ВИЗНАЧЕННЯ ОПТИМАЛЬНОЇ ФОРМУВАЛЬНОЇ ВОЛОГОСТІ КЕРАМІЧНИХ МАС ЗА ЇХ ПЛАСТИЧНОЮ МІЦНІСТЮ

Пластична міцність структури керамічної маси, визначена будь-яким з наведених вище методів (див. лабораторну роботу 1), являє собою ту максимальну механічну напругу, яку здатна витримувати маса без порушення її суцільності. Пластична міцність мас залежить від їх шихтового складу, умов підготовки, вологості та інших чинників. У конкретних виробництвах, коли умови приготування мас та їх шихтовий склад є незмінними, особливий практичний інтерес являє взаємозв’язок між пластичною міцністю мас та їх вологістю. Визначення такого взаємозв’язку дозволяє оптимізувати формувальну вологість керамічних мас та їх формувальні властивості.

За П. О. Ребіндером, визначення оптимальної формувальної вологос-ті дослідної маси W_ф (або вологості маси в «робочому стані») проводять з використанням графічної залежності пластичної міцності Р_m від вологості W, поданої в абсолютних або відносних одиницях (рис. 2.1).

Рисунок 2.1 – Загальний вигляд графічної залежності пластичної міцності маси від її вологості

Згідно з дослідженнями, наведеними в роботі [2], встановлено, що криві Р_m = f (W) в межах Р_m = (3÷30)·10^–2 МПа можуть бути подані двома прямолінійними ділянками, які мають різні нахили до осі W та з’єднуються між собою плавною кривою (рис. 2.1). Перша прямолінійна ділянка починається, коли пластична міцність маси стає більшою за
(6÷11)·10^–2 МПа. На цій ділянці дисперсна система містить переважно зв’язану воду. При цьому кількість води дифузних шарів обмінних іонів є недостатньою для повного розвитку гідратних оболонок глинистих часток. Іммобілізована вода може бути присутня лише на окремих ділянках системи. При переході на другу ділянку, що розташована нижче значень
Р_m = (6÷11)·10^–2 МПа, у масі відбувається повний розвиток гідратних оболонок. Маса набуває так званого «робочого стану» і найяскравіше вира-жених механічних властивостей гранично концентрованої суспензії. В масі повністю завершується процес самовільного диспергування часток. Число контактів, у яких діють сили Ван-дер-Ваальса (молекулярні сили взаємодії між частинками), сягає свого максимального значення. Одночасно повний розвиток гідратних оболонок покращує деформаційні властивості маси.

Подальше збільшення вологовмісту маси, що веде за собою значну кількість іммобілізованої структурою вільної води, призводить до різкої зміни властивостей маси. Послаблюються молекулярні сили взаємодії між часточками, маса поступово переходить у розбавлену суспензію, втрачає зв’язність і перестає формуватися. Звідси виходить, що оптимальною формувальною вологістю є вологість робочого стану керамічних мас. Вона може бути визначена з графіка Р_m = f (W) як точка переходу першої прямої ділянки у плавну криву, що з’єднує першу ділянку з другою.

Здатність до пластичного формування керамічних мас (наприклад, на стрічкових пресах) можна оцінити за кутом нахилу β верхньої прямо-лінійної ділянки кривої Р_m = f (W) до осі абсцис, оскільки цей критерій демонструє тісний взаємозв’язок із дисперсністю глинистих матеріалів, що є одним із факторів, який обумовлює їх пластичність. Приклади залеж-ностей Р_m = f (W) для різних глинистих матеріалів показані на рис. 2.2. Зміна характеру кривих свідчить про те, що із збільшенням дисперсності гли-нистого матеріалу та підвищенням його пластичності кут β збільшується. Значний емпіричний досвід свідчить про те, що придатними для пластич-ного формування на стрічкових пресах є такі маси, для яких ctg β ≥ 2.

Маси, що характеризуються значенням ctg β < 2, не слід використовувати для формування на стрічкових пресах, оскільки вони погано формуються або не формуються зовсім.

Мета лабораторної роботи – отримання студентами практичних навичок визначення оптимальної формувальної вологості керамічних мас за їх пластичною міцністю.

Обладнання та матеріали: глина, фарфорова ступка, сито з сіткою № 05, мірний циліндр з водою, ваги, конічний пластометр КП–4.

Рисунок 2.2 – Залежність пластичної міцності від вологості матеріалу:

1 – льос золотоноський; 2 – глина саблинська; 3 – глина фрунзенська;
4 – глина новошвейцарська; 5 – глина дружківська; 6 – бентоніт черкаський

Поиск по сайту: