Устройство для формования керамических изделий из водных шликеров

Устройство для формования керамических изделий из водных шликеров

Реферат

Изобретение относится к керамической промышленности, в частности к технологии формования керамических изделий из водных шликеров в гипсовых формах, и может быть использовано при изготовлении антенных обтекателей из кварцевой керамики и других керамических материалов методом водного шликерного литья.

Известно устройство для формования керамических изделий согласно патенту США №3481010, кл. 25-124, 1969 г., включающее металлическую форму с внутренним профилем, повторяющим наружный контур изготавливаемого изделия, подпиточную камеру для шликера и полый сердечник. Наружная поверхность сердечника набрана на металлическом каркасе из нескольких слоев ткани. Набор керамической заготовки осуществляется за счет отбора влаги через пористую поверхность сердечника путем продувания через внутренний объем сердечника нагретого воздуха.

Недостатком устройства является сложность равномерной подачи по всей поверхности конического сердечника с замкнутым контуром при вершине нагретого воздуха и отвода его за пределы сердечника. Кроме того, изготовление пористого сердечника сложного профиля из ткани представляет собой сложный и трудоемкий процесс, при этом затруднительно обеспечить заданное значение водопоглощения сердечника.

Широкое применение для шликерного литья керамических изделий получили устройства с использованием водопоглощающей гипсовой формы и пассивного сердечника (патент РФ №2123928, В28В 1/26 от 14.04.97 г.). Устройство содержит матрицу, состоящую из металлического корпуса с наформованным гипсовым слоем, пассивный сердечник, подпиточные емкости и заливочный штуцер. Подача шликера осуществляется снизу через заливочный штуцер в полость между матрицей и сердечником. Набор заготовки происходит на поверхности гипсовой формы за счет капиллярных свойств гипса, т.е. отсоса жидкой фазы шликера в поры гипса.

Недостатком устройств является отсутствие возможности управления и ускорения процесса набора, сложность получения заготовок с утолщением в основании изделия.

Наиболее близким техническим решением является устройство по патенту РФ №2137599, В28В 1/26 от 06.07.98 г. Устройство включает влагопоглощающую матрицу, состоящую из перфорированного металлического корпуса и наформованного по профилю наружной поверхности изделия гипсового слоя, пассивный сердечник с опорным фланцем, соединенным с фланцем матрицы посредством центровочных осей, подпиточные емкости и заливочный патрубок.

Достоинством устройства является высокая точность центровки сердечника в полости гипсовой матрицы, что обеспечивает получение керамических длинномерных изделий, например оболочек антенных обтекателей, с отклонением толщины стенки от заданной не более 0,2 мм.

Недостатком прототипа является зависимость скорости набора и качества керамической заготовки от климатических условий в помещении (температура, влажность), отсутствие возможности ускорения набора заготовки. Колебание температуры в помещении на 10°С изменяет время набора заготовки в 2 раза, вызывает образование недоливов и трещин. Целью настоящего изобретения является ускорение набора керамических изделий в гипсовых формах, исключение влияния температурных условий в помещении на процесс формирования и качество заготовок, обеспечение возможности изменения толщины набранного слоя за счет регулирования процесса всасывания жидкой фазы шликера различными участками формы.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для формования керамических изделий из водных шликеров, включающее влагопоглощающую матрицу, состоящую из перфорированного металлического корпуса и наформованного по профилю наружной поверхности изделия гипсового слоя, пассивный сердечник с опорным фланцем, соединенным с фланцем матрицы посредством центровочных осей, подпиточные емкости и заливочный штуцер, отличающийся тем, что на корпусе матрицы установлен воздухонепроницаемый кожух, соединенный в носовой части с нагнетателем нагретого воздуха, а перфорация корпуса матрицы выполнена переменной с увеличением площади открытых участков к основанию матрицы от 10% до 70%, при этом в основании кожуха выполнены равномерно распределенные по окружности кожуха выходные отверстия, суммарная линейная величина которых составляет 0,5-0,8 периметра основания кожуха.

Экспериментально установлено, что устройство для формования керамических изделий методом водного шликерного литья с воздухонепроницаемым кожухом и нагнетателем нагретого воздуха на одном конце и равномерно распределенными по окружности на другом конце выходными отверстиями позволяет ускорить набор керамического изделия и исключить влияние климатических условий в помещении на процесс формования и качество заготовок за счет подачи и отвода теплого воздуха в полости между перфорированным корпусом влагопоглощающей матрицы и кожухом. Для обеспечения равномерности обдува и отвода теплого воздуха входной и выходной торец кожуха выполнены цилиндрическими с равномерно распределенными по окружности выходными отверстиями, а весь кожух повторяет профиль металлического каркаса матрицы с зазором 50-100 мм. При этом ускорение набора обусловлено в основном следующими факторами:

- снижением вязкости воды (жидкой фазы шликера) при нагреве и тем самым ускорение ее переноса, как в шликере, так и в гипсе, при диффузионном процессе набора керамической заготовки;

- увеличением коэффициента испарения воды из гипсовой формы и более интенсивным отводом паров воды из формы в процессе обдува формы теплым воздухом.

