SHPORA.net :: PDA

Login:
регистрация

Main
FAQ

гуманитарные науки
естественные науки
математические науки
технические науки
Search:
Title: | Body:

Основы технологии производства керамических изделий.


Технологическая схема изготовления керамических изделии (включает следующие операции):

* подготовка - очистка и измельчение - исходных компонентов; (сортировка, дробление, размол, сепарация);

* приготовление керамической массы (в виде порошка или шликера) смешиванием исходных компонентов с пластификатором - водой, водоэмульсионным или органическим связующим (шихтовка);

* формирование из керамической массы заготовок объемных изделий (экструзией, прессованием, шликерным литьем) или покрытий (термическим напылением, электрофоретическим осаждением, химическим осаждением на нагретую поверхность);

* сушка и спекание (высокотемпературный обжиг, как правило, свыше 1000'С) заготовок;

* механическая обработка, декорирование, глазурирование, металлизация (и др. виды обработки) поверхностей готового изделия.



Исходное сырье:

♦ каолин - Al2O3 – 2*SiO2 – 2*H2O

♦ песок- SiO2

♦ попев ой шпат - K2O*Al2O3 – 6*SiO2

• глинозем — Al2O3

* двуокись титана (рутил) — TiO2

♦ тальк – 3*MgO – 4*SiO2 - H2O

♦ углекислый барий — BaCO3

• доломит - CaCO3*MgCO3 и д.р.

В составе керамической массы:

• плавни (минерализаторы): попев ой шпат, мел, доломит; (понижают температуру обжига);

• пластичные материалы: различные глины;

• отощающие материалы (устраняют трещины при высыхании).

Приготовление керамических масс (шликера)

* тщательная очистка от примесей: вручную, просеиванием, промывкой;

* измельчение: сначала на дробилках, затем - в бегунах, далее - в шаровых мельницах;

* шаровая мельница: стальной сварной барабан, выложен изнутри гранитными кирпичами; шарики — фарфоровые диаметром 10.. .30 мм (или стальные закаленные, или твердосплавные); барабан вращается — происходит измельчение и смешивание; затем загружают плавни, далее — отощающий материал;



• должны быть выдержаны объемные соотношения компонентов: - шаров =1,3; воды =1,5; материалов = 1;

• измельчение считают законченным, когда масса, процеживаемая через сито №100, дает остаток не более 2%;



* далее — в шаровую мельницу загружают пластичные (пластические) материалы (материал / вода = 3 / 2) и вновь измельчают, перемешивают и поцеживают через сито;

* получаемая в результате этого масса называется шликером;

* время помола в шаровой мельнице — около 7... 10 час ОБ ;

* полученный шликер пропускают через магнитный сепаратор для удаления примесей, содержащих железо;

* более тщательно готовится керамичеекая масса для мундштучной протяжки: для достижения однородности и удаления воздушных включений масса тщательно проминается и пропускается через вакуум-мялку; на выходе из вакуум-мялки масса режется проволокой и далее — подается в формовочный цех.





Формование изделий

* протягивание через мундштук (чаще вертикапьно):

* получают болванки, трубы, стержни фасонного сечения;

* влажность массы 20... 25%;

* для крупных изделий используют вакуум-прессы; на выходе вакуум-пресса устанавливают мундштук с сечением требуемого профиля;

* на выходе - изделия подхватывается специальными подставками, режутся проволокой и подсушиваются при комнатной температуре (20... 25 °С);

♦ прессование (сухое):

* применяется для изготовления плоских изделий с небольшими выступами и/или углублениями;

* масса, получаемая в вакуум-мялке высушивается, размалывается и формуется в металлических пресс-формах на гидравлических или пневматических пресса

(давление - 30... 150 МПа);

* масса дозируется;

* усилие прессования стараются создать всестороннее —только тогда достигается хорошая требуемая плотность изделия и точность размеров;

* процесс очень дорогой;

• штамповка (пластичное пресование):

* применяется для изготовления мелких изделий сложной конфигурации (формы) в массовом производстве;

* массу готовят аналогично сухому прессованию, с увлажнением — 20... 25%; т.е. масса должна быть полупластичная, рассыпчатая, должна обладать хорошей

податливостью (среднее удельное давление = 8 МПа);

* загрузку массы осуществляют с некоторым избытком, а не дозировано (излишек выдавливается опускающимся пуансоном —конструктивно);

* недостатками изделий штамповки являются: - недостаточно плотная структура (следовательно, невелики механические и электрические свойства); имеет место

большая усадка вследствие неравномерной плотности; затруднено выполнение острых кромок (конструкции изделий);

* горячее литье (под давлением):

* применяется в массовом и крупно серийном производстве изделий из непластичных керамических масс;

* используют специально приготовленный литейный шликер;

* получение литейного шликера:



* высушенный шликер после шаровой мельницы обжигают до полного спекания, дробят на бегунах, размалывают в шаровых мельницах до дисперсности, определяемой заданным составом на контрольных ситах с числом отверстий 10000... 14000 [ отв/см-2 ]— получают размолотый пек;

* в размолотый пек добавляют связку: парафин (12... 13%), олеиновая кислота (0,5%), воск (0,2%); все это перемешивают в шаровых мельницах при Т = 80.. .90° С;

* полученную жидкую массу вакуумируют и разливают в формы для получения плит толщиной 40.. .50 мм;

* эти плит перед дальнейшим использованием разбивают на куски (дробят);

* техпроцесс горячего литья под давлением (включает):

* запопнение формы под давление при определенной температуре;

* охлаждение;

* обжиг и удаление связки.

Сушка

1)Естественная сушка на воздухе 8-12 дней Ткомнатная

2) В сушильных шкафах: температуру медленно повышают до 80..110С, время 2суток.

3)ТВЧ: наиболее эффективный способ



Обжиг

В печах периодического действия: электрических или пламенных.

Условно можно выделить:

1)удаление влаги: продолжительность — 5... 12 час ОБ, темпер атуру медленно повь плают до 300... 400 °С;

2)удаление хим связанной воды + др. химические процессы: Т повышают до 1000 °С, скорость натрева — 45... 90 °С/час;

3)восстановительный период: 4... 5 часов, 20... 30 °С/час;

4)выдержка в течение 12... 14 часов при Т = 1350... 1400°С;

конкретная температура обжига и выдержка зависят от физико-химических свойств массы, конфигурации и назначения изделий);

5)медленное охлаждение (вместе с печью, после выдержки).

Полное время обжига — 30... 70 часов. Усадка во время обжига— около 15%.

Механическая обработка

* чаще всего производится шлифование (плоское, бесцентровое) с обильным охлаждением; полирование;

* сверление — на обычных станках режущим инструментом (чаще абразивным) и на ультразвуковых установках.

Глазурирование керамических изделий

Глазурирование производят для повышения газонепроницаемости и водонепроницаемости, а также для придания товарного вида изделиям.