122575 (592700), страница 3

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 3)

Прессовое давление, приложенное к штампу, затуха­ет в направлении толщины изделия. Закон распределе­ния давления по толщине прессуемого изделия выража­ется уравнением

где Р_Н– давление на расстоянии Н от пуансона; Р₀– давление у пуансона; R–гидравлический радиус прессовки

Перепады давления и плотности по толщине прессовки могут быть снижены пластификацией порошков повышением влажности (технологической связки), введением ПАВ, смазывающих веществ и подогревом пресс-формы. Эти же мероприятия снижают неравноплотность в горизонтальных направлениях.

На равноплотность прессовки очень большое влияние оказывает режим прессования. По направленности прессовых усилий различают прессование одностороннее (рис.99,а) и двусторонние (рис.99,б), по кратности их приближения– однократное и многократное прессование, по интенсивности приложения—ударное и плав­ное прессование.

Двухстороннее прессование уменьшает степень неравноплотности прессовки, поскольку путь необходимого перемещения штампа, т. е. величина Н в уравнениях (92) и (93), сокращается вдвое. Поэтому современные прессы изготовляют с двухсторонним прессованием да­же для формования сравнительно тонких изделий.

На рис. 99, б показана схема двухстороннего прессо­вания, осуществляемого при помощи двух подвижных штампов. Но двухстороннее прессование может быть также при одном подвижном штампе и плавающей (сво­бодно-подвижной) форме, как это показано на рис. 100. В этом случае нижний штамп неподвижен, а форма мо­жет перемещаться относительно штампов, для которой они являются направляющими.

При многократном (ступенчатом) прессовании чере­дуются между собой стадии нагрузки, когда штамп да­вит на порошок, со стадиями разгрузки, когда штамп несколько приподнимается и прессовка освобождается от прессующего давления.

Факторы, определяющие качество прессовки, в зна­чительной степени зависят от длительности приложения прессующей нагрузки. Наихудшие результаты получа­ются при ударном прессовании, наилучшие—при плавном приложении нагрузки. При этом увеличивается плотность прессовки, возрастает ее равноплотность, снижается упругое последействие и воздух наиболее полно удаляется из прессуемого порошка.

Для изделий, спрессованных из порошков, харак­терными являются так называемые трещины расслаива­ния. Они возникают на боковых поверхностях прессов­ки, перпендикулярно направлению прессующего усилия (рис. 102), и выводят изделия в брак. В производствен­ном обиходе их возникновение объясняют обычно «пере-

Рис. 102. Трещины расслаива-ния в изделиях полусухого прессования

прессовкой» изделия, что указывает на чрезмерно боль­шое прессовое давление, которое якобы и является причиной их возникновения. Однако в действительности механизм их возникновения гораздо сложней. Непосред­ственной, ближайшей причиной возникновения трещин расслаивания является упругое расширение прессовки. Расширение является деформацией, а всякая деформа­ция происходит в результате действия каких-то сил. Природа этих сил, возникающих в спрессованном изде­лии и вызывающих его упругое расширение, объясняется отдельными авторами по-разному. Чаще всего их воз­никновение объясняют упругим расширением запрессо­ванного воздуха (первый фактор) и упругим сжатием самой формы (второй фактор), в которой прессуется изделие. Оба эти фактора, несомненно, играют опреде­ленную роль в возникновении трещин расслаивания. Но, кроме того, в работе серией оригинальных опытов было показано, что в действительности отдельные участ­ки прессуемого изделия при одном и том же коэффициенте сжатия и при одном и том же общем прессовом дав­лении получают неодинаковое уплотнение и стараются сместиться в отношении друг друга. В силу этого в из­делии возникает «барический рельеф» (третий фактор), соответствующий различным давлениям и смещениям, которые испытывали отдельные участки изделия во вре­мя его прессования. Напряжения этих смещений и явля­ются зародышами трещин расслаивания.

