Вивчення впливу концентрації органовмісних відходів на параметри пластичного формування модельних зразків у лабораторному екструдері

Мета роботи: набути навички та уміння машинного методу пластичного формування модельних зразків стінової кераміки та визначення раціональних параметрів процесу формування.

Основні теоретичні відомості

Спосіб пластичного формування заснований на властивості пластичності глинистих мас - здатності змінювати свою форму під дією прикладеного навантаження без тріщин і розривів і зберігати її після зняття навантаження. При збільшенні навантаження відбувається зсув шарів, утворених частками глини, але контакт між частками не переривається через швидке відновлення порушених зв'язків, що обумовлено наявністю водних прошарків структурованої води між пакетами пластинчастих часток глиноутворюючих матеріалів, які при додатку навантаження забезпечують ковзання часток відносно одне одного.

Найпоширенішим типом машин для формування виробів пластичним способом є горизонтальні стрічкові вакуумні преси.

Вакуумний прес працює в такий спосіб: маса, що завантажується, підхоплюється лопатями шнека глиномішалки, трохи проминається ними, при необхідності воложиться водою або парою й подається до вихідного кінця, до якого наглухо прикріплений чавунний конічний корпус. Там маса захоплюється гвинтовою лопатою, ущільнюється і проштовхується через кільцевий отвір у вакуум-камеру. У вакуум-камері маса розрізається ножами на дрібні смужки, що сприяє більшу повному звільненню від повітря. Ці шматочки проштовхуються у простір між витками шнекового валу, який знаходиться у голівці преса. Тут відбувається попереднє ущільнення маси, яке збільшується та досягає свого найбільшого значення у конусній частині головки преса. З конусної частини глиниста маса під тиском потрапляє у мундштук, з якого виходить увиглядісуцільного брусу певного перетину, який розрізається за допомогою спеціального різального апарату на окремі частини заданого розміру. Необхідне розрідження у вакуум-камері преса повинне становити 4-6 КПа. Тиск пресування для одержання сирцю необхідної міцності залежно від складу маси і вологості може становити від 0,8 до 1,6 МПа.

Головка преса повинна бути певної довжини. Практично ця довжина коливається від 150 до 200 мм, причому нижня межа найбільш придатна для формування виробів із пластичних глин, а верхній - для формування виробів із глини з малою сполучною здатністю. Перетин голівки поступово зменшується й із круглого здобуває прямокутний обрис. Для запобігання браку у вигляді звили в голівці безпосередньо перед мундштуком можуть установлюватися спеціальні ножі - звилерізи.

Найбільш поширені недоліки процесу машинного формування зображені на рис. 1-6. До них відносяться: пряма тріщина в центрі бруса (рис.1); S- подібна тріщина, що поділяє брус навпіл по малому його перетину (рис.2); мала S-подібна тріщина в центрі бруса (рис.3); еліпсоподібна тріщина по перетину бруса («звиль», рис.4); порушення кутів бруса («драконів зуб», рис.5); розшарування по всьому об'єму маси (рис.6).

 

Рисунок 1 -Пряма тріщина Рисунок 2 -S - подібна тріщина

в центрі бруса в центрі бруса

 

 

 

Рисунок 3. – мала S – подібна Рисунок 4. – еліпсоподібна

тріщина в центрі бруса тріщина по перетину бруса («звиль»)

 

 

 

Рисунок 5. – порушення кутів бруса Рисунок 6. – розшарування по

всьому («драконів зуб») об’єму маси

Методика виконання роботи

Виготовлення зразків містить у собі послідовно операції дозування компонентів, зволоження маси, переробки пластичної маси, формування зразків, сушіння й випалу.

Лабораторні випробування проводяться одночасно як для глин у чистому виді, так й у композиції з добавками (використовуються маси підготовлені в попередній роботі).

Спочатку компоненти змішуються в сухому вигляді в процентному співвідношенні. Потім отримана шихта зволожується до одержання робочого тіста нормальної густоти. Воду в шихту зручно вводити в кілька прийомів, розприскуючи її окремими, порціями. Після зволоження всю масу збивають у щільну грудку й залишають на вилежування (гомогенізацію) в ексикаторі.

Після вилежування попередньо переробленої й зволоженої маси поліпшуються її сушильні властивості, підвищується міцність виробу не менш ніж на 20-30%. Тривалість вилежування визначається з урахуванням хіміко-мінералогічного складу вихідної сировини, видом виробу, параметрів середовища, у якому здійснюється вилежування й повинне становити не менш 6-7 діб.

Формування зразків здійснювалося на лабораторному стрічковому пресі (див. рис. 7). Збільшенням вологості маси полегшується формування, зростає її пластичність, практично не змінюється коефіцієнт внутрішнього тертя, але знижується сирцева міцність зразків. Тиск формування в лабораторному пресі становить 0,8-1 МПа, а глибина вакууму – 0,4-0,8 КПа та залежить від ущільнення маси.

Рисунок 7. – Лабораторний шнековий прес

1 – бункер завантаження-ущільнення сировини; 2 – змішувач; 3 – вакуумна камера;

4 – шланг до вакуумного насосу; 5 – головка пресу; 6 – конусна (ущільнююча) частина головки; 7 – мундштук конусної голівки; 8 – електричний привід; 9 ­ редуктор; 10 – коробка передач; 11 – Ручка перемикання передач (16, 18, 21 об/хв.); 12 – передача обертання на вал змішувача; 13 – вал привода шнека преса.

При формуванні зразків необхідно стежити за рівномірним заповненням й ущільненням маси в пресі. З кожної шихти формували необхідну кількість зразків, які використовували для визначення межі міцності при стиску, об'ємної ваги й по 5 шт. – для визначення морозостійкості, водопоглинання. На відформованих зразках ставили номер шихти й порядковий номер зразка. Тріщини або інші дефекти, що утворилися при формуванні аналізують з відповідним записом у робочому журналі.

По закінченню роботи складається протокол роботи в якому наводяться вихідні дані до роботи; склад керамічних мас; їх вологовміст; пластичність. Фіксуються фактичні дані по швидкості формування (16, 18, 21 об/хв.), розрідженню у вакуумній камері, якості процесу формування з описом видів браку, якщо вони спостерігаються.

Контрольні питання

1. З яких систем складається екструдер?

2. Які види пластичного формування використовуються у виробництві стінової кераміки?

3. Описати механізм ущільнення маси в екструдері?

4. Основні види браку виробів пластичного формування та на якій стадії технологічного процесу вони проявляються?

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА 3