Главная
Новости
Строительство
Ремонт
Дизайн и интерьер
Каркасный дом
Несущие конструкции
Металлические конструкции
Прочность дорог
Дорожные материалы
Стальные конструкции
Грунтовые основания
Опорные сооружения





















Яндекс.Метрика

Основы формовки и пластической обработки керамических масс

Комок глины состоит из скопления большого числа мелких частиц. Такой комок легко может быть измельчен, причем, затворенный водой, он дает вязкое, формующееся тесто. При высушивании частички глины проявляют прочную связь друг с другом.
Следовательно, глина имеет свойство удерживать вместе как свои частички, так и частицы посторонних тел, обладает так называемой связующей способностью. Именно в этом и заключается главнейшее отличие глины от других сырьевых материалов керамики. Золе и порошкообразному кварцу или шпату, например, смочив их водой, также можно придать желательную форму, однако при сушке всякая связность исчезает. Отформованный предмет распадается снова в порошок. Такие вещества, отощающие материалы керамики, в противоположность глинистым материалам не обладают связующей способностью.
Свойство связности соединено в глинах с другим таким же важным свойством — пластичностью, т. е. способностью формоваться. Вязкому глиняному тесту может быть придана любая форма без какого-либо нарушения внутренней связи взятого куска.
Установлено, что важную роль в придании пластичности играет особая тонина частиц, приближающаяся к границе, где человеческий глаз, вооруженный сильнейшим микроскопом, едва еще может различать их; наряду с тониной частиц столь же существенной является и природа их формы. Как раз форма тончайших листочков, присущая глиняным частицам, вызывает при изменениях внешних очертаний глиняного тела надвигание друг на друга, взаимное скольжение этих частиц, и получается впечатление как бы течения всей массы. Частицы обладают также способностью обволакиваться посторонними веществами. Особенно важным является прилипание слизистых веществ, которые содержат, например, проникающий в глины из залежей бурых углей или торфа гумус. Такие слизистые вещества действуют как смазка между отдельными частицами глины и повышают ее пластичность. Это явление позволяет использовать глины в качестве связующей добавки к золе, придавая при этом пластические свойства зологлиняным смесям, и облегчает, таким образом, задачу формовки керамических масс на основе зол ТЭС.
Следует отметить, что не все глины обладают одинаковой пластичностью. Очень часто различие в пластичности должно быть отнесено за счет природных примесей, несвязующих, непластичных, так называемых отощающих веществ, понижающих пластичность.
Однако и у тех глиняных материалов, которые с химической точки зрения могут рассматриваться как чистое глинистое вещество, наблюдаются значительные различия в пластичности. В связи с этим следует отметить, что наиболее благородный представитель глинистого вещества — отмученный каолин — обладает меньшей пластичностью, чем глины. Это различие может быть объяснено тем, что отдельные частицы глины значительно мельче, чем у каолина. Кроме того, немаловажную роль в повышенной пластичности глин могут играть и примеси слизистых веществ, как об этом уже говорилось выше.
Кроме пластичности глина как исходное керамическое сырье или зологлиняная масса обладает еще целым рядом других, менее важных как физических, так и химических свойств. В тесной связи с пластичностью находится вязкость, благодаря которой отдельные частицы массы взаимно связываются.
Вязкость массы есть результат связующей силы глин, благодаря которой глины могут связывать большее или меньшее количество зол — непластичных материалов, не нарушая при этом формовочную способность.
Главнейшими свойствами массы являются: во-первых, ее пластичность, позволяющая формовать изделие и, во-вторых, известная устойчивость при обжиге. Требования пластичности и огнестойкости, предъявляемые к массе, обусловливаются глинами и глиноподобными материалами — золами ТЭС. Однако вследствие того, что эти материалы в значительной степени различаются между собой указанными свойствами и, кроме того, огневой окраской, то понимаемый под массой материал должен быть различен.
Предъявляемые к массе требования не всегда могут быть выполнены при использовании сырьевых материалов в их естественном состоянии. В ряде случаев, в зависимости от свойств последних, необходимо применять переработку этих материалов (помол, пластификация и др.).
Как показывает опыт зарубежных и отечественных предприятий, основа высокого качества изделий заложена в тщательной обработке сырьевых материалов. Однако теоретические основы процессов пластической обработки еще далеки от совершенства с точки зрения их применения в промышленности. В связи с этим особое значение приобретает изучение развития деформационных процессов методами физико-химической механики дисперсных систем, которая позволяет устанавливать взаимосвязь между природными и технологическими свойствами материалов, режимными параметрами процессов их переработки и воздействиями физико-химических и механических факторов.
Основная задача физико-химической механики дисперсных систем — получение материалов с заданными механическими свойствами и структурой, а также определение при этом оптимальных условий и режимов переработки сырья.
Следовательно, целью физико-химической механики дисперсных систем является разработка научных основ технологии производства материалов с требующимися механическими свойствами и структурой.
Широкое развитие и внедрение получает технология переработки сырья на основе важнейшего принципа физико-химической механики предельного разрушения всех структурных связей в начале технологических процессов, что только и может обеспечить наибольшую равномерность перемешивания компонентов дисперсной системы при наименьшей влажности и ее оптимальное уплотнение.
