Автор работы: Пользователь скрыл имя, 17 Сентября 2013 в 04:08, курсовая работа
Керамика (греч. keramike - гончарное искусство, от kramos - глина) - изделия и материалы, получаемые спеканием глин и их смесей с минеральными добавками, а также окислов и др. неорганических соединений. Керамика получила широкое распространение во всех областях жизни - в быту (различная посуда), строительстве (кирпич, черепица, трубы, плитки, изразцы, скульптурные детали), в технике, на железнодорожном, водном и воздушном транспорте, в скульптуре и прикладном искусстве.
Введение
Керамика (греч. keramike - гончарное искусство, от kramos - глина) - изделия и материалы, получаемые спеканием глин и их смесей с минеральными добавками, а также окислов и др. неорганических соединений. Керамика получила широкое распространение во всех областях жизни - в быту (различная посуда), строительстве (кирпич, черепица, трубы, плитки, изразцы, скульптурные детали), в технике, на железнодорожном, водном и воздушном транспорте, в скульптуре и прикладном искусстве.
Изделия из керамики – произведения декоративно-прикладного искусства, известные с древнейших времен, величайшее культурное наследие человечества. В большинстве музеев мира хранятся экспонаты, принадлежащие мастерам гончарного искусства разных эпох.
Дожившая до наших дней древняя методика производства глиняных сосудов по существу не изменялась. Китайцы начали производить керамические изделия еще в эпоху неолита, уже тогда применяя гончарный круг; глазурь начали использовать египтяне, а римляне стали декорировать столовую посуду и керамические изделия чеканкой и штампованным орнаментом. В древнем понимании настоящего гончарного искусства и в современной оценке произведений из керамики не произошло существенных изменений. Художественная керамика во всех ее видах обладает высокой силой выражения, которая способна затмить другие формы произведений искусства, их представления и образы. Поэтому керамика с давних пор имеет наибольше признание в искусствоведческих и культурных кругах общества.
Различают грубую керамику, имеющую крупнозернистую, неоднородную в изломе структуру (например, строительный и шамотный кирпич, терракота, стенная майолика, плитки для пола, черепица), и тонкую керамику с однородным, мелкозернистым в изломе и равномерно окрашенным черепком (например, фарфор, фаянс). Основным сырьём в керамической промышленности являются глины и каолины вследствие их широкого распространения и ценных технологических свойств. Для того чтобы соединить отдельные частицы в одно целое прочное изделие, необходимо выполнить ряд операций: приготовить однородную массу, отформовать ее в полуфабрикат, высушить, обжечь изделие и возможно подвергнуть его дополнительной, в том числе механической, обработке. Совокупность таких операций называют технологией, а сами операции – технологическими стадиями (переделами).
Основным сырьем керамических изделий является глина и каолина.
Глины – несцементированные осадочные породы с преобладанием определенных минералов, которые по химическому составу являются гидроалюмосиликатами. Геологи различают около шестидесяти различных видов глин. В настоящее время считают, что для глинистых минералов характерно наличие слоев, включающих атомы кремния, окруженные четырьмя атомами кислорода [SiO4], и атомы алюминия, окруженные шестью атомами кислорода [AlO6]. Порошок глины, замешанный с водой, образует вязкое тесто, способное формоваться и сохранять приданную ему форму. Обожженное в огне тесто приобретает каменистую твердость и крепость. На этих двух свойствах глины зиждется керамическая промышленность – одна из самых древних на Земле и в прошлом одна из самых важных по своему значению для прогресса человека.
Глина – это вторичный продукт земной коры, осадочная горная порода, образовавшаяся в результате разрушения скальных пород в процессе выветривания. Поэтому разработки породы ведутся не в местах ее образования, а среди различных отложений, слои которых имеют определенную окраску и чистоту. Для каждой работы требуется особая разновидность глины.
Наряду с глинами в качестве пластичных материалов используют каолины - разновидности глинистых пород, содержащие глинообразующий минерал каолинит (Al2O3·2SiO2·2H2O), который отличается белым цветом и высокой огнеупорностью. Каолин - непреложный компонент традиционных составов сырья для производства фарфора и фаянса.
Основными свойствами глин являются пластичность и огнеупорность. ( Керамисты - художники называют глиной любой исходный пластичный материал).
Пластичностью глины называется ее способность под воздействием внешних усилий принимать любую форму без разрыва сплошности и сохранять ту форму после прекращения действия усилий.
Огнеупорностью называют свойство керамических материалов и изделий противостоять воздействию высоких температур, не расплавляясь.
Водные свойства глин проявляются при их свободном взаимодействии с водой.
Сушильные свойства отражают изменения, которые происходят в глиняной массе при ее сушке. К их числу относятся воздушная усадка, чувствительность глин к сушке и влагопроводные свойства глины.
Каолины,
огнеупорные и тугоплавкие
Комплекс
операций, связанных с добычей
и доставкой глины в
Под вскрышными работами понимают работы связанные с удалением пустых пород, покрывающих слой полезного ископаемого. Для этого используют специальные машины или снаряды, при помощи которых можно удалить покрытый слой до необходимого сырья.
Для добычи глин преимущественно используют многокопшовые, однокопшовые и роторные экскаваторы, и канатные скреперы. Выбор метода добычи должен быть увязан с мощностью глиняного паста и характером залегания глины.
Карьерный транспорт глины осуществляется в основном двумя способами: наземным рельсовым транспортом в опрокидных вагонетках емкостью 1 и 2,5 мотовозной или электровозной тягой и автосамосвалами. Надежным является рельсовый транспорт с электровозной тягой. Эксплуатация мотовозов особенно в зимнее время, вызывает много производственных неудобств и хозяйственных трудностей. Поэтому некоторые заводы своими силами переоборудуют мотовозы на электровозы. Недостатками рельсового транспорта являются большие трудозатраты на ремонт и обслуживание вагонеток, а также невозможность его использования на пересеченной местности и в городской черте.
Пластичные глиняные массы с различными добавками и без них подготавливаются для формования из них изделий и заготовок.
Прямыми задачами подготовки пластичной глиняной массы является выделение из глины каменистых включений, достижение однородности массы по ее вещественному составу, влажности и структуре, а также придание массе надлежащих формовочных свойств. Косвенно обработка глиняной массы влияет также на ее сушильные свойства и на формирование структуры керамического черепка при ее обжиге.
Различают три группы методов обработки керамических масс: естественная, механическая и физико-химическая.
Естественными методами обработки называют такие , которые используют погодно-климатические факторы и фактор времени для изменения свойств глиняной массы. В соответствии с этим к методам относятся вымораживание и вылеживание глины в замоченном состоянии, а также вылеживание сформованных заготовок.
Метод вымораживания глины обладает сильнейшей технологической эффективностью: никакие методы механической работы практически не воспроизводят того технологического эффекта, который достигается вымораживанием. Сущность его заключается в том, что разрыхленную глину замачивают и в замоченном состоянии подвергают примерно годичному вылеживанию на открытом воздухе.
Под зумпфованием понимают вылеживание глины в замоченном состоянии. В отличие от вымораживания при этом не происходит столь глубокого диспергирования глинистых частиц, но процессы набухания глины, переход некоторой части воды из свободных форм в связанные, переориентация зерен глинообразующих материалов и дипольных молекул оды с увеличением общей прочности глиняной массы протекают довольно полно. В результате этого процесса также весьма заметно улучшаются формовочные и сушильные свойства глины и как следствие снижается брак не только при формовании и сушке изделий, но и при их обжиге.
Механическими методами обработки называются такие, при которых изменение свойств керамической массы достигается за счет механического воздействия рабочих органов глинообрабатывающих машин. Механическую обработку глины производят для выделения из нее каменистых включений, разрушения текстуры, гомогенизации массы и придания ей пластических свойств.
Для выделения из глины каменистых включений существуют специализированные машины: дезинтеграторные ребристые вальсы СМ-1500А, винтовые камневыделительные вальцы СМ-416А и глиноочистители СМ-472.
Грубое дробление необходимо для первичного измельчения относительно крупных кусков глины, поступающих из карьера, с тем чтобы облегчить работу последующих глиноперерабатыающих машин и обеспечить надлежащую технологическую эффективность их работы.
Тонкое измельчение пастообразной глины сводится к ее перетиранию. Целью этого процесса является разрушение водопрочных оболочек, цементирующих отдельные зерна глинообразующих минералов, частичное разрушение самих зерен и освобождение в конечном счете молекулярных связей, за счет которых глина будет гидратироваться, присоединяя к себе большее количество связанной воды.
В результате тонкого измельчения глиной массы она выходит из помольных машин в виде отдельных несвязанных между собой кусочков: лепешек, жгутов и т. п. До подачи на формование в пресс из них нужно образовать сплошную массу глиняного теста, с приданием ей влажности, при которой должны формоваться изделия. Для этого надо измельченную глину промять, что производт в глиномялках и тоншнейдерах. Приэтом изменяется свойство глиняного теста – его подвижность, прочность, однородность.
Методы, при которых обработки искусственно меняются соотношение между отдельными фазами глиняной массы, и условия их взаимодействия относятся к физико-химическим методам ее обработки. Условия взаимодействия между отдельными фазами глиняной массы могут изменяться или за счет изменения физических параметров самой ассы – температуры и давления, или за счет ввода химических реагентов. Важнейшими методами являются увлажнение, подогрев, вакуумирование и ввод химических добавок.
Увлажнять массу можно водой или паром; увлажнение может быть однократным и ступенчатым.
Вакуумирование глины улучшает ее пластичные свойства, благодаря чему резко снижается брак при формовании. О влиянии вакуума на формовочные свойства весьма наглядно свидетельствует такой опыт: в камеру футбольного мяча насыпается немного хорошо высушенного песка и через фильтр из нее откачивается вакуум насосом воздух. Затем. Исключая обратное поступление в камеру воздуха, ее сосок плотно перевязывают. После этого из камеры можно «лепить» фигуры, как из пластичного теста. В производстве изделий грубой керамики вакуумирование глины совмещают с формованием из нее изделий в вакуум-прессах.
Общая цель всех методов формования – заставить дисперсный материал принять нужную форму и сохранить эту форму без разрушения до обжига, при котором происходить образование единого прочного керамического тела.
Керамические изделия формуют из пластичных, порошкообразных и жидкотекучих масс (шликеров). Формование изделий из пластичного теста осуществляют ленточным формованием (протяжкой), штамповкой, вытачиванием и ручным формованием (лепкой).
Непрерывную ленту с последующей разрезкой на отдельные изделия формуют в шнековых прессах.
Штамповку называют также прессформовкой и применяют при производстве черепицы, электроизоляторов, капселей и некоторых других керамических изделий. Штамповать изделия из пластичной массы можно в гипсовых и металлических формах, укладывая в них предварительно заготовки.
При вытачивании формуют изделия, имеющие форму тел вращения (фарфоровые и фаянсовые изделия хозяйственного назначения) на станках с вращающимися столом и шпинделями с шаблонами.
Лепкой именуют ручное формование изделий из пластичных масс в гипсовых формах. Этот процесс трудоемок и примитивен только при изготовлении изделии особо сложной конфигурации, уникальных и малотиражного ассортимента.
Способ прессования изделий из порошкообразных масс именуют также полусухим и сухим прессованием, хотя ни один из этих терминов не отличается научной строгостью. Изделия, спрессованные из порошков, обладает в сырце большой прочностью, точностью размеров и конфигурации.
Различают следующие типы прессов для формования керамических изделий из порошкообразных масс:
по направленности прессовых усилий – прессы одностороннего и двустороннего прессования;
по кратности воздействия прессовых усилий – прессы однократного и ступенчатого прессования;