I. Определение формовочной влажности.

Порядок проведения работы.

Определение производится на приборе Вика. На площадку помещают полированную пластинку из толстого стекла, на которую во время опыта ставят испытуемый образец из глиняной массы.

Для испытания из глиняной массы, приготовленной шликерным или пластическим способом, формуют в стальной цилиндрической форме образец высотой 50 и диаметром 35 мм. Образец помещают на площадку под иглу прибора Вика, установленного строго горизонтально. Затем иглу опускают до соприкосновения с поверхностью образца, отмечают на шкале положение стрелки-указателя и предоставляют игле возможность свободно погружаться в тело образца. Установлено, что глиняная масса находится в состоянии нормальной рабочей консистенции, если игла прибора при нагрузке 300 г опустится в испытуемый образец на глубину 30-40 мм в течение 5 мин. Истинный показатель определяется как среднее из трех параллельных испытаний, причем образец каждый раз передвигают, чтобы игла не попадала в прежнее место, а саму иглу после каждого погружения вытирают. Если глубина погружения иглы в образец превышает 40 мм, то массу считают слишком жидкой; если игла погружается не более чем на 30 мм, то массу считают излишне сухой. И в том, и в другом случае глиняную массу необходимо довести до рабочего состояния, либо подсушивая, либо увлажняя ее и контролируя необходимую консистенцию на приборе Вика.

Количество воды затворения и полное водосодержание определяют путем взвешивания влажных и сухих проб глины. Высушивание производят при температуре 105-110°С до постоянной массы.

Абсолютную и относительную влажность глины определяют по формулам 1 и 2 с точностью до 1%.

Таблица 1

Определение формовочной влажности глины

№ п/п	Масса образца, г	Формовочная влажность, %
Мф	Mc	Mт	Вз	Вз`	Вп	Вп`

 

 

II. Определение числа пластичности.

Исходные материалы и приборы: прибор Васильева, чашка фарфоровая, ступка, пестик, сито № 05, колба на 100 мл, шпатель металлический, стекло 250*400 мм, бюксы – 6 шт, эксикатор, весы технические с разновесом, шкаф сушильный.

Порядок проведения работы.

Границу текучести определяют следующим образом.

Для испытания из средней пробы берут 100 г глины, высушивают до воздушно-сухого состояния, разбивают в ступке до прохода через сито № 05. Половину приготовленной массы помещают в фарфоровую чашку и заливают дистиллированной водой при постоянном перемешивании шпателем. Воду добавляют небольшими порциями до получения густой однородной пластичной массы, несколько более жидкой, чем в нормальном рабочем состоянии. Полученную массу равномерно распределяют по дну чашки слоем толщиной около 10 мм, а затем разрезают до дна специальным шпателем по диаметру так, чтобы образовалась канавка шириной 3 мм вверху и 1 мм внизу. Чашку на приборе подвергают троекратному удару свободного падения H=75 мм.

Если после третьего удара соединение разреза произошло на 10-15 мм по высоте, то опыт закончен. Если нет необходимо скорректировать влажность массы.

После этого определяют влажность глины путем высушивания.

W_абс=100*(М₂-М₁)/(М₁-М₀) (4)

где, М₂, М₁, М₀ – масса, соответственно высушенной бюксы, бюксы с высушенной навеской и бюксы с влажной навеской, г.

Для определения границы раскатывания к массе, оставшейся в чашке добавляют немного (0,5-1 г) сухой глины, смесь перемешивают, переносят на толстое стекло и раскатывают вручную в жгут диаметром около 3 мм. Если при этой толщине жгут сохраняет вязкость и пластичность, его собирают в комок, проминают и вновь раскатывают до указанного диаметра. Высокопластичные глины рекомендуется раскатывать на гипсовой пластинке для ускорения потери вязкопластичных свойств. Опыт считается законченным когда жгут начнет рассыпаться на отдельные кусочки длиной 3-10 мм. Далее определяют влажность этих кусочков путем сушки при температуре 105-110 С. По формуле 4 находят абсолютную влажность.

Число пластичности находят по формуле 3. Данные измерений и расчетов сводят в таблице 2.

Таблица 2

Определение числа пластичности глины

№ п/п	Определение влажности глины, %	Масса, г	Класс пластичности
Wформ	Wтек	Wабс	М2	М1	М0

 

*Класс пластичности:

высокопластичные – П>25;

среднепластичные – 15<П<25;

умереннопластичные – 7<П<15;

малопластичные – 3<П<7;

непластичные – П<3.

 

Выводы:

 

Лабораторная работа № 4

 

ОПРЕДЕЛЕНИЕ УСАДКИ КЕРАМИЧЕСКИХ МАСС ПРИ СУШКЕ И ОБЖИГЕ

Цель работы:

1. Изучить методики определения воздушной, огневой и полной усадки.

2. По данным экспериментов и расчетов определить соответствующие характеристики глины.

Исходные материалы и приборы:

Форма стальная прямоугольная, листы стекла, эксикатор, шкаф сушильный, бумага, штангенциркуль, скалка, плита металлическая, печь муфельная, термопара, капсель шамотный, порошок из корунда.

Содержание работы.

Воздушной усадкой называют явление уменьшения объема увлажненных глин, причиной которого является удаление влаги из глиняной массы при температуре 105-110˚С. Изменение размеров происходит в результате сближения глинистых частиц под действием сил капиллярного и осмотического давления и межмолекулярного притяжения, развивающихся по мере испарения расположенных между ними водных прослоек. Следует отметить, что, начиная с влажности 8-13%, усадка прекращается. Объемные и линейные изменения при удалении так называемой "воды пор" отсутствуют.

При обжиге керамических изделий происходят более глубокие химические и физические процессы, связанные с образованием новых фаз, структурной и химической перестройкой керамики.

Изменение размеров керамических изделий при обжиге (температура 950-1150˚С для легкоплавких и 1050-1400˚С – для тугоплавких и огнеупорных) называется огневой усадкой.

Линейную воздушную относительную усадку Ув количественно выражают изменением размеров керамического образца в процентах от его начальной длины:

 

У_в=[(l_o-l₁)/l_o]*100%, (1)

 

где, l_o – длина свежеотформованного образца;

l₁ – длина образца после сушки.

Воздушная усадка зависит от влажности, "жирности" глины, минералогического состава глины и условий сушки. С увеличением влажности, "жирности" и количества монтмориллонита усадка больше. Чем меньше скорость сушки, тем усадка меньше.

Если в сравниваемых образцах неодинакова исходная влажность, то усадочные свойства массы можно характеризовать коэффициентом усадки К_ус. Этот коэффициент представляет собой тангенс угла наклона прямой линии, выражающей зависимость длины образца от его влажности и может быть вычислен по формуле:

 

К_ус=tg(W)=(l_o-l_к)/(W_o-W_к) (2)

 

где l_o и W_o – соответственно длина и влажность свежеотформованного образца;

l_к и W_к – то же, образца в момент прекращения в нем усадочных явлений.

Огневую усадку выражают в процентах от длины сформованного образца по формулу:

 

У_ог=[(l₁-l₂)/l₀]*100% (3)

 

где, l_o – длина свежесформованного образца;

l₁ – длина образца после сушки;

l₂ – длина образца после обжига.

Огневая усадка зависит от количества песка, минералогического состава, наличия оксидов щелочных металлов и железа и от параметров обжига (температуры, скорости обжига).

Полная усадка представляет собой сумму воздушной и огневой усадки. Следует отметить, что довольно часто огневую усадку относят к длине высушенного образца, а не свежесформованного. В этом случае полная усадка не соответствует сумме воздушной и огневой усадок; взаимосвязь между ними может быть выражена формулами:

 

У_п=У_в+У_{ог`</sub>-У<sub>в</sub>*У<sub>ог`}/100 (4)

 

У_ог`=[(У_п-У_в)/(100-У_в)]*100 (5)

 

где У_п – полная усадка, отнесенная к длине сформованного образца;

У_ог – огневая усадка, отнесенная к длине высушенного образца.

 

I. Определение воздушной усадки.

Порядок проведения работы.

Из пласта глиняной массы в нормальном рабочем состоянии, раскатанного металлической скалкой до толщины 8 мм, вырезают металлической формочкой, смазанной минеральным маслом, плитки размером 50H50 мм. Можно изготовлять образцы в виде прямоугольной призмы размером 60H30H10 мм по ГОСТ 21216.9-81. Образцы раскладывают на стекле, покрытом бумагой. Нумеруют, острыми концами штангенциркуля ставят метки на диагоналях плиток (расстояние между метками 50 мм, см. рис.1), глубина вдавливания 2-3 мм. После этого образцы подсушивают под стеклянным колпаком в течение 3-4 ч, а затем на воздухе в течении 24 ч. По мере высыхания плитки периодически осторожно переворачивают, не допуская их деформации. После высушивания образцов на воздухе их досушивают в сушильном шкафу при температуре 105-110°С не менее 1 ч. На высушенных образцах измеряют штангенциркулем расстояние между каждой парой меток. Точность измерения – 0,05 мм. Результаты заносят в таблицу 1.