Наличие структуры придает дисперсной системе своеобразные механические свойства — упругость, пластичность, прочность, вязкость. Они зависят от химической природы вещества и определяются молекулярными силами сцепления между поверхностями частиц в отдельных точках, взаимодействием их с дисперсной средой и степенью развития структуры во всем объеме.
В свете основных положений физико-химической механики формовочная масса представляет собой структурированную дисперсную систему.
Исследованиями механических свойств дисперсных систем, проведенными П.А. Ребиндером, Р.Е. Литвиновым, С.П. Ничипоренко, Н.Н. Серб-Сербиной и другими, установлено, что при нагружении системы происходит одновременное развитие трех видов деформаций: быстрой эластической, медленной
эластической и пластической, которые отличаются друг от друга механизмом действия и длительностью развития. Быстрая эластическая деформация завершается в течение долей секунды и является обратимой. Она возникает в результате шарнирных поворотов частичек глины относительно контактов и их изгиба и присуща твердой фазе.
Медленная эластическая деформация также обратима, продолжается 3—10 мин и затухает по логарифмической кривой. Она характерна для пространственной сетки, образованной частицами, с тонкими прослойками дисперсионной среды и является результатом скольжения частичек относительно друг друга без разрыва межмолекулярных связей, поэтому разрушения структуры не происходит.
Пластическая деформация необратима и представляет собой течение массы с одновременным разрушением и тиксотропным восстановлением структуры.
Пои пластической деформации происходит некоторое изменение ориентации частиц, определяемое направлением сил деформации,
Процесс пластической обработки и формования масс состоит из разрушения начальной структуры материалов путем измельчения, составления шихты, образования в массе новой структуры путем совместного смешивания, вакуумирования и завершается формованием изделия.
Сущность этого процесса заключается в подготовке путем совместного механического воздействия и коагуляционного структурообразования дисперсной системы, структура и механические свойства которой оптимальны для получения изделия заданной формы и определенного качества.
В большинстве случаев процесс формования масс протекает в условиях недостаточного количества воды, поэтому формируемые массы являются высококонцентрированными, структурированными и стабилизированными суспензиями. Наличие пространственной структуры придает массам механические свойства, прочность, упругость, эластичность, пластичность, вязкость.
Изучение кинетики развития деформационных процессов в массах методами физико-химической механики дисперсных систем, которые позволяют связывать особенности развития деформационных процессов с процессами коагуляционного структурообразования, является в настоящее время единственной возможностью исследовать физическую сущность процесса обработки и формования масс и теоретически обосновать методы регулирования их свойств и, следовательно, качества продукции.
Процессы структурообразования в массах зависят от природы материала. Экспериментальными исследованиями установлено, что по характеру развития деформаций быстрой эластической, медленной эластической и пластической можно определить шесть механических типов структур.
Типы структур масс определяют поведение их в технологических процессах. Известно, что на одном и том же оборудовании одни массы хорошо формуются, другие плохо, образуя различные дефекты. Это зависит от особенности структур масс и характера деформационного процесса.
Преобладающее развитие быстрых эластических деформаций характеризует плохую формуемость масс и им свойственно хрупкое разрушение структуры. В хорошо формующихся массах преобладает развитие медленных пластических деформаций. Массы, в которых преимущественно развиваются пластические деформации, легко деформируются и проявляют склонность к разрушению.
Для любого технологического процесса могут быть установлены структурно-механические характеристики, величины которых служат критериями качества обрабатываемой массы. Пользуясь деформационными характеристиками и критериями, можно управлять структурой и механическими свойствами масс в процессе их переработки при помощи рационального составления шихт, введения добавок, приемов механической обработки.
Правильный выбор и дозирование компонентов масс, имеющих различные формовочные свойства, дадут возможность получать массы с заданными структурными и механическими свойствами.
Перемешивание, переминание в процессе обработки тиксотропно понижают величины структурно-механических свойств массы и тем самым способствуют равномерному распределению в ней влаги и общей ее гомогенизации.
С.П. Нечипоренко разработана физикохимическая механика процессов переработки пластических керамических масс. Произведена классификация формовочных масс, определено ее отношение к обработке и формованию (методы улучшения формовочных свойств), проанализирована работа оборудования и найдены оптимальные режимы работы каждой машины с целью получения высококачественной продукции.
Н.Н. Серб-Сербиной определены физико-химические основы управления структурами и механическими свойствами грунтов с целью закрепления последних.
Методы физико-химической механики с успехом применяются при разработке основ вибрационного уплотнения металлокерамических порошков и разрушения структуры керамических масс при вибрации.
Таким образом, разрешается задача физико-химической механики дисперсных структур — получение тонкодисперсных, высокопрочных твердых тел и технических материалов с заданными оптимальными свойствами. Иными словами, физикохимическая механика является основой оптимизации технологии получения новых керамических стеновых материалов и представляет собой научную базу теории управления процессами структурообразования.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: