Формування з пластичних мас

ФОРМУВАННЯ КЕРАМІЧНИХ ВИРОБІВ

РОЗДІЛ 6

Подтип Бесчерепные - Acrania. Ланцетник.

Рис. 3. Ланцетник. Строение кровеносной системы.

1- жаберные артерии 7-воротная система печени

2-сонные артерии 8-печеночная вена

3-корни аорты 9-передние кардинальные вены

4-спинная аорта 10-задние кардинальные вены

5-хвостовая вена 11-кювьеров проток

6-подкишечная вена 12-венозный синус

13-брюшная аорта

Пластичне формування керамічних виробів засновано на властивості пластичної деформації керамічної маси під впливом зовнішніх сил (тиску, зсуву).

Для пластичного методу формування, найбільше традиційного при виробництві керамічних виробів, готують масу вологістю 16-22% у залежності від складу та властивостей маси, а також методу формування виробу. Підготовлені глинисті та непластичні матеріали дозують у необхідних кількостях, змішують і воложать отриману масу до її формувального стану і заданої вологості.

При механізованому способі пластичного формування можна формувати керамічні вироби різних розмірів на порівняно нескладному високопродуктивному устаткуванні, що є перевагою в порівнянні з іншими способами. При цьому способі формування продуктивність праці вище, ніж при механізованому литті виробів у гіпсові форми, приблизно в 3 рази і приблизно в 100 разів вище продуктивності ручного формування.

6.1.1. Формування за допомогою шаблону. Необхідна умова для використання цього способу - наявність у виробів форми тіл обертання або еліпсоїдної форми. Тому цим способом формують практично всі плоскі вироби (блюда, тарілки, блюдця) і більшість порожніх виробів (чашки, кружки, чайники). При цьому варто врахувати, що кожній групі формуючих виробів різної конфігурації відповідають визначені формувальні властивості маси, що регулюються її вологістю. Наприклад, для пластичного формування тарілок, блюдець, чашок використовують масу з вологістю не більш 22%, чайників - до 27%.

Найпростішим устаткуванням для пластичного формування виробів за допомогою шаблона служить одношпиндельний формувальний верстат із механічним приводом (рис. 6.1. а). У гніздо утримувача форм 7 уставляється формоутворюючий елемент - гіпсова або синтетична форма 6. Шаблон 5 зміцнюється в нахилі 4, у свою чергу закріпленому на вертикальній стійці 2 і змонтованому на станині. При відсутності такого верстата може бути використане гончарне коло з утримувачем форм.

Формування на верстаті виробляється у формах двох видів: у порожніх - для виготовлення порожніх виробів (рис. 6.1. б) - кухлів, келихів, чашок, для виготовлення плоских виробів (рис. 6.1. в) - тарілок, блюдець.

Заготівками для виготовлення виробів служать, головним чином, циліндричні шари керамічної маси різного діаметра та товщини в залежності від асортименту та розмірів формуючих виробів.

Процес формування виробів полягає в подальшому. Робітник укладає у формотворний елемент - форму 6 заготовлений шар маси і приводить верстат у рух, при цьому форма починає обертатися. Далі опускає ухил 4 униз, поступово занурюючи його в керамічну масу.

При цьому здійснюється обтиснення та деформація заготівки з керамічної маси під дією формуючого органа - нерухомого шаблона 5. За рахунок рівномірного розподілу маси по поверхні формуючого елемента виробові надається відповідна форма.

Товщина стінок виробу, що утвориться, визначається відповідним закріпленням шаблона та уклону і контролюється спеціальним калібром. Щоб товщина черепка в однотипних виробів була однакова, на стійці 2 уклону 4 кріпиться упорна риска 3, щоне дозволяє йому виявитися нижче встановленої норми.

Рис. 6.1 Одношпиндельний формувальний станок (а) для формування

в пористих формах плоских (б) порожнистих (в) виробів:

1-станина, 2- стійка, 3- упорна точка, 4- уклон, 5- шаблон (ролик), 6- форма,

7- утримувач форм, 8- шків, 9- відформований виріб.

Надлишок маси зрізується спеціальним ножем, змонтованим на уклоні на рівні верхньої площини форми. Після зупинки верстата форму з відформованим виробом знімають і відправляють на сушіння. Далі цикл формування повторюється.

При виготовленні плоских виробів формуючий орган розгортає зовнішню поверхню формуючих виробів, а внутрішня поверхня виробу обжимається по поверхні форми, при формуванні порожніх виробів - навпаки.

Удосконалена в даний час технологія пластичного формування виробів із використанням обертового формуючого ролика відрізняється від формування плоскими шаблонами. Відмінність полягає в тому, що замість простого натиску на масу при формуванні плоскими шаблонами ролик ущільнює та розгортає масу за формою, закріпленою в обертовому шпинделі формувального верстата. Це сприяє одержанню більш однорідної структури відформованого виробу і, отже, зниженню браку при формуванні та інших наступних технологічних операціях. Крім того, при використанні удосконаленої технології формування підвищується продуктивність праці.

Застосування різних по профілях роликів (рис. 6.2) дозволяє виготовляти вироби різного асортименту. Для поліпшення якості формування при використанні металевих роликів рекомендується їхнє електричне підігрівання до 130°С, що запобігає прилипанню маси до ролика. При виготовленні роликів із фторопласта та поліетилену забезпечується висока якість формування без підігріву роликів.

Деякі вироби формують із послідовним використанням двох шаблонів: перший видаляє надлишки маси шляхом зняття стружки і додає виробові попередню форму, другий - уточнює його конфігурацію. Відформовані вироби залишаються у формах, що завдяки своїй пористості відсмоктують із них частину води. У результаті цього вироби дають усадку і відокремлюються від стінок форми, після чого їх витягають із форм або знімають із них форму (при вологості 15...16%), установлюють на спеціальні підставки і направляють на сушіння.

Частота обертання шпинделів формувальних агрегатів, що залежить від форми та розмірів виробів, складу маси, змінюється в широких межах: від 70,8 до 26 с^-1 - для порожніх виробів і від 4,2 до 6,7 с^-1 - для плоских виробів; формуючих роликів відповідно - від 5,8 до 7,5 с^-1 від 1,7 до 6,7 с-¹.

Рис. 6.2. Профільні ролики для пластичного формування:

а..е – чашок, д,е – кружок і стаканів, ж – піал, з,и – чайників та сухарниць.

1 – виріб, 2- ролик.

Напівавтомат (рис. 6.3) складається з поворотного столу 1 у формі кола з чотирма гніздами 2 для установки пористих форм, формуючої голівки з формуючим роликом 3, пристрою 4 для підрізання краю виробів і конвеєра 5 для видалення обрізків.

Формувальник укладає заготівки на форми, що направляються поворотом столу до формуючої голівки під формуючий ролик, а з іншої крайньої позиції знімає форму з відформованим виробом і відправляє його на сушіння. Поворотний стіл зупиняється після чергового повороту на 90°. Перед поворотом стіл піднімається та витягає форми з утримувача форм 6, а при зупинці чергові форми встановлюються в утримувач форм. Одночасно з формуючим роликом 3 на заготівлю опускається пристрій 4, щозрізує надлишок маси, що виступає за край виробу. Обрізки маси транспортуються в спеціальну ємність і повторно використовуються як поворотні технологічні відходи виробництва.

Формування на сучасних напівавтоматах і автоматизованих лініях здійснюється не на одній позиції, як на напівавтоматах, а на двох і більш.

Рис. 6.3 Напівавтомат для формування тарілок:

1 -стіл, 2- гнізда для встановлення форми, 3- ролик, 4- пристрій для

підрізання крайок виробів, 5- конвеєр, 6- утримувач форм.

Крім того, вони мають вакуум-пресами для додаткового проміну маси перед формуванням, пристосуваннями для відрізання заготівель маси визначеної товщини, що працюють синхронно з конвеєром, який подає порожні форми під віддозовану заготівлю, вакуумними або механічними пристроями для знімання виробів, попередньо висушених у сушильній камері, що змонтована в комплексі з формувальним агрегатом.

6.1.2. Формування за допомогою пресів відбувається на гвинтових пресах і складається з двох операцій ущільнення розрізнених шматків обробленої маси в циліндрі та голівці преса та додання виробу необхідної форми. При формуванні велике значення має вологість маси, із якої формують виробу. Вологість повинна бути такий, щоб маса легко формувалась і не прилипала до рук. Тоді на ущільнення маси і на формування виробів витрачається мінімальна кількість електроенергії, а сформований виріб здобуває необхідну міцність. Звичайні гвинтові (шнекові) вакуум-преси розраховані на роботу при вологості маси 19 — 22 %, тиск пресування при цьому не перевищує 0,5 — 1,0 МПа.

