Iię i nazwisko 1.. 2.. 3.. 4.. 5.. 6.. 7.. 8.. 9.. 10.. Pracownia technologiczna se. VII Teat: Plastyczne surowce i asy ceraiczne Prowadzący: dr inŝ. Zofia Puff gr inŝ. Magdalena Gizowska Cele ćwiczenia jest poznanie właściwości ceraicznych surowców ilastych wraz ze sposobai ich forowania i wybranyi etodai badań. Wytypowane ateriały do badań: kaolin, ił beidelitowy, asa kaionkowa. Wprowadzenie Z punktu widzenia technologii ceraicznej wyróŝnia się: 1) surowce plastyczne (iły itp.) stosowane jako składnik spajający asę ceraiczną i uoŝliwiający kształtowanie wyrobów, 2) surowce nieelastyczne, które ogą być: a) schudzające, np.: piasek kwarcowy dodawany do iłu (gliny) przerabianego na cegłę budowlaną. Zadanie surowców schudzających jest zniejszenie skurczliwości asy podczas suszenia, wypalania i spiekania (zbyt duŝa skurczliwość jest przyczyną echaniczne deforacji wyrobu), b) topniki (skaleń, pegatyt, fluoryt itp.) dodawane do asy ceraicznej w celu obniŝenia teperatury jej spiekania. Plastyczność jest jedną z zasadniczych i najbardziej charakterystycznych właściwości ceraicznych surowców ilastych. Właściwość ta pozwala na przeprowadzenie stosunkowo łatwo procesu nadawania określonego kształtu (forowania ze stanu plastycznego) wyrobo ceraiczny. Jest ona nieziernie waŝna z uwagi na potrzeby, róŝny stopień plastyczności oraz oŝliwości jego regulowania. OdróŜnia ona ponadto surowce ilaste od innych surowców, uŝywanych do produkcji ceraiki.
Metody oznaczania podstawowych właściwości surowców i ceraicznych as plastycznych Dla rozpoznania grup surowców waŝne są specyficzne cechy technologiczne określane etodai znoralizowanyi. Wybitnie zaleŝy tu na porównywalności i powtarzalności wyników. Przykładowe badania wykonywane podczas poszczególnych etapów otrzyywania wyrobu ceraicznego przedstawiono na rys. 1. Rys. 1: Przykładowe badania wykonywane podczas poszczególnych etapów otrzyywania wyrobu ceraicznego. Woda zarobowa, czyli ilość wody, jaką trzeba dodać do wysuszonego w 105 C surowca plastycznego, aby uczynić go podatny do forowania, wyraŝa się w procentach wagowych odniesionych do asy suchej próbki. Gęstość pozorna (cięŝar objętościowy) jest to do asa 1c 3 surowca wysuszonego, liczona wraz z porai i innyi pustkai, wyraŝona w g/c 3. Jest ona zawsze niejsza od gęstości wskutek niedokładności wypełnienia przestrzeni przez składniki surowca. Gęstość tę ustala się w wyniku poiarów objętości bryły surowca i jego asy. Plastyczność najczęściej definiuje się jako zdolność do tworzenia, po zarobieniu z wodą plastycznej asy, która pod działanie stosunkowo niewielkich sił echanicznych odkształca się bez naruszenia spoistości (braku spękania). Plastyczność surowców ceraicznych zaleŝy od wielu czynników, co powoduje, Ŝe bezpośrednie jej oznaczenie jest bardzo trudne. W praktyce stosuje się etody pośrednie, które obejują oznaczenie kilku właściwości ających związek z plastycznością i na tej podstawie oŝna wyznaczyć odpowiedni wskaźnik plastyczności. Podczas ćwiczenia wyznacza się wielkość odkształcenia próbki bez naruszenia spoistości pod działanie określonej siły do wystąpienia pierwszych spękań na powierzchni badanej próbki, a następnie oblicza się wskaźnik plastyczności ze wzoru: P ( d d ) G gdzie: d p średnica początkowa próbki (w kształcie kulki o d~30), d k średnica próbki po badaniu [], G obciąŝenie deforujące próbkę [g]. Z k p
