Прочитать предложенный материал

Занятие №5. Виды керамических масс. Расчет шихтового состава масс с учетом влажности сырья и заданной рабочей влажности масс (лекция).

План проведения занятия

1.Ознакомление с видами масс с различной рабочей влажностью и особенностями их использования. (табл.1)

2. Ознакомление с понятием рабочая влажность масс и ее определение.

3. Ознакомление с расчетом шихтового состава масс с учетом влажности сырья и заданной рабочей влажности массы.

Задание:

Прочитать предложенный материал

2. Законспектировать:

- разновидности керамических масс, рабочая влажность,

-область применения пластичных керамических масс, пресс-порошков и шликеров, достоинства и недостатки этих видов масс при использовании;

- пример расчета шихтового состава масс с учетом влажности сырья и заданной рабочей влажности массы.

 

Формовочные керамические массы содержат твердую фазу и временную технологическую связку. В качестве технологической связки применяют воду или термопластичные связки (парафин, твердые жиры и т.д.). Виды масс с водной технологической связкой отличаются содержанием воды (влажностью).

В производстве керамических изделий используют массы трех видов, характеристика которых представлена в таблице 1:

‑ Пластичные

‑ Жидкие (шликер)

‑ Порошкообразные

Из пластичных масс формуют каменно-керамическую посуду, художественную керамику, изготавливают изоляторы, трубы и другие изделия технического назначения.

Из жидких керамических масс с определенной текучестью и фильтрующей способностью отливают изделия в гипсовых или полимерных формах. Этот способ менее производителен, чем формование из пластичных масс и пользуются им в тех случаях, когда необходимо изготовить изделия сложной формы (скульптуры, вазы, сервизы, суповые чаши и.т.д.)

Порошкообразные массы применяют в тех случаях, когда наиболее удобным и производительным оказывается прессование или штампование изделий. Прессование изделий из порошков обеспечивает наиболее точно их размеры, но требует значительных усилий прессования (50-100 Мпа).

Таблица 1. Виды масс, их свойства и область применения

Вид массы.. Рабочая влажность формовочной массы W, %; плотность суспензиии ρ, г/см3	Шликер для сливного литья 29-32% ρ =1,72-1,74	Шликер для наливного литья 29-32% ρ =1,72-1,74	Пластичная формовочная масса , 18-24%	Пресс-порошок для прессования 3-11%
Вид изготавли-ваемых изделий	Тонкостенные (2-4мм) скульптуры, тонкостенные предметы посуды, имеющие рёбра жёсткости, вазы и другой пустотелый ассортимент	Приставные части изделий  (носики, ручки и элементы приставного декора), Полнотелые изделия переменной толщины (до 7-9мм)	Тела вращения  (чашки, блюдца, тарелки), другой полый и плоский и ассортимент с толщиной стенки более 3 мм. Изготовление стеновой керамики методом формования на ленточных прессах, экструзией	Изделия сложной формы и переменной толщины
Достоинства	1.Изготовление сложных тонкостенных изделий с приставными деталями. 2. Возможность быстрой смены выпускаемого ассортимента	1.Изготовление толстостенных изделий и изделий с переменной толщиной стенки. 2. Возможность быстрой смены выпускаемого ассортимента	Высокая производительность, автоматизация	1.Изготовление изделий сложной формы и переменной толщиной 2.Небольшая деформация и усадка, малые затраты на сушку из-за низкой влажности. 3.Высокая производительность, автоматизация
Недостатки	1.Высокая вероятность треска и деформации полуфабриката во время сушки и обжига. 2.Невысокая производительность. 3.Трудоемкость и слабая автоматизация	1.Невысокая производительность. 2.Трудоемкость и слабая автоматизация	1.Не такая тонкая стенка, как при литье. 2.Способ пригоден не для всех форм изделий.	Высокая стоимость оборудования и оснастки, как следствие, высокие затраты при изменении ассортимента

 

Влажность – один из основных параметров, контролируемых на стадиях подготовки масс, формования и сушки керамического полуфабриката. Каждый метод формования предусматривает применение массы определенного интервала влажности с допустимым допуском отклонения до 0,2-0,4%. Содержание воды в материале выражают в % по отношению к общей массе влажного или сухого материала. Первую величину называют относительной влажностью - Wотн (%), вторую абсолютной - Wабс (%). Расчет ведется по формуле:

 

    Wабс = (m_вл – m_сух) / m_сух·100%;

 

    Wотн = (m_вл – m _сух) / m_вл·100%;

где m_вл. и m_сух – масса влажного и сухого материала в г.

