Тема 9 Сушіння керамічного напівфабрикату.
Питання для самостійного вивчення:
1. Дефекти виробів при сушінні.
1. Глині властиві деформації усадки під час сушки. Як наслідок виникають викривлення та тріщини у виробах.
Через деякий час на поверхні зразка вологість різко знижується і стає рівною Un, а в центральній його частині вологість продовжує залишатися відносно високою, рівною Uц.
Згідно закономірності приведеній на малюнку розміри зразка скорочуються пропорційно його вологості, то вказаним змінам відповідають зміни в розмірах, приведені на малюнку 79,б.
Загальний розмір зразка скорочується з l0 до l1 і відповідають найвищій його вологомісткості на даний момент Uц.
Мал. 1 Схема зусиль та напруг, що виникають при сушці виробів.
Якби кожний елементарний шар зразка міг змінювати свої розміри незалежно від межую чого з ним шару, то форма зразка змінилася б і відповідно розподілу в ньому вологовмісткомті, прийняла б форму відповідну кривій АБВ(малюнок б). В дійсності ж зразок зберігає прямокутну форму, так як більш вологі шари всередині перешкоджають скороченню поверхневих шарів, які інтенсивно сохнуть. Якщо уявити собі поверхневий шар S′ відрізаним від зразка (мал. в), то він при сушці скоротився б незалежно від межую чого з ним внутрішнього шару S″ і, відповідно своїй вологовміст кості, прийняв би форму l′. Як наслідок, в поверхневому шарі сирцю виникають і діють сили, які прагнуть скоротити довжину шару S′ від величини l1 до l′. Проте, в дійсності таке скорочення не відбувається, так як зразок представляє собою суцільне тіло та поверхневий шар тоді, коли він нерозривно зв’язаний з межуючим внутрішнім шаром S″ і набуває його розміру. Таким чином, з кожної сторони зразка виникає «недопущений осадок» l″=0,5(l1-l′). Отже, недопущена осадка являє собою різницю між довжиною елементарного шару, який би він мав при вільному скороченні, і тою довжиною, котру він має насправді. Дія недопущеної осадки проявляється в тому, що внутрішній шар S″ розтягує поверхневий шар S′ від розміру l′ до l1. Дія цих сил, які прагнуть скоротити поверхневий шар до розміру l′, не проходить безслідно. Вони викликають на поверхневому шарі виникання розтягуючих напружень, а на внутрішній шар S″ передають стягуюче напруження. Як наслідок епюра напруг у зразку набуде вигляду приведеного на малюнку г. Якщо величина розтягуючи напруг перевищить границю міцності матеріалу при розриві, то на його гранях виникають тріщини які називаються сушильними.
Тріщини можуть виникати не тільки на гранях по периметру виробу, а й всередині нього або на його великій площині, не перетинаючи граней та ребер виробу. Такі тріщини зазвичай називають внутрішніми. Механізм їх виникнення зводиться до наступного – після досягнення поверхнею вологовміст кості Uп ≤Uк.у скорочення загальних розмірів виробу зупиниться. Коли його розмір досягне l1 , залишиться незмінним упродовж всього процесу сушки. Вологовміст кість центральної частини виробу буде до цього моменту становити Uц >Uк.у. Тому внутрішні його шари, продовжуючи сохнути, будуть прагнути до скорочення. Якби центральна частина виробу могла скорочуватися незалежно від прилеглих зовнішніх шарів (мал. д), то після досягнення нею вологовміст кості U′ (малюнок а) вона прийняла б розмір l′. Але здійсненню такого скорочення буде заважати «жорсткий» зв’язок з прилеглими поверхневими шарами, у котрих в попередній період сушки зафіксувався розмір l1. Внаслідок виникнення при цьому «недопущеної осадки» також виникнуть розтягуючи напруги, але вже не в периферійних, а в центральних шарах виробу. Їх проявленням частіше усього являються тріщини на поверхні плоского виробу, які не доходять до його країв.
Наслідком нерівномірної осадки можуть бути не тільки тріщини, а й викривлення виробів, особливо плоских, як це показано на малюнку е. Якщо виріб з правого боку сохне швидше, ніж з лівого, то швидко підсихаючий поверхневий шар буде скорочуватися в розмірах випереджальними темпами та буде підвергатися напругі зжимання, яка буде передаватися сусіднім шарам.
Під дією цих умов виріб, здатний до пластичної деформації, буде вигибатися як це показано на малюнку е.
Завдання для самоконтролю знань: дайте відповіді на такі запитання:
1. Які дефекти виробів виникають при сушці керамічних виробів?
2. Що є причиною виникнення дефектів при сушці?
Рекомендована література
Мороз И.И. Технология фарфоро-фаянсовых изделий.