Підвищення вологості маси різко знижує міцність свіжо відформованих виробів, що можуть деформуватися під власною вагою, а зниження вологості погіршує формувальну спроможність маси. Однак при роботі на вакуумних пресах у ряді випадків допускається зниження вологості маси до 16 - 17%. При цьому виходить міцний і щільний сирець чіткої форми і повітряна його усадка при сушінні знижується, пресування при формуванні виробів із мас зниженої вологості підвищується і при вологості 16—17% може досягати 3—3,5 МПа.

Вакуумують масу у гвинтових пресах, для того, щоб видалити з маси повітря, захоплене пухкою масою, чи її шматками, при подачі маси у прес, повітря утрудняє змочування глинистих часток водою, перешкоджає рівномірному ущільненню маси, що приводить до зменшення міцності виробів, сприяє розширенню бруса при виході його з мундштука і, звичайно, призводить до утворення мікротріщин при сушінні та випалі виробів. Повітря перешкоджає також проникненню вологи в пори глини, відокремлює частки глини друг від друга, тобто діє в масі як отощувач, що знижує формувальну здатність глиняних мас. повітря у глинах середньої пластичності складає 2—4% по обсязі. Труднощі видалення повітря тим більше, чим менше пухирці повітря, чим пластичніше глина.

Грубодисперсні глини вакуумують при низькому вакуумі близько 90 кПа, тонкодисперсні - при глибокому вакуумі близько 96 кПа. Після вакуумування у глиняній масі залишається до 0,5% повітря. Вакуумування маси збільшує міцність обпалених виробів майже у два рази, збільшує щільність і знижує водопоглинання виробу. Застосування вакууму недостатньої для даної маси глибини викликає відсмоктування пухирців повітря лише з поверхневих шарів шматків маси, приводить до утворення у виробі, що формується, вакуумованих і не вакуумованих шарів маси, що різко погіршує властивості виробу (збільшує здатність до утворення тріщин і знижує міцність виробу).

Керамічна маса у гвинтовому пресі ущільнюється нерівномірно, при цьому утворяться дефекти структури, обумовлені неоднорідністю маси, рухливістю водяного середовища та однобічним додатком тиску.

Під тиском лопатнів гвинта частки глини приймають орієнтоване положення та утворять площини у глиняному брусі з ослабленим зчепленням маси в цих місцях. Розшарування маси підсилюється ще тим, що гвинт при обертанні не забезпечує рівномірного виходу маси по перетині циліндра та голівки преса. При цьому чим більше різниця у швидкостях окремих шарів вихідного з преса глиняного бруса, тим більше небезпека утворення площин ковзання та ймовірність розшарування виробів при сушінні та випалі.

Устаткування для формування. Для формування виробів будівельної кераміки застосовують горизонтальні стрічкові (рис. 6.4) або стрічкові вакуум-преси (рис. 6.5) і вертикальні стрічкові та ін.

Рис. 6.4. Стрічковий прес:

1 - приймальний короб; 2- циліндричний шнек; 3- мундштук.

Стрічковий вакуумний прес (рис. 6.5) працює в такий спосіб. Підготовлена пластична маса надходить у змішувач / (або приймальню камеру), де перемішується та, у разі потреби, додатково зволожується та прогрівається пором. Лопати 2, розташовані на валі змішувача, просувають глиняну масу до вхідного отвору вакуум-камери 5. Перед входом у вакуум-камеру глиняна маса за допомогою гвинта 3 заповнює конусну вихідну частину змішувача, проходить через отвори ґрат, розрізається ножами на дрібні шматки і потім попадає у вакуум-камеру.

Розрідження у вакуум-камері преса створюється водяними кільцевими та плунжерними вакуумними насосами.

За рахунок зниженого тиску у вакуум-камері з глиняної маси відсмоктується повітря, частки вологої глини зближаються, маса ущільнюється та здобуває нові властивості. Завдяки цим властивостям для пластичного формування труб, черепиці, а також інших тонкостінних керамічних виробів можна застосовувати худі маси, а міцність, щільність і однорідність обпалених виробів значно підвищуються.

