - пробка; 3 - сосуд для шликера; 4 - термостат; 5 - сосуд- приемник
Гипсовая доска для определения текучести шликера
О Н- Н+ Схематическое строение водной оболочки вокруг зерна глинообразующего минерала 1 - глинистая частица; 2 - молекула воды, имеющая дипольное строение; 3 - мицелла(первый слой - прочносвязанный); 4 - мицелла(второй слой - рыхлосвязанный), образующий диффузный слой.
Схема процесса тиксотропного упрочнения шликера Кривые разжижения просяновского каолина мокрого обогащения
Колба для определения плотности шликера Кружка для отбора проб суспензий: а - кружка закрыта; б - кружка открыта.
Зависимость времени истечения шликера от относительной влажности (а) и содержания электролита (б)
Водоотдача: • Скорость водоотдачи (коэффициент фильтрации); ψ =Vнач / Vок · 100% , где Vнач -объем фильтрата за первые минуты фильтрации, см 3; Время 2 -5 мин. Vок - после окончания фильтрации. • Скорость набора черепка; • Влажность отформованного остатка (кека).
Приспособление для погружения гипсовых стерженьков в шликер Кривая набора массы гипсовым телом
Схемы способов литья керамической суспензии в гипсовые формы: а — наливной способ; б— сливной способ; 1, 5 — заливка; 2 разъем формы; 3, 7 - подвялка; 4, 8 — готовые изделия; 6 - слив излишнего шликера
Схема работы электрофоретической формовочной машины 1 —отводящий шликеропровод; 2 — начало образования керамической ленты; 3 — катод; 4 —подводящий шликеропровод; 5 — аноды (цинковые барабаны), 6 — готовая керамическая лента; 7 — отводящий конвейер
Технология сушки керамических изделий
Четыре периода сушки: зависимость скорости сушки и усадки полуфабриката от его влажности (I - начальный период сушки не показан; II –период постоянной скорости сушки; III – период падающей скорости сушки; IV – период достижения равновесной влажности)
Диаграмма сушки полуфабриката I- период подогрева; II- период постоянной скорости сушки; III- период падающей скорости сушки; IV- гигроскопическое состояние. 1 - влажность; 2, 2’-температура поверхности и центра; 3 - скорость сушки; 4 - градиент температур; 5 - усадка.
Туннельная сушилка: 1 - приточный канал, 2, 6 - заслонки, 3 — двери, 4 — вагонетка с изделиями, 5 — туннель, 7 — вытяжной канал
Секция конвейерной сушилки (продольный разрез): 1 — конвейер, 2 — корпус, 3— утеплитель, 4 — газовые горелки, 5 - люк
Схема камерного сушила: 1 - сушильная камера; 2 - трубопровод горячего воздуха; 3 - выхлопной трубопровод
Туннельная сушилка с ротальсерами 1, 2 – патрубки; 1. 1, 2. 1 – клапаны; 2. 2 - сборник теплоносителя; 3 – автономный нагреватель; 4 – рециркуляционный вентилятор; 4. 1, 4. 2 – патрубки; 4. 3, 4. 4 – коллекторы; 5 - нагнетающий вентилятор; 5. 1 – тубус ротальсера; 6 – сушильная вагонетка
Пример полочной садки сырца с разрежением в нижних рядах вагонетки Штабельная садка сырца на сушильную вагонетку
Схема движения воздуха в туннельной сушилке при полочной (а) и штабельной (б) садке
Различные способы укладки блоков на сушильную рамку
Виды сушильного брака, причины его появления и меры борьбы 1. Трещины на изделиях до поступления в сушилку или в начальный период сушки (1 -ый час). «Посечки» (трещины) возникают на заглаженной поверхности изделий при транспортировке в сушилку или на стадии загрузки, которые затем развиваются в глубокие трещины. Причина - усадка поверхностного слоя т. е. испарение влаги с поверхности: а) длительная выдержка перед загрузочной камерой; б) сквозняки в сушилке при загрузке; в) низкая температура в загрузочной камере; При поступлении в сушилку с высокой температурой среды (Т°) и низкой относительной влажностью (Wотн) наступает резкое высыхание поверхностного слоя и его усадка. Меры: - сократить время перед загрузкой; повысить относительную влажность среды (Wотн).
2. Глубокие трещины на поверхности изделий с образованием «корки» (углы, боковые грани). «Корка» -поверхностный слой с пониженной влажностью – частый и трудно устранимый брак. Причина: - разные условия испарения влаги с одного и того же изделия; участки изделий закрыты для доступа теплоносителя. Брак возможен при любых режимах сушки и в сушилках любых конструкций. Меры: - повышение относительной влажности (Wотн) теплоносителя; - увеличение механической прочности изделий перед сушкой.
3. Трещины на поверхности изделий (без «посечек» и « корки» ) Причины: - неоднородная структура массы изделия (дефекты формования); - интенсивный нагрев изделий при сушке (при перепаде температур между отдельными участками поверхности, идет перемещение влаги: на холодном участке - набухание массы, на горячем участке - усадка, в результате – образование трещин); - влажность изделий ниже формовочной (при увлажнении извне или при нагревании изделий происходит набухание глинистых частиц – растрескивание). Меры:
4. Низкая механическая прочность изделий – повышенная хрупкость (без видимых дефектов). Причина: - сушка в среде с высокой испарительной способностью для всей поверхности изделий, когда Vвнешней диффузии > Vвнутренней диффузии. Быстрое нарастание сухого поверхностного слоя – происходит усадка; Далее происходит резкая усадка нижележащего слоя и т. д. ; Трещины отдельных слоев не совпадают в глубине изделия. После обжига изделия издают глухой звук.
Технология обжига керамических изделий
Изменение линейных размеров (∆l/l 0) 100% (1), кажущейся плотности ρ (2) и водопоглощения Вm (3) керамики в процессе обжига
Дефекты кирпича-сырца, полученные при формовании на шнековых прессах: а – разноплотность (1 -плотная середина; 2 - менее плотная основная часть; 3 - недопрессованные углы); б - структурные эллипсовидных расслоения (свиль); в - S- образная трещина; г - «драконов зуб» ;
Камерная печь с выкатным подом: 1 - выкатной под; 2 - песочный затвор; 3 -5 – система каналов для удаления дымовых газов от сжигания топлива
Туннельная печь: 1 – корпус печи; 2 — вагонетка с кирпичом
Схема механизации кольцевой печи со съемным сводом: 1 — кран-балка; 2— захват; 3 — пакет; 4— печь; 5— плита плоского съемного свода
Схема работы кольцевой печи: 1… 16 – камеры; а — жаровой конус открыт; б — то же, закрыт; в — дымовой конус открыт; г — то же, закрыт
Садка кирпича в кольцевые печи: 1— ножки; 2— подовые каналы; 3 — перекрытия; 4— колосниковая решетка; 5— садочная елка
Схема расположения пакетов в печи: пакеты № 5 и 8 состоят из 116 кирпичей, остальные — из 232
Вариант линии полусухого прессования кирпича с пластической подготовкой сырья.
Скачать презентацию Метод пластического формования Схема структуры обожженного черепка
Технология керамики (3).ppt