Способ формования крупногабаритных керамических заготовок

Изобретение относится к технологии формования крупногабаритных керамических заготовок из водных шликеров в гипсовые формы.

Известен способ формования крупногабаритных заготовок, описанный в патенте РФ №2388595, МПК В28В 1/26, опубликованного 10.05.2010 бюл. №13, включающий установку в высушенную влагопоглощающую матрицу (гипсовую форму), повторяющую наружный контур изделия, сердечника, повторяющего внутренний контур изделия, заполнение образовавшегося зазора водным шликером, выдержку до полного набора заготовки, извлечение сердечника, выдержку набранной заготовки в форме, извлечение заготовки.

К недостаткам указанного способа следует отнести, что в случае формования заготовок конической, либо сферической формы с утолщением в носовой части и с одинаковой толщиной стенки во всех остальных сечениях возникает большая вероятность появления пустот и раковин в носовой части. Это вызвано тем, что процесс набора заготовки из-за наличия осаждения частиц, содержащихся в шликере, под воздействием гравитационных сил происходит неравномерно по высоте. Заготовка постепенно набирается от нижней ее части к верхней, при этом место перехода от утолщенной части заготовки к равномерной набирается значительно быстрее, чем носовая часть, что в свою очередь прекращает ее подпитку шликером. В результате из-за отсутствия шликера в носовой части заготовки образуются пустоты и раковины.

Наиболее близким техническим решением является способ формования крупногабаритных заготовок, описанный в патенте РФ №2359939, МПК С04В 33/28, опубликованном 27.06.2009, бюл. №18, включающий установку в высушенную влагопоглощающую матрицу (гипсовую форму), повторяющую наружный контур изделия, сердечника, повторяющего внутренний контур изделия, заполнение образовавшегося зазора водным шликером, при этом отношение ширины зазора в нижней части формового комплекта к ширине зазора в его верхней части, находится в интервале 1,10-1,15 для керамических заготовок цилиндрической или конической формы и 1,16-1,40 для керамических заготовок сферической формы, выдержку до полного набора заготовки, извлечение сердечника, выдержку набранной заготовки в форме, извлечение заготовки. Благодаря выполнению зазора с шириной изменяющейся по высоте, окончание набора заготовки происходит одновременно по всей высоте формового комплекта.

К недостаткам известного технического решения относится значительное утолщение заготовок, что значительно увеличивает расход сырья, а в случаях механической обработки заготовок до необходимого размера значительно повышает трудоемкость данной операции.

Задачей настоящего изобретения является улучшение качества отформованных крупногабаритных заготовок с утолщенной носовой частью.

Поставленная задача достигается тем, что предложен способ формования крупногабаритных керамических заготовок, включающий установку в высушенную влагопоглощающую матрицу, повторяющую наружный контур изделия, сердечника, повторяющего внутренний контур изделия, заполнение образовавшегося зазора водным шликером, выдержку до полного набора заготовки, извлечение сердечника, выдержку набранной заготовки в форме, извлечение заготовки, отличающийся тем, что перед установкой сердечника в матрицу, нижнюю часть активной поверхности влагопоглощающей матрицы смачивают водой, при этом высота смачиваемой поверхности составляет не более 15% от высоты заготовки.

Установлено, что смачивание нижней части высушенной влагопоглощающей матрицы (гипсовая форма) приводит к снижению влияния капиллярных сил пористого материала формы на набор керамической заготовки, при этом набор в нижней части продолжается за счет гравитационных сил.

Экспериментально установлено, что гравитационная составляющая при наборе керамических заготовок эффективно работает на высоте до 15% от общей высоты заготовки. В связи с этим высота смачиваемой поверхности должна составлять не более 15% от высоты формуемой заготовки. В этом случае благодаря снижению скорости набора заготовки не происходит преждевременного перекрытия зазора между сердечником и активной поверхностью формы до того момента как полностью наберется нижняя часть заготовки, что обеспечивает получение качественных заготовок. Увеличение зоны смачивания выше указанного значения может привести к образованию недобора в отформованной заготовке.

Реализация предложенного технического решения представлена на следующем примере.

Пример 1. Из водного шликера кварцевого стекла отформовали партию конусообразных заготовок толщиной 16 мм и высотой 970 мм с толщиной носовой части 45 мм.

Формование осуществлялось следующим образом. В высушенную влагопоглощающую матрицу (гипсовую форму) устанавливают сердечник, после чего заполняют образовавшийся зазор водным шликером кварцевого стекла, имеющим плотность 1,86 г/см³. Через 10 часов извлекают сердечник и выдерживают набранную заготовку в форме в течение двух часов, после чего извлекают заготовку из формы. Исследование полученных заготовок показало, что у 45% отформованных заготовок присутствуют дефекты в виде раковин и открытых пор в носовой части.

Пример 2. Аналогично описанному выше примеру отформовали партию заготовок. При этом перед началом установки сердечника, нижнюю часть гипсовой формы на высоте до 200 мм, что составило 17,5% от высоты заготовки, протерают влажной поролоновой губкой, обеспечив тем самым смачивание поверхности. Исследование полученных заготовок показало, что у всех отформованных заготовок отсутствуют дефекты в виде раковин и открытых пор в носовой части, полученные в примере 1, однако в 25% случаев появились недоливы на высоте 160÷180 мм.

Пример 3. Аналогично описанному выше примеру 2 отформовали партию заготовок. При этом смачивание гипсовой формы осуществляли на высоте до 140 мм, что составило 14,4% от высоты заготовки. Исследование полученных заготовок показало, что у всех отформованных заготовок отсутствуют описанные выше дефекты.

Анализируя полученные выше данные можно заключить, что применение предложенного способа позволяет сократить технологические потери при формовании керамических заготовок с утолщенной носовой частью.

Источники информации

1. Патент РФ №2388595, МПК В28В 1/26, опубликован 10.05.2010, бюл. №13;

2. Патент РФ №2359939, МПК С04В 33/28, опубликован 27.06.2009, бюл. №18