Рис. 6.5. Горизонтальний стрічковий вакуумний прес:

1. - змішувач, 2 - лопаті, 3 - гвинти, що ущільнюють, 4 - решітка

з ножами, 5 - вакуум-камера, 6 - вал, 7 - корпус преса, 8 - перехідна

головка, 9 - мундштук

Грудки вакуумованої глиняної маси, яка втратила повітря, збираються в нижній частині вакуум-камери і спільною дією нагнітального валка і прийомних лопат вала 6 захоплюються та просуваються в корпус 7 преса. Тут ущільнена глиняна маса подається гвинтом у перехідну голівку 8, у якій масу додатково ущільнюють і швидкість її руху по перетині голівки вирівнюється. Остаточно маса ущільнюється в мундштуці 9, із якого виходить сформований брус заданої форми.

При формуванні кислототривких виробів (цегли, плитки) відношення площ перетину циліндрів преса і вихідного отвору повинний знаходитися в межах 2,5 - 4, а діаметра циліндра та діагоналі вихідного отвору мундштука - 1,4 - 1,65. Внутрішні стінки мундштука мають для кращого ущільнення маси мають конусність у межах 5—7%, що визначається властивостями маси. Довжина мундштука 150—300 мм.

При формуванні на вакуумних пресах часто застосовують короткі металеві мундштуки з незначною конусністю. Використовують також мундштуки, що формують, поверхні яких виготовляють із твердого сплаву ВК, чи зі зносостійкого чавуна. Термін служби деталей формувального інструмента, виготовленого зі сталі Ст3, складає 3-7 діб., стійкість деталей зі зносостійкого чавуна в 9-14 разів вище, ніж із сталі Ст3, деталі з твердого сплаву ВК8 служать 1-1,5 року.

Перед пуском вакуумного преса перевіряють герметичність і чистоту ґрати, справність ножів, що розрізають глиняну масу у вакуум-камері, чистоту фільтра на лінії до вакуум-насоса, справність вакуум-насоса, надійність його приєднання до вакуум-камери, включення лампи висвітлення вакуум-камери. Крім того, оглядають кріплення лопаток у змішувачі та кут їхнього повороту (не повинний перевищувати 20°С), величину зазорів між лопатами у змішувачі і його корпусом. Контролюють також стан, центрування та чистоту мундштука, стан кріпильних деталей, справність пристроїв, що обгороджують, У робочих лопатах преса не повинне бути сторонніх предметів. Зазор між лопатами вала і внутрішньою поверхнею сорочки циліндра преса (при всіх положеннях лопатнів) не повинний перевищувати 2—3 мм. Не повинно бути чи вібрації хитання вихідного кінця вала (перевіряють на неодруженому ходу). Якщо в процесі роботи циліндр преса перегрівається, що відбувається при зворотному русі глиняної маси в зазорі між лопастями та сорочкою циліндра, необхідно зупинити прес і наварити лопаті вала твердим сплавом (сталінітом) так, щоб зазор складав не більш 2—3 мм. Продуктивність преса багато в чому залежить від стану лопатнів преса. При застосуванні шліфованих лопатнів поліпшується ковзання маси по гвинті і полегшується її просування в циліндрі преса. Лопасті шліфують у звичайних галтовочних барабанах, що заповнюють водою, глиною і чи піском шліфувальним порошком.

Вакуумний прес пускають у такій послідовності. Спочатку включають вакуум-насос і вентиль на усмоктувальному трубопроводі насоса, перевіряють, щоб у вакуум-камері було потрібне розрідження, а у вакуумній системі не було підсмоктування повітря. Потім включають електродвигун, муфту включення преса, харчування преса глиняною масою і, нарешті, харчування змішувача.

У початковий період роботи перевіряють величину розрідження у вакуум-камері та рівномірність швидкості виходу бруса по периметрі мундштука. Якщо у брусі містяться грудки сухої маси та в окремих місцях відбувається розрив маси, варто зупинити прес і очистити мундштук і перехідну голівку преса. Якщо одна сторона бруса рухається швидше інший, необхідно перевірити центрування мундштука i, при необхідності, зрушити його убік прискореного руху маси. При короткочасній зупинці преса припиняють живлення преса, виключають муфту включення, не відключаючи електродвигуна та вакуум-насоса. При зупинці преса на тривалий період спочатку припиняють подачу глиняної маси у прес, а після вироблення всієї маси в циліндрі преса, прийомної частини вакуум-камері виключають муфту зчеплення, відключають електродвигун преса, перекривають усмоктувальний трубопровід і відключають вакуум-насос.

Різання бруса. Глиняний брус, що виходить із преса, розрізають на відрізки заданих розмірів на різальних автоматах.

Автомат для різання цегли-сирцю (рис. 6.6) працює в такий спосіб. Вихідний з мундштука преса глиняний брус приймається на прийомний стрічковий конвеєр 2.

Рис. 6.6. Автомат для різання брусу з керамічної маси:

1 — станина, 2 — конвеєр, 3 — глиняний брус, 4 — лучок, 5 - приводний

пристрій

Глиняний брус надає рух конвеєрові за рахунок сили тертя бруса об стрічку конвеєра. Від стрічки, що рухається, одержує обертання регулювальний барабан автомата і через систему передач 5 повідомляє лучка 4 зворотно-поступальний рух. У такий спосіб глиняний брус відрізається лучком при одночасному поступальному русі лучка зі швидкістю руху глиняного бруса. Недоліки автомата — не забезпечує точного відрізу, часто приходиться заміняти струни, що лопнули.

Під час роботи преса періодично відбирають по одній або дві відрізані заготівлі і замірять довжину, перпендикулярність різу та правильність форми.

Допресовування сирцю. Заготівля кислототривкої цегли та плиток після відрізки їх, різальними верстатами має недостатньо чітку форму і точні розміри, тому їх при вологості 17-18% допресовують. При цьому усувають такі пороки пресування, як неоднорідність структури маси, внутрішні тріщини. Для допресування сирцю застосовують преси.

Допресувальний прес (рис. 6.7) буває пересувний і стаціонарний.

Рис. 6.7. Допресувальний прес:

/ — рухлива траверса з верхнім штампом, 2 — нижня нерухома траверса,

3 — вертикальні стійки, 4 — ексцентрик, 5-плита, 6 — столик із кареткою

На плиті 5 із двома вертикальними стійками 3, зв'язаними нижньою нерухомою траверсою 2, установлена форма для допресування виробів. Над формою до траверси прикріплений столик 6 із кареткою, призначеної для подачі заготівель і знімання допресованого сирцю. Рухливий штамп преса прикріплений до рухливої траверси 1, що одержує вертикальний рух через закріплений на валі ексцентрик 4, що перетворить обертальний рух у зворотно-поступальне і, що забезпечує в момент знімання допресованих виробів паузу відповідної тривалості. Допресований виріб виштовхується рухливим днищем форми. Надлишки маси (0,5—1% обсягу сирцю) виходять із форми через отвір. Тиск допресування не перевищує 2 МПа.

На допресувальних пресах забезпечується двостороннє пресування, що сприяє поліпшенню якості виробів. Щоб уникнути прилипання до штампів, заготовки змазують сумішшю газу (90 %) із стеарином (10%): на ручному пресі вручну, на інших - механічно.

Дефекти виробів при формуванні. У процесі формування необхідно стежити за тим, щоб глиняний брус мав правильну форму, без опуклостей, хвилястості, задирок, а сирець, що відрізається - прямокутну форму, чіткі грані, прямі ребра, цілі кути, рівні, а не зазубрені лінії зрізу. Дефекти формування можуть бути викликано наступними причинами.

Шаруватість сирцю при зламі можлива при недостатньому розрідженні у вакуум-камері, зносі лопат преса, нерівномірному живленні преса чи зниженні кількості отощуючих матеріалів у масі.

«Драконів зуб» (розриви суцільності маси на кутах бруса) буває при зниженому вакуумі, порушеннях дозування, зернового складу маси і її зниженої вологості

Перекручування форми бруса, розриви походять від перегріву маси, її низкою вологості, при зносі шнекових лопастей, або сорочки циліндра преса, порушенні заданого складу маси.

Порушення геометрії сирцю може бути наслідком підвищеної вологості маси, неполадок у роботі різального автомата.

Луската поверхня виробу утворюється через недостатню пластичність маси чи підвищеної кількості отощувача.

Невідповідність розмірів сирцю, зашпори при допресуванню кислототривких виробів відбуваються через знос деформації форми, або через неправильне регулювання підкладок, порушення розмірів заготівель.

Посічки шириною 0,5-1 мм на поверхні виробу можуть бути в результаті застосування густого мастила при допресуванні, або подачі на допресування заготівель із пересушеною поверхнею.

Відрив штампом маси від поверхні виробу може відбуватися, якщо заготівлі погано змазані чи мають підвищену вологість.

Недопресовані кути виробів — наслідок зниженої вологості заготівель або їхнього зменшеного розміру.

Опускання кутів відбувається, якщо заготівлі погано змазані чи бічні пластини форми нещільно з'єднані, а також коли вироби знімають із столу преса неакуратно.

Дата добавления: 2014-10-17