Глиняная мастерская
Масса воды, удаляемой при 110°С (гигроскопической), равна массе воды усушки плюс масса порозной воды. Следовательно, объем пор в см³ можно определить как разность объема гигроскопической воды и воды усушки.
Усадка обжига - это характерное сокращение размеров образца (без изменения формы) при обжиге.
Усадка обжига объясняется удалением конституционной воды у каолинита и его примесей
(слюды, гипса, гидроокиси и др.), а также выгоранием углерода. Заметная усадка у каолинов наблюдается уже при температуре около 600°С, что является результатом распада каолинита и удаления конституционной воды. Далее, усадка при 900-1000°С связана с распадом каолинита на свободные окислы и образованием силлиманита. При дальнейшем нагреве поры основного вещества заполняются различными расплавленными легкоплавкими примесями, которые стягивают его частицы, что вызывает значительное уплотнение и усадку.
Примеси кварца в связи с различными модификационными изменениями могут вызвать компенсацию усадки и даже сообщить ей противоположный знак (вызвать увеличение объема).
Глина, нагретая до удаления гигроскопической влаги (110°С), замешанная с водой, снова приобретает пластические свойства; глина, нагретая до химического разрушения ее составных частей (например, при обжиге), теряет эти свойства.
Огнеупорность - способность материала противостоять, не расплавляясь, воздействию высоких температур (в керамике характеризует плавкость глин). Объясняется это тем, что глина, являясь сложной механической смесью, не показывает определенной точки плавления и плавится в широком интервале температур.
Характеристикой огнеупорности является такая температура, при которой вершина образца в форме тетраэдра в процессе плавления, изгибаясь, касается подставки, где он установлен. При этом к огнеупорным относят такие минеральные материалы, которые способны противостоять плавлению при температурах не ниже 1580°С.
Тетраэдры, с помощью которых определяют огнеупорность, называют пироскопами, причем эти тетраэдры называют конусами, а пироскопы - коническими (ПК).
Стандартный конус представляет собой трехгранную усеченную пирамиду со стороной нижнего основания 8 мм, верхнего - 2 мм и высотой - 30 мм.
В процессе обжига следует выдерживать определенную скорость поднятия температуры, так как продолжительная выдержка конуса пря высоких температурах вызывает его падение раньше, чем при более низких.
Отсюда температура, при которой вершина размягчающегося конуса падает на подставку, является условной.
Условность температуры падения конического пироскопа создает необходимость определять огнеупорность испытуемого материала не непосредственным методами, пользуясь пирометром, а путем сравнения с температурой падения стандартных конусов, огнеупорность которых известна. Такие конуса обычно выполняют из смеси каолина, глинозема я кварца, а в случае низкотемпературных пирометром - с добавлением плавней.
В большинстве случаев ориентировочная огнеупорность испытуемого образца задана, поэтому испытуемые образцы в виде стандартных конусов ставят в печь рядом с конусами высшей и низшей, наперед заданной, огнеупорностью. Последнюю для испытуемого образца определяют огнеупорностью того конуса (с известной огнеупорностью), вместе с которым, частично расплавляясь, упал испытуемый.
Все стандартные конусы (с известной огнеупорностью) пронумерованы соответственно их огнеупорности. Огнеупорность испытуемого материала обозначают номером того конуса, вместе с которым упал конус ее испытуемого материала. Рядом с номером конуса - соответствующая температура, например ПК 177 (1770°С), где ПК - пироскоп конический. Если конус упал между двумя стандартными конусами, то огнеупорность обозначается номерами тех конусов, между которыми он упал, а в скобках - средняя между ними температура.
Спекание - частичное плавление, в результате чего достигается такое уплотнение материала образца (без изменения ее формы), при котором происходит исчезновение открытых пор. Практически в керамике считается спекшимся такой материал, который поглощает не более 2% воды от своей массы.
О степени спекания можно судить по величине водопоглощения обожженного материала. Начало спекания характеризуется низшей из температур, при которой водопоглощение обожженного материала составляет 5%.
Спекание обусловлено частичным плавлением легкоплавких примесей, поэтому у глин, имеющих достаточно флюсующих, т. е. понижающих температуру плавления примесей, происходит спекание, сопровождающееся уплотнением материала за счет закрытия пор. Усадка и механическая прочность материала растет с уменьшением вязкости образующейся расплавленной фазы. При продолжительном нагреве спекание наступает раньше, чем при ускоренном. Различные глины обладают способностью сохранить спекание в различном интервале температур.
Вследствие улетучивания и расширения газов, преимущественно сосредоточенных в закрытых порах, после спекания происходит процесс вспучивания и образования пузырей. дальнейшее повышение температуры приводит к размягчению материала (степень размягчения определяется величиной деформации образца под известной нагрузкой). В этом состоянии наблюдается сравнительно большое количество жидкой фазы при небольшой вязкости, что способствует твердым частицам под влиянием нагрузки легко менять свое взаимное расположение, и возникает деформация.
При небольшом интервале между температурами спекания и огнеупорности (интервал спекания) изделия не могут быть подвергнуты обжигу до состояния спекания, так как при этом наступает деформация изделия.
Влияние примесей на плавкость глин сводится к ее понижению. Например, несмотря на высокую температуру плавления чистого каолина, составляющую 1770°С, плавкость различных природных каолинов и глин значительно ниже.
Кварц в виде принеси в глине, особенно тонкоизмельченный, при высоких температурах является плавнем по отношению к глинистому веществу. Самой низкой огнеупорностью обладает керамическая масса, состоящая из 81% кремнезема и 19% каолинита.
Кроме того, присутствие кремнезема при высоких температурах усиливает влияние плавней на огнеупорность в направлении ее понижения. Таким образом, огнеупорность, при прочих равных условиях, зависит от соотношения глинозема и кремнезема в глине.
Классификация глинистого сырья.
Как уже указывалось, основным сырьем для производства керамических изделий, в частности художественных, являются глины. Ввиду огромного разнообразия природных глин (в физическом, химическом, минералогическом и других отношениях), различного характера их применения и требований, предъявляемых к ним, существует много классификаций глин: по условиям образования в природе, по цвету материала после обжига, по минералогическим, технологическим и химическим свойствам, а также по составу, по роду применения и т.д.
Например, по составу глины подразделяют на мергелистые (рухляки), квасцовые, суглинок (глина, содержащая от 45 до 95% кварцевого песка), лессовые, охристые и т.п. По роду применения - на огнеупорные, фарфоровые, фаянсовые, клинкерные, терракотовые, гончарные, кирпичные и т.п.
Скачать реферат