В соответствии с изложенными представлениями для предотвращения трещин расслаивания рекомендуется применять порошки с возможно большей однородностью зерен по их крупности и, во всяком случае, с удалением из порошка более крупных зерен, оказывающих наиболь­шее сопротивление сжатию. Повышение влажностной однородности порошка также будет снижать его склон­ность к образованию трещин расслаивания, так как со­противление порошка сжатию зависит не только от его гранулометрического состава, но и от его влажности.

Влияние барического рельефа на образование трещин расслаивания не исключает участия в их образовании и запрессованного воздуха, что было подтверждено спе­циальными исследованиями, которыми было уста­новлено, что не весь воздух, содержащийся в порошке, вытесняется из него при прессовании. Подавляющее большинство воздухопроводящих каналов в периферий­ной части прессовок закрывается при сравнительно низ­ких давлениях—0,5 МПа при влажности порошка 10% и 5 МПа при влажности 8—10%. Коэффициент запрес­совки воздуха в порошке К_з.в — доля запрессованного воздуха в общем его объеме в порошке при прессовании тонкозернистых глинистых порошков—находится в пре² делах 0,37—0,715. Возрастание скорости прессования (переход от гидравлических прессов к рычажным) уве­личивает Кз.в на 20—50%.

Увеличение влажности порошка повышает внутрен­нее давление запрессованного в нем воздуха. Давление его внутри прессовки (при W =10—12%) достигает поч­ти 10 МПа, в то время как при влажности порошка 6—8% давление запрессованного воздуха не превышает 2 МПа. Высокое давление воздуха во влажных порошках приводит к возникновению в прессовках растягивающих напряжений и как следствие к образованию трещин рас­слаивания. В связи с этим некоторые специалисты реко­мендуют прессовать кирпич из порошков пониженной влажности (7—8%), но при более высоких давлениях— 40 МПа.

При медленном прессовании запрессованный воздух более равномерно распределяется в прессуемом порош­ке, в результате чего предотвращается образование от­дельных, более опасных зон, в которых усилия превы­шают прочность прессовки в момент конца ее сжатия.

Грубозернистые отощенные порошки обладают мень­шим К_з.в= 0,303— 0,57; интервал давлений, в которых происходит вытеснение воздуха, растянут у них до 10 МПа, упругое расширение у них ниже—не превыша­ет 4,5%. Поэтому упругое расширение в момент снятия давления у таких порошков почти не происходит и, сле­довательно, процесса расслаивания не наблюдается.

Четвертым фактором, обусловливающим упругое расширение прессовки, являются упругие деформации плоских глинистых частиц. Поэтому склонность к рас­слаиванию прессовок возрастает с увеличением содер­жания глинистой части в порошке.

Для полусухого прессования строительного кирпича серийно изготовляют пресс СМ-01, который является рычажным прессом двухстороннего ступенчатого прессо­вания.

Особенностью этого пресса является то, что подвиж­ные штампы у него только верхние, а двухстороннее прессование они осуществляют при помощи плавающей формы, которая является «манжетом» для нижних не­подвижных штампов. Пресс отличается хорошим запа­сом прочности, в силу чего он работает устойчиво. На некоторых действующих заводах продолжают еще рабо­тать прессы СМ-198 (АМ-11), а также СМ-143. Послед­ние выпускают для производства шамотного кирпича и по режиму прессования мало пригодны для нешамоти-рованных глинистых порошков.

3.3. Сушка спрессованного сырца.

На кирпичных заводах полусухого прессования, построенных до 1950 г., сушка сырца в обособленных искусственных сушилках отсутст­вовала. На этих заводах он досушивался в зоне подготов­ки кольцевой печи. В них процесс досушки практически нерегулируем, что приводит к снижению качества кир­пича и к повышенному выходу брака. На заводах, по­строенных в 1950—1955 гг., спрессованный сырец сушат в туннельных сушилках на печных вагонетках. Длитель­ность сушки 16—24 ч. Конечная влажность 4—6%. Теп­лоносителями являются горячий воздух, отбираемый из зоны остывания туннельных печей, а также их отходя­щие газы. Начальная температура теплоносителя 120— 150° С.

