содержание   ..  30  31  32  33  34  35  36  37  38  39  40  ..

ГЛАВА 6. ФОРМОВАНИЕ ИЗДЕЛИЙ



Назначение формования, прессования и литья — придать полуфабрикату определенные форму, размер, плотность и необходимую прочность.

В производстве керамических изделий используют различные способы изготовления (рис. 41). Выбор того или иного способа зависит от вида изделий, их сложности, свойств массы и др.


1.

Формование изделий из пластичных масс в производстве фарфора и фаянса

Формование изделий из пластичных масс в производстве бытовой керамики является основным (94— 96% общего выпуска). Оно также широко используется в технологии строительной керамики, химически стойких изделий.

Несмотря на то, что процессы формования изделий бытового назначения наиболее механизированы и автоматизированы, трудоемкость формования плоских изделий составляет еще 16—22% общих затрат, необходимых на их изготовление, а полых изделий — еще больше (включая подвялку, оправку и приставку деталей).

Преимущество пластического формования перед другими способами заключается в возможности формования изделий различного размера, имеющих форму тел вращения, на относительно несложном, но производительном оборудовании. При пластическом формовании изделий наиболее полно используются ценные свойства керамических масс— пластичность и формовочная способность.

Пластическое формование основано на явлении пластической деформации керамической массы под воздействием внешних сил (давления ролика или шаблона). Непременное условие пластического формования — использование достаточно вязких масс, у которых сумма сил внутреннего сцепления (когезия) больше суммы сил сцепления с рабочей поверхностью формующего оборудования (адгезия), а коэффициент внутреннего трения больше коэффициента внешнего трения.

Существенным недостатком пластического формирования является то, что масса, сжимаемая с двух сторон поверхностями формы и формующей головки, устремляется в свободное пространство, приобретая анизотропную текстуру. При таких условиях формования

плотность и напряжение по всему обрабатываемому объему массы будут различны. Максимальные значения напряжений будут наблюдаться у рабочих поверхностей, минимальные — на границе массы и свободного пространства. В этих зонах возникают упругие деформации без разрушения структуры, сохраняющей дефекты, приобретенные на предыдущих операциях (обезвоживание на фильтр-прессах, вакуумирование), что может вызвать деформацию изделий.

Параметры формования, формовочная способность массы регулируются корректировкой ее состава. При содержании в массе глинистых материалов в количестве, большем оптимального, условия формования изделий ухудшаются в результате повышения прилипаемо-сти массы, так как изменение усилий, затрачиваемых на пластическую деформацию массы, пропорционально относительному изменению ее прилипаемости (рис. 42).

На качество формования изделий большое влияние оказывает величина окружной скорости различных точек изделия в процессе его формования. Оптимальные окружные скорости в точках изделий, максимально удаленных от оси вращения при формовании, не должны превышать для тарелок — 5, для блюдец — 4,15 м/с.

Для различных по составу масс требуется вполне определенная влажность, частота оборотов шпинделя, формующей головки и температура нагревания головки (табл. 7).
 

Рис. 41. Способы изготовления изделий

Рис. 42. Зависимость сопротивления деформирующим усилиям и прилипаемости от влажности масс
1 — тощая фарфоровая; 2— нормальная фарфоровая; 3— пластичная фарфоровая; 4 — очень пластичная фарфоровая; 5— тощая фаянсовая; 6— нормальная фаянсовая; 7 — жирная фаянсовая; 8 — сопротивление деформирующему усилию; Δ — прилипаемость

 

Таблица 7 ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ ФОРМОВАНИЯ

                                                               Влажность массы, %

Для масс с низкой влажностью необходима повышенная частота вращения шпинделей. Слишком высокая частота вращения вызывает появление дефекта «жмотин» на внутренней поверхности тарелок. Оптимальная разность частот вращения шаблона (ролика) и шпинделя 0,8—1,2 с^-1. При меньшей разности возможно прилипание массы к шаблону, при большей — рыхлость наружной поверхности.
Формующие ролики снабжены электрообогревателем, обеспечивающим их нагрев в пределах 105—140° С. Ролики из гидрофобных материалов (фторопласта, полиэтилена) нагрева не требуют. Более высокая температура нагревания формующей головки может быть причиной рыхлости наружной поверхности изделия, тогда как низкая (менее 90° С) вызывает прилипание пласта к поверхности формующей головки.

Использование формовочных роликов позволяет формовать тонкостенные полые изделия, повышает их устойчивость к деформациям при обжиге и просвечиваемость, а также уменьшает возможность образования неровностей на поверхности. При формовании роликом производительность труда повышается на 30%. В производстве тарелок с помощью роликовой головки продолжительность сушки уменьшается на 10—15% в результате использования массы меньшей влажности.

Различные шаблоны и профильные ролики по-разному действуют на формуемую массу. Шаблон простой воздействует на массу по контуру формуемого изделия, одновременно уплотняя и разравнивая (срезая) излишек массы. Главное усилие затрачивается на срезание излишка массы и незначительное — на уплотнение ее (рис. 43, а). Для получения гладкой поверхности при недостаточном уплотнении массы необходимо, чтобы влажность ее была равна 23—25%, а заготовка в процессе формования увлажнялась водой.

Использование утолщенных шаблонов (рис. 43, б) улучшает условия формования, так как при этом достигается большое уплотнение массы и меньшие усилия затрачиваются на срезание ее излишка. Влажность заготовки может быть снижена на 1,5—2%, исключается увлажнение заготовки при формовании. Наибольшее уплотнение массы достигается при раскатывании ее в процессе формования профильным роликом (рис. 43, в). Увлажнение пласта не требуется, так как ролики оборудованы электронагревателями. Использование профильных роликов позволяет изготовить изделия любого вида при высоком качестве формования (рис. 44).

.Правильный выбор размера заготовок способствует повышению качества формования и снижает расход массы. Для тарелок диаметром 200—240 мм рекомендуются заготовки диаметром 120—130 мм, а для тарелок диаметром 150—175 мм и блюдец —80 мм.

Рис. 43. Схема воздействия на массу формующим инструментом
а — тонким (7—10 мм) шаблоном; б — утолщенным (20—30 мм) шаблоном;
в — профильным роликом

Рис. 44. Профильные ролики для формования
а — г — чашки; д — е — кружки и стаканы; ж — пиалы и полоскательницы; з, и — чайники и сахарницы

Рис. 45. Схема формования плоских изделий роликовым шаблоном
1 — гипсовая форма; 2 — масса; 3 — ролик; 4 — нагревательные элементы

Рис. 46. Последовательность операций при пластическом формовании изделий

Для формования плоских фарфоровых и фаянсовых изделий широко используют полуавтоматы ПТ-5 и ПТ-6. Эти полуавтоматы отличает одностадийность формования плоских изделий обогреваемым роликом вместо шаблонов. Электроподогрев осуществляется нихромовыми спиралями, уложенными в пазах диска в керамической изоляции, (рис. 45). На базе указанных полуавтоматов созданы новые полуавтоматы более совершенных конструкций: АСФ-05, АСФ-06, АСФ-07, АСФ-08, а для формования полых изделий —роторные полуавтоматы ФАП-18 и ФАП-22.

Полуавтомат АСФ-07 предназначен для формования плоских изделий (тарелок диаметром 240 мм) и является усовершенствованной моделью полуавтомата ПТ-6.

Уникальные роторные полуавтоматы ФАП-18 и ФАП-22 для формования полых изделий — двухшпиндельные, снабженные роликовыми шаблонами из фторопласта. Формование изделий производится одновременно на двух позициях при повороте восьмигнездного стола на 1,8 радиана. Цикл формования 10 с. Для формования крышек чайников и сахарниц используют полуавтомат ФАК-19 производительностью до 12 тыс. изделий в час.

Для формования чашек также используют одношпиндельные полуавтоматы типа К/ДВеД1 и К/ДВеД («Тюрингия», ГДР) производительностью 300—900 чашек в час и более совершенные модели K/TISA производительностью 1,2—1,6 тыс. чашек в час, а для формования тарелок — полуавтоматы типов К/ДТеДь K/flSA производительностью 300—650 шт. в час. Полуавтоматы комплектуются с сушилками и составляют основу поточных линий. На заводах для формования изделий также используют полуавтоматы фирм «Нетчш», «Дорст», «Цейдлер» (ФРГ), «Сервис Инжи-нирс» (Англия) и др.

Новый метод пластического прессования изделий разработан фирмой «Рам» (США). По этому методу изготовляют хозяйственный фарфор и полуфарфор, электрофарфор, химический фарфор и другие изделия. Для формования используют гидравлический пресс мощностью 90 т с удельным давлением прессования 20,7 МПа/см2 и скоростью прессования 0,02 м/с. Метод обеспечивает высокое качество изделий и снижает отходы на всех последующих стадиях производства.

Последовательность технологических операций пластического формования в зависимости от вида изделий приведена на рис. 46, а операций при формовании тарелок на полуавтомате при агрегатном способе производства и на механизированных линиях — соответственно на рис. 47 и 48.

Производительность линии при ее работе по I варианту 1200 изделий в час при расходе электроэнергии до 80 кВт-ч, горячего (70—95° С) воздуха — 60— 65 тыс. м3/ч и продолжительности одностадийной сушки около 30 мин. При двухстадийной сушке температура теплоносителя в первой сушилке равна 60—70° С, во второй 105—110° С.

Последовательность операций при изготовлении чашек и кружек на автоматизированных линиях приведена на рис. 49.

Влажность корпусов чашек и кружек после первой сушки 14—16%, после второй —не более 2%. В зависимости от условий сушки (одно- или двухстадийная) изделия, подвяленные до 12—18% или высушенные до

2—5% влажности, оправляют и приставляют к ним детали (ручки, носики).

Рис. 47. Последовательность формования тарелок при агрегатном способе производства

Рис. 48. Последовательность формования тарелок на механизированных линиях

Рис. 49. Последовательность изготовления чашек и кружек на автоматизированных линиях
 

содержание   ..  30  31  32  33  34  35  36  37  38  39  40  ..