Совмещение процессов вибрации и прессования при формовании пластичных керамических масс

Снижение вязкости формуемой пластичной массы и получение прочного сырца достигаются нами путем совмещения процесса уплотнения массы давлением с вибрированием головки ленточного пресса. Вибрация повышает текучесть массы, уменьшает силы внутреннего трения, что и способствует ликвидации расслоения бруса.

Широко распространенный в настоящее время способ формования керамических изделий из пластичных масс на ленточных прессах имеет ряд весьма существенных недостатков. К ним относятся: малая плотность и низкая механическая прочность получаемых материалов, слоистость и свилеватость их структуры.

Помимо выпуска продукции плохого качества, применение ленточных прессов крайне затрудняет, а подчас даже исключает возможность механизации таких трудоемких операций, как съем свежесформованного сырца с пресса и садку его при формовочной влажности на сушильные или печные вагонетки.

Формование на вакуум-прессах повышает плотность и прочность изделий, но не устраняет расслоения массы, а иногда и свилеватости. Пресса такого типа сложны в эксплуатации. К тому же вакуумированные изделия из тощих глин 3-го класса пластичности обладают чрезмерно высокой чувствительностью к сушке.

Все это побудило нас заняться изысканием принципиально нового метода формования изделий из пластичных керамических масс, свободного от перечисленных недостатков. Основой этого метода является получение плотного бруса при резком снижении сил трения между частицами массы во время ее уплотнения.


Наряду с этим, достигаемое при вибрации снижение вязкости массы в уплотняющей головке пресса позволяет снизить влажность формуемой массы и тем самым увеличить плотность выходящего бруса за счет уменьшения толщины гидратных пленок, обволакивающих частицы глины.

Наконец, вибрирование массы, находящейся под давлением, улучшает и ускоряет размещение частиц глины относительно друг друга, обеспечивая наиболее плотную упаковку их.

Совмещение вибрации с прессованием осуществлялось нами с помощью вибратора, расположенного на кронштейне, укрепленном на уплотняющей головке пресса. Виброуплотняющая головка показана на рисунке.

Фланец головки спереди упирается в резиновый амортизатор, имеющий форму кольца, а сзади — в монтажный. Амортизаторы зажимаются с помощью переднего кольцевого фланца, который крепится на болтах к цилиндру пресса.

Так как виброголовка имеет плавающее крепление, то во время работы будет наблюдаться смещение ее вперед. Величина смещения, как практически установлено, зависит от нагрузки пресса, влажности формовочной массы и эластичности переднего амортизатора. Она колеблется в пределах от 20 до 40 мм.

В связи с этим между плитой мундштука и передней кромкой конической головки оставлен зазор в 20 мм. Его герметизация (для предотвращения выдавливания массы) надежно обеспечивается гибкими пластинами. Мундштучная плита жестко крепится к упорному фланцу посредством стальных пластин толщиной 20 мм.

Первоначальное опробование метода вибропрессования производилось на ленточном прессе «Колхозный». Применялся вибратор типа И-100. Вибробулава жестко крепилась к площадке кронштейна. Мощность мотора вибратора—1 ват. Частота колебаний — 3000 в мин., амплитуда — 0.5—1 мм.

В качестве сырья использовался лессовидный суглинок Ташкентского месторождения, содержащий около 60% кремнезема, примерно 15% окислов щелочно-земельных металлов и такое же количество полуторных окислов. Зерновой состав суглинка характеризуется содержанием свыше 71% пылевидной фракции. Число пластичности —5,6.

Данные, характеризующие использованный при наших опытах лесс, свидетельствуют о том, что он типичен для лессовидных суглинков Средней Азии и Казахстана.

Влияние виброуплотнения на видно из следующих данных:


Приведенные данные свидетельствуют как об упрочнении, так и об уплотнении сырца в результате формования с виброуплотнением.

Визуальными наблюдениями установлено также значительное снижение расслоения бруса; структура его стала однородной, свили в изломе не наблюдалось. Следует отметить и то, что совмещение процессов вибрации и прессования позволило снизить относительную формовочную влажность бруса с 21 до 18%.

При попытке формовать массу с относительной влажностью 18%. без вибрации (вибратор не включался) происходит пробуксовывание ремней привода и перегрев двигателя.

Сформованный с применением вибрации сырец сушили в экспериментальной сушилке в течение 6—7 час. при температуре теплоносителя 70—80° и относительной его влажности 50%. Высушенный сырец не имел никаких сушильных дефектов.

Промышленное опробование метода вибропрессования производилось на Ангренском кирпичном заводе. Технологическая схема производства кирпича на этом заводе следующая: карьер лесса — одноковшовый экскаватор—ящичный подаватель— вальцы грубого помола — вальцы тонкого помола — двухвальный смеситель — ленточный пресс — резательный полуавтомат — тоннельная сушилка— кольцевая печь. В глину добавляют уголь, измельчение которого производится на молотковой дробилке.

Сформованный сырец поступает в тоннельные сушилки. Температура отходящего теплоносителя составляет 40—70°, относительная влажность его 00—65%; срок сушки 20—10 час. Трещины на высушенном сырце отсутствовали. Обжиг кирпича производился в кольцевой печи при 850—900°. Сравнительные физико-механические показатели сырца и обожженного кирпича, изготовленных без вибрирования и с применением вибропрессования, приведены в таблице.


Данные, приведенные в таблице, свидетельствуют о том, что механическая прочность высушенного сырца, изготовленного способом внбропрессования, выше чем у сырца, сформованного без вибрации даже в том случае, если в шихту введено 30 % пластичной глины, способствующей росту прочности.