3.4. Обжиг спрессованного сырца.

При обжиге сырца, спрессованного из порошкообразной массы, приходится учитывать своеобразие его структуры, ибо механизм об­разования керамического черепка у изделий пластиче­ского и полусухого прессования неодинаков. Рассмотрим различие этого механизма для случая легкоплавких глин. Структуру свежесформованного сырца пластиче­ского формования, т. е. структуру пластичного глиняно­го теста, в самом схематическом приближении можно представить следующим образом (рис. 103, а). Отдель­ные агрегированные кусочки глины, а главным образом их тощая составляющая часть — кварцевый песок, рас­пределены более или менее равномерно в суспензии коллоидной фракции 1 глины. Дисперсионной средой этой суспензии является водный раствор растворимых солей, содержащихся в глине, а дисперсной фазой—на­ходящаяся в этом растворе во взвешенном состоянии коллоидная фракция глинистых минералов. Эта суспен­зия наполнена более крупными частицами кварца 2 и агрегированными, не распустившимися в воде кусоч­ками глины, которые являются как бы «заполнителями» этой суспензии.

Во время сушки, по мере испарения из сырца влаги, зерна заполнителя сближаются между собой, контактируясь в отдельных точках и гранях, и образуют таким образом скелет высушенного изделия. Суспензия, высыхая, осаждает на скелете свою коллоидную фракцию. Таким образом, зерна заполнителя оказываются покры­тыми сплошной «обмазкой» 3 из коллоидной фракции глины (рис. 103, б). Эта обмазка является наиболее легкоплавкой частью всей керамической массы, так как в ее составе находятся растворимые соли, имеющие на­иболее низкие эвтектические температуры. Важным

в данном случае является и то обстоятельство, что при незначительной общей концентрации этих солей в кера­мической массе местная концентрация их на контактных поверхностях отдельных зерен может достигать сущест­венной величины. По мере нагревания сырца при дости­жении эвтектических температур эта обмазка плавится, образуя стекловидную фазу 4, которая цементирует кон­тактные поверхности отдельных зерен. Кроме того, в образовавшемся жидком расплаве частично растворя­ются поверхностные слои зерен наполнителя, образуя пересыщенные растворы, из которых выкристаллизовы­ваются новые минералообразования, цементирующие скелет в виде кристаллических сростков (рис. 103,в). Жидкая фаза, образующаяся на контактных поверхнос­тях, затекает в трещины и поры и стекает к поверхно­стям частиц, не пришедших еще в контакт, увеличивая тем самым общую величину контактной поверхности.

Очевидно, что количество, состав и состояние жидкой фазы во многом определяют свойства обожженного керамического изделия аналогично тому, как в обычном строительном бетоне его свойства зависят от свойств заполнителя и цементного камня. Так, например, при по­вышенной вязкости и малой подвижности жидкой фазы затрудняются ее перемещение и цементация еще не скле­енных поверхностей, что снижает прочность изделия. На­пряженное состояние стекловидной фазы, аналогично неотожженному стеклу, повышает хрупкость керамиче­ского изделия.

По-иному развивается процесс формирования череп­ка в керамическом изделии полусухого прессования. Его можно представить себе следующим образом. В массе глиняного порошка, поступающего на прессование, име­ются разнородные по влажности агрегированные глиня­ные частицы соответственно различной плотности и раз­личной твердости. Сами агрегированные частицы гли­няного порошка также неоднородны по твердости, так как наряду с пластичной увлажненной массой глинооб-разующих минералов в них содержатся и более крупные зерна тощего материала — главным образом зерна кварца.

В процессе прессования сырца сначала сближаются отдельные агрегированные частицы глины, затем насту­пает их деформация, а в последней стадии прессования более твердые частицы глины вдавливаются в более мяг­кие. Более сухие частицы глины проникают в мягкие увлажненные частицы. Точно так же и твердые зерна кварца вдавливаются в более мягкие агрегированные частицы глины. Возникающие при этом большие силы трения обусловливают прочное сцепление отдельных глиняных частиц в единый агрегированный сросток. Однако в нем отдельные частицы глины все же имеют между собой поверхности раздела, что коренным образом отличает эту структуру от структуры сырца пластического формования, имеющего сплошную массу «коллоидального вяжущего». При полусухом прессова­нии «массив» сырца образуется механическим сближе­нием отдельных зерен керамического порошка, в кото­ром каждое зерно имеет структуру, аналогичную пла­стичному тесту, а в сырце между ними остаются суще­ствовать поверхности раздела, несмотря на кажущееся сильное взаимодействие между зернами порошка при его прессовании.

В сырце полусухого прессования существенно изменяется роль коллоидной фракции. Она действует глав­ным образом не на контактных поверхностях частиц, а внутри самих частиц и агрегирует первичные зерна минералов в глинистую частицу, а не цементирует спрес­сованные частицы друг с другом.

При таком размещении коллоидной фракции жидкая фаза при обжиге развивается в первую очередь не на контактных поверхностях глиняных агрегатов, а внутри их. На контактных поверхностях глинистых агрегатов возникает относительно небольшое количество жидкой фазы. Оно не обеспечивает сплошной цементации кон-

Рис. 104. Схема структуры обожженного черепка полусу­хого прессования

1 — глинистые агрегаты; 2—жид­кая фаза, цементирующая гли­нистые агрегаты контактным спеканием

тактных поверхностей. Цементация носит в этом слу­чае характер контактного спекания аналогично «точеч­ной сварке» (рис. 104).' Этим объясняется пониженная сопротивляемость изделий полусухого прессования из­гибу.

Ослаблению контактов между спрессованными гли­нистыми агрегатами способствует и своеобразный харак­тер усадки в сырце полусухого прессования. Это своеоб­разие заключается в том, что в сырце полусухого прес­сования каждая частица глины будет претерпевать усадку локально и вследствие этого сокращаться в раз­мерах будет не весь массив сырца, а в отдельности каж­дая частица, отодвигаясь от соседней, вызывая появле­ние напряжений и трещин на поверхностях раздела спрессованных глиняных частиц. Для заполнения этих трещин жидкой фазой необходимо увеличенное ее коли­чество, которое возможно получить лишь за счет повы­шения температуры обжига.

Таким образом, своеобразие структуры и механизма формирования керамического черепка полусухого прес­сования обусловливает его пониженное сопротивление изгибу, повышенную водо- и газопроницаемость, необ­ходимость более высоких температур обжига и в связи с этим применения керамических масс с большим интер­валом спекания. Создание восстановительной среды как в теле обжигаемого кирпича (запрессовкой угля в сы­рец), так и в печном пространстве в последней стадии обжига имеет для интенсификации процессов спекания при обжиге кирпича полусухого прессования еще боль­шее значение, чем при обжиге изделий пластического формования.

3.5. Resume

Сушильно-помольная технология подготовки пресс-порошка не обеспечила получения высокого качества кирпича полусухого прессования, и поэтому строитель­ство новых кирпичных заводов полусухого прессования было прекращено. В настоящее время в связи с резким улучшением технологических свойств пресс-порошка, по­лучаемого в распылительных сушилках, новые заводы полусухого прессования кирпича строятся по шликерной технологии подготовки пресс-порошка. На этих заводах будут вырабатывать преимущественно высокопрочный кирпич, необходимый главным образом для несущих стен многоэтажных зданий.

За рубежом появились прессы для изготовления спо­собом полусухого прессования укрупненных пятистен­ных камней с пустотностью до 50% и размерами, соот­ветствующими восьми стандартным кирпичам, ис­пользование которых может расширить область применения этого способа.

Характеристики

Список файлов ВКР