Методы формования изделий
На стадии формовки полуфабрикату (сырцу) придается требуемая форма и размеры (с учетом последующей усадки при термообработке). При этом полуфабрикат должен приобрести требуемые однородность строения, плотность и механическую прочность.
В технологии керамики в зависимости от свойств применяемых керамических масс, их влажности, а также размеров и конфигурации формуемых изделий применяют следующие методы формования:
полусухое прессование из порошкообразной массы влажностью 4-11 % с приложением высоких удельных давлений;
пластическая формовка из массы влажностью 16-25 % с применением относительно невысоких удельных давлений;
литье из шликера влажностью 25-40 % без приложения давления либо при низких давлениях.
При необходимости указанные методы формовки изделий дополняются последующей механической обработкой полуфабриката (резанием, обтачиванием, шлифовкой).
Методика проведения работы Подготовка и формование пресс-порошка
При полусухом прессовании, сырье перерабатывают следующим образом. Глины предварительно высушивают до влажности 8-10%, дробят и просеивают без остатка через сито с размером отверстий 3 мм. Просеянную глину делят по размерам зерен на три фракции.
Качество прессования изделий зависит от свойств порошка, режима прессования, условий приложения давления и его величины.
Зерна порошков представляют собой агрегаты из первичных частиц глинистых минералов. От их формы, размера и соотношения зерен различных фракций зависит плотность упаковки, определяющая важнейшие свойства готовых изделий – пористость, прочность, морозостойкость. Правильный подбор зернового состава обеспечивает минимальное содержание воздуха в порошке (до 30%), наименьшую объемную массу изделий при наивысшей прочности.
|
Фракция |
Размер зерен в мм |
|
I II III |
3-2 2-1 <1 |
Пресс-порошок получают смешиванием отдельных фракций в соотношении: I фракция – 25, II фракция – 25 и III фракция – 50%. Такое содержание фракций примерно соответствует составу, получаемому при измельчении сырья в заводских условиях. При ином содержании фракций после рассева материала либо дополнительно измельчают крупную фракцию, либо замачивают тонкую фракцию, сушат ее и дробят.
Основными свойствами пресс-порошков являются:
Сыпучесть порошков определяет способность их быстро заполнять формы различной конфигурации. Она зависит от зернового состава, формы зерен, объемной массы, наличия в порошке пластифицирующих добавок, влажности, содержание пыли, шероховатости поверхности зерен и сил сцепления. При повышенном содержании крупных зерен, наличия зерен шамота или песка порошок становиться более сыпучим, из него легче удаляется воздух при прессовании, порошок уплотняется более равно, но при этом требуется повышенное давление.
Влажность порошка обычно составляет 8-12%. Влага уменьшает силы внутреннего трения при прессовании, способствует большому оцеплению частиц и уплотнению порошка, снижает прессовое давление.
После дозировки фракций и тщательного их перемешивания определяют влажность шихты и доувлажняют ее до требуемой оптимальной для прессования влажности (около 10%). Количество добавляемой воды А в г к навеске пресс-порошка определяют по формуле
где g – навеска шихты в г; W1 – относительная влажность шихты до увлажнения в %; W0 – заданная относительная влажность пресс-порошка в %.
Увлажнять шихту следует пульверизацией. Увлажненный пресс-порошок тщательно перемешивают и переносят в какой-либо герметичный сосуд (эксикатор), в котором его выдерживают в течение суток для равномерного распределения влаги.
Перед непосредственным изготовлением образцов массу вновь перемешивают, а затем на серии контрольных образцов определяют необходимое давление прессования.
Режим прессования имеет огромное влияние на качество прессовок. Продолжительность прессования должна быть минимальной, но достаточной для удаления воздуха из пресс-порошка (0,5-3,5 с). Давление запрессованного воздуха в порах примерно 0,6-0,8 МПа. Это вызывает расслоение изделий. Для борьбы с вредным действием воздуха применяют двухстороннее и многоступенчатое прессование и вакуумирование порошка. Среднее удельное давление прессования для пластичных глин 7,35-9,8 МПа. Соотношение рекомендуемых предварительного и окончательного давлений от 1:3 до 1:9-15.
Выбирают то давление, при котором на образцах не наблюдается перепрессовки, и необходимое количество образцов готовят при оптимальных режимах прессования. При этом следует помнить, что для образцов различной формы и размеров оптимальные давления прессования могут различаться.