Предлагаемое устройство позволяет также регулировать скорость набора заготовки за счет изменения перфорации (площади открытых и закрытых участков) металлического корпуса матрицы. Как показали наши исследования, скорость набора на формах, закрытых с внешней стороны, с толщиной гипсового слоя 20-40 мм на 20% ниже, чем у открытых. При нагреве формы до 40°С этот эффект усиливается до 50%. Для получения разнотолщинных изделий степень открытости участков в корпусе формы подбираются экспериментально в зависимости от толщины стенки изделия. Корпус матрицы выполнен с переменной перфорацией с увеличением площади открытых участков от 10% в носовой части до 70% у основания корпуса матрицы.

Выходные отверстия в кожухе устройства, их количество обеспечивают оптимальную скорость движения нагретого воздуха в зазоре между кожухом и перфорированным корпусом матрицы, а также равномерность обдува формы, что также способствует достижению вышеописанного эффекта.

Размер выходных отверстий определяется габаритами формуемых изделий и выбирается из соотношения, при котором суммарная линейная величина отверстия составляет 0,5...0,8 периметра основания кожуха.

На чертеже изображен общий вид заявляемого устройства. Устройство содержит влагопоглощающую матрицу, состоящую из гипсовой формы (1) и перфорированного корпуса (2), пассивный сердечник с опорным фланцем (3), центровочные оси (4), кожух обдува (5) с нагнетателем нагретого воздуха (6) и выходными отверстиями (7), заливочный штуцер (8) и подпиточные емкости (9). Устройство при помощи цапф (10) устанавливается на специальном кантователе, обеспечивающем поворот на 360°. Сборку и разборку устройства производят при помощи специального съемника и кран-балки.

Устройство работает следующим образом.

В вертикальном положении формы носком вниз через заливочный штуцер (8) в пространство между гипсовой формой и пассивным сердечником подается водный шликер, которым заполняют и подпиточные емкости (9), одна из которых выполнена из прозрачного материала с делениями. При помощи нагнетателя нагретого воздуха (6), например тепловентилятора ТВ3,0/2,0ЛУЧ2М, в процессе всего цикла набора заготовки производится подача воздуха с температурой 40-60° в кожух устройства (5) с выходом через отверстия (7) у основании устройства. Завершение набора контролируют по прекращению оседания шликера в подпиточной емкости. При окончании набора заготовки обдув прекращают, сливают остатки шликера из подпиточных емкостей, снимают подпиточные емкости, сердечник, заливочный штуцер, а после усадки заготовки в форме - извлекают изделие.

Предложенное устройство для формования керамических изделий из водных шликеров позволяет ускорить набор заготовок, исключить влияние температурных условий в помещении на процесс формования и качество отливок, обеспечивает получение изделий с переменной толщиной стенки.

Устройство апробировано при формовании изделий оживальной формы из кварцевой керамики диаметром в основании 350 мм, высотой 700 мм с толщиной стенки у основания 14,5 мм в носовой части 9,5 м. Время набора составляет 5 часов. На основании этого следует заключить, что заявляемое изобретение соответствует условию промышленной применимости.

Источники информации

1. Патент США №3481010, кл. 25-124, 1969 г. - аналог.

2. Патент РФ №2123928, кл. В28В 1/26, 14.04.1997 г. - аналог.

3. Патент РФ №2137599, кл. В28В 1/26, 06.07.1998 г. - прототип.

Устройство для формования керамических изделий из водных шликеров, включающее влагопоглощающую матрицу, состоящую из перфорированного металлического корпуса и наформованного по профилю наружной поверхности изделия гипсового слоя, пассивный сердечник с опорным фланцем, соединенный с фланцем матрицы посредством центровочных осей, подпиточные емкости и заливочный штуцер, отличающееся тем, что на корпусе матрицы установлен воздухонепроницаемый кожух, соединенный в носовой части с нагнетателем нагретого воздуха, а перфорация корпуса матрицы выполнена переменной с увеличением площади открытых участков к основанию матрицы от 10% до 70%, при этом в основании кожуха выполнены равномерно распределенные по окружности кожуха выходные отверстия, суммарная линейная величина которых составляет 0,5-0,8 периметра основания кожуха.