Dla wszystkich prawidłowo uzyskanych wyników oblicza się średnią arytetyczną z kilku poiarów i określa się plastyczność według niŝej podanej klasyfikacji: chude gliny (asy) P Z < 2,4 średnio plastyczne gliny 2,5 < P Z < 3,6 tłuste gliny P Z > 3,6 Poiary obciąŝenia do wystąpienia odkształcenia wykonuje się w urządzeniu adoptowany z aparatu Vicata (do poiaru czasu wiązania spoiwa gipsu). Skurczliwość wysychania jest to ziana wyiarów liniowych świeŝo uforowanej próbki, spowodowana jej wysuszenie. WyraŜa się to w procentach pierwotnej długości próbki lub odcinka zaznaczonego na jej powierzchni. Skurczliwość wypalania jest to ziana wyiarów liniowych próbki wysuszonej, spowodowana jej wypalenie w określonej teperaturze (900, 1000, 1200, 1300 lub 1400 C), którą podaje się obok wielkości określającej tę skurczliwość wyraŝoną w procentach długości. Skurczliwość całkowita jest to sua skurczliwości wysychania i skurczliwości wypalania w określonej teperaturze. Teperaturę spiekania surowców ceraicznych określa się na podstawie poiaru najniejszej nasiąkliwości próbki spieczonej w róŝnych teperaturach. Nie oŝe przekraczać 1-2%wag. Wyiary próbki nie powinny ulegać zianie podczas powtórnego wypalenia w tej saej teperaturze. Przejawe zewnętrzny spieczenia próbki jest pojawienie się na jej powierzchni nieznacznej powłoki szklistej. Nasiąkliwość jest to stosunek asy cieczy pochłoniętej przez próbkę, przy całkowity nasyceniu, do asy suchej próbki. W zaleŝności od warunków przeprowadzenia poiaru oraz sposobu obliczenia wyników wyróŝnia się: o nasiąkliwość zwykłą, którą oznacza się pod noralny ciśnienie atosferyczny w teperaturze pokojowej, o nasiąkliwość po gotowaniu oznaczoną pod noralny ciśnienie atosferyczny po wygotowaniu próbek w wodzie, o nasiąkliwość wagową, wyraŝona w procentach wagowych, o nasiąkliwość objętościową, wyraŝoną w procentach objętościowych. Porowatość całkowita jest to stosunek całkowitej objętości porów do objętości próbki, łącznie z jej wszystkii porai. Porowatość otwarta jest to stosunek objętości otwartych porów próbki (połączonych z atosferą) do całkowitej jej objętości, łącznie z porai. Wzory niezbędne do obliczenia wyŝej wyienionych paraetrów podano na następnej stronie.
Skurczliwość liniowa S l i objętościowa S V l0 l1 V0 V1 S l 100% i S V 100% l V 0 gdzie: l 0, V 0 średnica, objętość kształtki przed spiekanie, l 1, V 1 średnica, objętość kształtki po spiekaniu. 0 Gęstość pozorną (objętościowa) d v wypalonych kształtek gdzie: asa wypalonej kształtki [g], V objętość kształtki [c 3 ]. d v V Objętość naleŝy oznaczyć etodą hydrostatyczną: w V ww ρ gdzie: w asa próbki nasączonej wodą [g], ww asa próbki w wodzie [g], ρ H 2 O - gęstość wody [g/c 3 ] H O 2 Porowatość otwarta P o P o w w ww 100% Nasiąkliwość N N w 100% wytrzyałość na zginanie W zg [MPa] 3 P l W zg 2 2 b h gdzie: P siła powodująca zniszczenie próbki [N], l odległość iędzy podporai (1,5c), b szerokość próbki, h wysokość próbki.
Wykonanie ćwiczenia Cele ćwiczenia jest poznanie właściwości ceraicznych surowców ilastych wraz ze sposobai forowania i wybranyi etodai badań. Wytypowane ateriały do badań: o kaolin o ił beidelitowy o asa kaionkowa 1. Określenie wody zarobowej do stanu plastyczności. 2. Oznaczenie wskaźnika plastyczności. 3. Forowanie z asy plastycznej: kaolin, asa kaionkowa próbki w kształcie płytek o wyiarach 50x50x5 po 10-15 sztuk. Na wykonanych płytkach zaznaczyć odciski znacznikie do poiaru skurczliwości liniowej. 4. Wyprasowanie pod ciśnienie 30 MPa próbek o wyiarach 30x10x5 z kaolinu, beidelitu i asy kaionkowej po 12sztuk z kaŝdego surowca. 5. Wypalanie przygotowanych próbek w teperaturze 900, 1000, 1100, 1200 C. 6. Oznaczenie na spieczonych próbkach następujących właściwości: a. skurczliwości po wypaleniu, b. gęstości pozornej, c. nasiąkliwości wodnej, d. porowatości otwartej, e. wytrzyałości na zginanie. Sprawozdanie powinno obejować króbki opis ćwiczenia, wyniki poiarów w postaci tabelarycznej oraz na wykresach oraz interpretację uzyskanych wyników.