Сухое (полусухое) формование в технологии строительных материалов. Аппараты для сухого формования

                                Федеральное агентство по образованию РФ

Пермский национальный исследовательский политехнический  университет

Кафедра строительные материалы  и спецтехнологии

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Реферат

 

по предмету: Процессы и Аппараты в технологии строительных материалов

        на тему: Сухое (полусухое) формование в технологии строительных материалов. Аппараты для сухого формования.

 

 

 

 

 

Выполнил: Филиппов Р. И.  

ПСКз09-02

                                                                    Проверил: Баталин Б. С. 

 

 

 

 

 

 

                                               

 

                                                    Пермь 2012

Содержание

 

1. Введение………………………………………………………3 стр.

2. Общая схема технологических  этапов производства………4 стр.

3. Формование изделий……………………………………….....5 стр.  

4. Аппараты (прессы) для  сухого и полусухого формования 10-12 стр.

5. Список литературы…………………………………………...13 стр.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

    Слово «керамика» произошло от греческого «Keramos», что означает «глина». «Керамика» обозначает изделия из смесей глин, песка и других природных материалов. После приготовления смеси придается нужная форма, после чего заготовки обжигаются при высокой температуре. Керамика - это и один из самых современных и передовых материалов, специальные керамические материалы получают все более широкое распространение в строительстве, электронной промышленности, машиностроении, ядерной энергетике. Керамика также один из самых древних отделочных материалов.

В каждой стране, в каждой культуре существовали свои особые гончарные массы, техники глазурования и росписи. Производство керамических изделий из обожженной цветной глины с крупнопористым черепком, покрытых глазурью, существовало уже несколько тысячелетий назад в Египте, Вавилоне и других странах Древнего Востока. В средневековье данная техника проникла из стран Средней, Центральной и Передней Азии в Европу.

Египтяне раньше других народов средиземного бассейна развили  свою керамику. Одним из древнейших производств в Египте было гончарное: глиняные горшки из грубой, плохо перемешенной глины.

Древнейшие египетские кирпичи, желтого цвета, найдены  в пирамидах Мемфиса; они высушены на солнце, но все-таки хорошо сохранились. Кроме них, были черные кирпичи из смеси глины с рубленой соломой. Обоженые кирпичи появились около 2800 лет до нашей эры. Позднее на кирпичах для пирамид выдавливалось рельефом имя фараона посредством деревянного штампа. Цвет керамики зависел от сорта глины, облицовки (ангоба) и обжига. Для ее изготовления употребляли глину в основном двух сортов: коричнево-серого цвета с довольно большим количеством примесей (органических, железистых и песка), которая при обжиге приобретала коричнево-красный цвет, и серую известковую почти без органических примесей, приобретающую после обжига разные оттенки серого цвета, бурую и желтоватую окраску. Первый сорт глины встречается повсюду в долине и Дельте Нила, второй - лишь в немногих местах, прежде всего в современных центрах гончарного производства - в Кенне и Белласе.

 

 

 

Общая схема технологических этапов производства

 

    Несмотря на обширный ассортимент керамических изделий, разнообразие их форм, физико-механических свойств и видов сырьевого материала, основные этапы производства керамических изделий являются общими и состоят из следующих операций:

- Добыча сырьевых материалов;

- Подготовка сырьевой массы;

- Формования изделий (сырца);

- Сушка сырца;

- Обжиг изделий;

- Обработка изделий  (обрезка, глазурования и пр.) и  упаковка.

   Заводы по производству керамических материалов, как правило, строят вблизи месторождения глины, и карьер является составной частью завода. Разработку (добычу) сырья осуществляют на карьерах открытым способом — экскаваторами. Транспортировку сырья от карьера к заводу производят автосамосвалами, вагонетками или транспортерами при небольшой удаленности карьера от цеха формовки.

   Подготовка сырьевых материалов состоит из разрушения природной структуры глины, удаления или измельчения крупных включений, смешения глины с добавками и увлажнения до получения удобоформуемой глиняной массы.

Подготовка массы заключается в обогащении, дроблении, тонком помоле материалов, увлажнении и перемешивании массы. Подготовленные материалы керамической массы тщательно смешивают.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Формование  изделий

 

   Одной из важнейших операций при изготовлении керамических изделий является формование. Способы изготовления, а соответственно и применяемое оборудование во многом определяются формовочными свойствами сырьевой смеси и, прежде всего, пластичностью. Последняя во многом зависит от количества воды, содержащейся в формовочной смеси. В зависимости от влажности формовочной массы способы подразделяются на сухой, полусухой, пластический и литьевой (шликерный).

 

- Сухое и полусухое  формование.

При сухом способе пресс-порошок  имеет влажность 2... 6 %. При такой влажности необходимо использование мощного прессового оборудования. С этой целью используют механические или гидравлические прессы, развивающие давление свыше 40 МПа.

Самыми распространенными считаются  механические коленно-рычажные прессы, которые производят до 10 тысяч кирпичей в час. Гидростатический метод прессования (давление передается жидкостью через резиновую пресс-форму) в настоящее время внедряется на производстве и позволит формовке более сложных по форме изделий.

При гидростатическом прессовании  порошок металла, помещенный в эластичную оболочку (из резины или другого  полимерного материала), подвергается всестороннему сжатию с помощью  жидкости, подаваемой под давлением  в рабочую камеру. При гидростатическом прессовании нет трения порошка о стенки пресс-формы, что обеспечивает равномерную плотность спрессованной заготовки. Таким прессованием формуют заготовки цилиндрической или прямоугольной формы (сутунки для проката), а также трубки и изделия более сложной формы. Нужную геометрическую форму получают, помещая эластичную оболочку в стальные обоймы.

    Гидростатическим прессованием вольфрамовых и молибденовых порошков получают заготовки с пористостью 30 - 35 % при удельных давлениях 200 - 250 МПа, массой до нескольких сот килограммов.

Указанным способом изготавливают  плотные керамические изделия: плитку для полов, некоторые виды кирпича, изделия из фаянса и фарфора.

    Полусухой способ предусматривает использование рабочих смесей с влажностью 8... 12%. Этот способ подготовки формовочной массы предусматривает последовательное выполнение следующих операций: добычи глины, грубого измельчения ее, сушки глины, помола и отделения грубых фракций, смешивания глины и отощающих материалов, увлажнения. Грубое измельчение осуществляют в стругачах, зубчатых или дезинтегральных вальцах. Затем глину сушат в прямоточном сушильном барабане до влажности На 1 ... 2 % меньше той, при которой формуют изделия. В зависимости от влажности глины температуру газов на входе в барабан поддерживают 600 . . . 800 ° С, на выходе — ПО . . . 120 ° С. Высушенную глину измельчают в дезинтеграторах, а также на бегунах сухого помола. Наиболее производительными и экономичными из них являются дезинтеграторы и центробежные мельницы. Крупные фракции глины отделяют на вибрационных ситах и воздушных сепараторах и возвращают на повторное измельчение. Наиболее экономично совмещение процессов сушки и измельчения глины на одном аппарате, например в шахтной мельнице. Поток горячих газов подхватывает мелкие частицы материала и транспортирует их в циклоны. Крупные частицы возвращаются самотеком в мельницу. Процесс легко поддается автоматизации и позволяет получать порошок любой заданной дисперсности и влажности.

Увлажнение порошка  для придания ему влажности, оптимальной  для прессования, осуществляют при  перемешивании смеси в двухзальном  лопастном смесителе путем подачи в него воды или пара.

По этому способу  изготавливается кирпич, фасонные изделия, плитка.

    А также полусухой и сухой способы формования дают возможность использовать малопластичные глины, что расширяет сырьевую базу производства и позволяет в этом случае избежать сушки сырца. Операция сушки является длительной, сушка сырца требует больших производственных площадей, значительного расхода топлива, и крупных трудовых затрат. Кроме того, при сушке часто ухудшается правильность формы и размеров изделия и возникают трещины в сырце. Поэтому полусухой и сухой способы формования имеют ряд преимуществ перед пластическим методом.

Упрощенная схема формования этим способом показана на (рис. 1.) Прессование производится в пресс-форме 1, куда из бункера 2 с помощью каретки 3 переносится порция пресс-порошка (рис. 1а). Одновременно при движении вправо каретка сталкивает отформованный сырец 6 (рис. 1в) на приемное устройство (на рисунке не показано). При обратном движении каретки (влево) нижний штамп 4 опускается и пресс-порошок заполняет пресс-форму (рис. 1а). После этого опускается и входит в пресс-форму верхний штамп 5, производя предварительное уплотнение массы при давлении около 2 МПа, в результате чего ее объем уменьшается на 30-35 % (рис. 1б). Дальнейшее прессование производится нижним штампом в две ступени. На первой ступени создается давление около 9 МПа. После этого нижний штамп опускается вниз, давая выход отжатому из прессуемой массы воздуху. Если этого не делать, то воздух, расширяясь после снятия давления, разрыхлит отформованное изделие. Окончательное прессование производится при давлении около 30 МПа.

 

Рис. 1. Полусухое прессование кирпича

 

- Пластическое формование.

Наиболее экономичным и распространенным является способ пластического формования при влажности массы 18 ... 24%.

Подготовленная глиняная масса поступает в формующий пресс, чаще всего в ленточный обычный или снабженный вакуум-камерой

Основной механизм, используемый в этом случае, — ленточный пресс. (Рис. 2.) Шнек-вал пресса с переменным шагом лопастей перемешивает массу, одновременно ее уплотняя к выходному отверстию. Вакуумирование на последней стадии прессования позволяет дополнительно уплотнить массу. Выходное отверстие пресса — мундштук обеспечивает получение непрерывного глиняного бруса необходимых геометрических размеров . Форма мундштука и его размеры определяют вид выпускаемых изделий: кирпич, камни, плитки, черепица, трубы, фасонные изделия. Установленные перед мундштуком пустотообразователи позволяют формовать дырчатые изделия, со щелевыми пустотами и т.д. После формования глиняный брус разрезается на изделия необходимых размеров.

 Рис. 2. Ленточный            вакуум- пресс:

 

     1 - шнековый вал;

 

     2 - прессовая головка;

 

     3 – мундштук;

 

     4 - глиняный брус;

 

                                                                         5 - крыльчатка;

 

                                                                         6 - вакуум-камера;

 

                                                                         7 - решетка;

 

                                                                         8 – глиномялка

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

- Литьевое (шликерное)  формование

 

Литьевым способом изготавливают  керамические изделия сложной геометрической формы: сантехнические изделия (раковины, унитазы, писсуары и т.д.), некоторые  декоративные изделия, плитку для внутренней отделки помещений. Компоненты рабочей смеси тщательно размешивают, дозируют, перемешивают с водой. Влажность массы в этом случае от 40 до 60%. Подготовленная таким образом однородная масса выливается в гипсовые формы. Развитая микропористая структура гипсового камня обуславливает удаление части воды в пристеночных слоях. В результате в зависимости от времени достигается необходимая толщина уплотненного слоя. Избыток смеси после этого удаляется. После сушки отдельные элементы монтируются. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Аппараты (прессы) для сухова и полусухова формования

- Механический коленно-рычажного  пресс

Пресс включает двигатель, механические передачи, вертикально  ориентированную пресс-форму, шарнирно-рычажный механизм, связанный с коленчатым валом, приводящим в движение основной шатун упомянутого шарнирно-рычажного механизма. Основной шатун шарнирно соединен с коромыслом (верхним рычагом) и прессующим шатуном (нижним рычагом), связанным с ползуном, на котором смонтирован верхний прессующий инструмент, причем соединение основного шатуна и с коромыслом и с прессующим шатуном выполнено в одном шарнире. Шарнирно-рычажный механизм пресса выполняет только одну функцию - прессование (сжатие) порошковой массы, после завершения которой ползун с прессующим инструментом начинает перемещаться обратно вверх, а выталкивание готового изделия-сырца из рабочей камеры осуществляет другой механизм и через входную горловину рабочей камеры. Такая технологическая схема прессования характерна для вертикального расположения рабочей камеры (пресс-формы) и прессующего поршня, при котором основной шатун шарнирно-рычажного механизма в одном шарнире соединен и с коромыслом и с прессующим шатуном.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

- Гидравлический пресс.

Он служит для прессования, главным образом, сухих масс, влажность которых составляет 6—7% (половые плитки и др.).

 

 

Рис. 3. Оборудования для  формования

а — гидравлический пресс, б — фрикционный пресс

При выдвижении поршня 1 (рис. 3а) и находящейся на нем формы 2 и штампа 3 последний прижимается к упору 4. Вначале создают малое давление для удаления воздуха из порошковой массы, а затем — окончательное, т. е высокое давление.

- Фрикционный пресс.

Такой пресс (рис. 3б)служит для формования изделий из сухих и полусухих масс. Прессующий винт 1 приводится в движение (вниз и вверх) при помощи фрикционной передачи. Головка винта 2 представляет собой горизонтальный диск, обтянутый для усиления трения кожей; к нему может прижиматься один из вертикальных дисков 3 Укрепленные на одном валу, они с помощью ручного рычага 4 и трансмиссии 5 могут прижиматься поочередно и вращать диск по часовой стрелке и против нее, чем достигается опускание (прессование) и поднятие винта.

- Камерное сушило.

На рис. 4. показано сушило, имеющее три продольных подподовых канала.

Рис. 4. Камерное сушило

Горячий воздух поступает  из двух крайних каналов, охватывает сырец и, насыщенный влагой, остывший и отяжелевший, опускается вниз, в  средний канал. Непрерывно поступающий  из топки горячий легкий воздух, поднимаясь, частично захватывает влажный и перемешивается с ним. Загрузка изделий в верхней части камеры становится более плотной, чем в нижней. Известны конструкции сушил, создающие многократную циркуляцию воздуха, а также туннельные сушила и др.