 

 Влажность определяют гравиметрическим способом (высушиванием). Навеску материала массой 50 -100г взвешивают в бюксе на технических весах с точностью до 0,01г, затем сушат в сушильном шкафу при 105-110˚С в течение 2-4ч. Бюкс с высушенным материалом накрывают крышкой, переносят в эксикатор, охлаждают и взвешивают. Определения проводят на 2-3 параллельных пробах. Значения влажностей рассчитывают по вышеуказанным формулам. Погрешность определения влажности составляет около 0,1%. Обычно для технологических расчетов используют относительную влажность - Wотн (%), Для определения количества материалов во влажном и сухом состоянии используют формулы:

 

Для расчета количества материала с влажностью Wотн

М вл = m_сух·100%  / (100 – Wотн);

 

  Для расчета количества сухого вещества во влажном материале

  М сух = m_вл· (100 – Wотн)  / 100;

 

 Для пересчета количества материала при изменении его влажности

 с W₁ на W₂  ;

М _W1    = М _W1 · (100 – W₁)   / (100 – W₂);

 

При расчете шихтового состава массы рассчитывается содержание сырьевых компонентов с учетом их влажности и количество воды, необходимое для приготовления массы с рабочей влажностью. Нормальной рабочей влажностью для пластичных масс считается такое содержание воды, при котором масса хорошо формуется, не прилипая руке или металлу; для других видов масс нормальная рабочая влажность - это оптимальное количество воды, обеспечивающее нужные свойства (текучесть, прессуемость).

Колебания влажности масс, не нарушающие нормальное течение технологического процесса и не вызывающие появления дефектов и брака, допустимы в очень узких пределах (± 0,2-0,4%). Поэтому очень важным этапом приготовления керамической массы является расчет шихтового состава с учетом влажности сырья и заданной рабочей влажности масс.

 

Рассмотрим пример. Дан шихтовой состав массы и влажность сырья. Надо. рассчитать необходимое количество загружаемых сырьевых материалов с учетом их влажности и воды для получения 5т массы с влажностью 21% по приведенному рецепту.

Шихтовой состав фарфоровой массы.

Сырьевые материалы	Шихтовой состав, вес.%	Влажность сырьевых материалов,%
Глина Ново-Райская	20,0	19
Пегматит Ковдорский	30,0	0,5
Кварцевый песок ВС 050-1	20,0	5,0
Каолин Журавлиный Лог	25,0	15
Фарфоровый череп	5,0	0,5
	Σ=100	-

 

1. Необходимо глины Ново –Райской в абсолютно сухом состоянии, в т:

5*20/ 100= 1т

Необходимо глины с учетом ее карьерной влажности 18 %;

1т*100 / (100 – 19) = 1,235 т

 

2. Необходимо пегматита в абсолютно сухом состоянии, в т:

5*30/ 100= 1,5т

Необходимо пегматита с учетом влажности 0,5 %;

1,5т*100 / (100 – 0,5) = 1,508 т

 

3.Необходимо кварцевого песка ВС 050-1 в абсолютно сухом состоянии в т:

5*20/ 100= 1т

Необходимо песка с учетом влажности 5 %;

1т*100 / (100 – 5) = 1,053 т

 

4. Необходимо каолина в абсолютно сухом состоянии, в т:

5*25/ 100= 1,25т

Необходимо каолина с учетом влажности 15 %;

1,25т*100 / (100 – 15) = 1,471 т

 

5. Необходимо фарфорового черепа в абсолютно сухом состоянии, в т:

5*5/ 100= 0,25т

Необходимо фарфорового черепа с учетом влажности 0,5 %;

0,25т*100 / (100 – 0,5) = 0,251 т.

При правильном расчете сумма всех компонентов в сухом состоянии рана 5т.

6. Необходимо добаввить воды к 5т сухой шихты, чтобы получить влажность массы 21%;

5т*100 / (100 – 21) = 6,329 т

Чтобы определить количество воды, которое надо добавить в шихту, состоящую не из сухих, а из влажных компонентов, надо из полученной величины вычесть суммарное количество всех компонентов с учетом влажности: 1,253 +1,508+1,053+1,471+0,251= 5,518 т.

Итого количество воды для приготовления массы составит 6,329 – 5,518 = 0,811 т или 811 л.

Полученные данные сводят в таблицу.

Сырьевые материалы	Шихтовой состав, вес.%	Влажность сырьевых материа-лов,%	Количество сырья в абсолютно сухом состоянии, т	Количество сырья с учетом влажности,  т	Количество воды для приготов-ления массы, т
Глина Ново-Райская	20,0	19	1	1,235
Пегматит Ковдорский	30,0	0,5	1,5	1,508
Кварцевый песок ВС 050-1	20,0	5,0	1	1,053
Каолин Журавли-ный Лог	25,0	15	1,25	1,471
Фарфоро-вый череп	5,0	0,5	0,25	0,251
	Σ=100	-	Σ=5 т	Σ=5,518 т	0,811 т