УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРМОВАНИЯ КЕРАМИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ВОДНЫХ ШЛИКЕРОВ
DEVICE TO FORM CERAMIC PRODUCTS FROM WATER SLIPS

Изобретение относится к керамической промышленности и может быть применено в производстве изделий из кварцевой керамики и других керамических материалов методом водного шликерного литья в гипсовых формах.
Известно устройство для формования керамических изделий сложной конфигурации с точными фиксированными размерами из водных шликеров путем набора твердой фазы шликера на поверхности всасывающих воду гипсовых матриц (патент РФ №2123928, В28В 1/26, 1997 г.) Оно содержит гипсовую матрицу, воспроизводящую наружный профиль изделия, пассивный сердечник из влагонепроницаемого материала, формирующего профиль внутренней поверхности изделия, центрирующих элементов, фиксирующих соосное расположение сердечника в полости гипсовой матрицы, подпиточных емкостей и заливочного штуцера, расположенного в нижней части формы.
Недостатком устройства является то, что оно не обеспечивает идентичной кинетики набора на боковых стенках и в носовой части из-за наличия нижнего заливочного штуцера, который неизбежно создает пассивную зону в носовой части изделия, набор стенки осуществляется одновременно на две противоположные влагопоглощающие боковые поверхности матрицы. В результате структура набора и соответственно свойства материала изделия в указанной зоне получаются не только неоднородными по структуре, но и могут быть причиной литейных дефектов: раковин, сквозных свищей и т.п.
Наиболее близким по технической сущности является устройство для формования керамических оболочек антенных обтекателей по патенту РФ №2137599, В28В 1/26, 1999 г. Устройство содержит матрицу, включающую перфорированный корпус с наформованным влагопоглощающим слоем, сердечник, выполненный со съемным опорным фланцем, снабженным центрирующим штоком, на котором закреплен формообразующий стержень, при этом опорный фланец сердечника соединен с фланцем матрицы посредством направляющих.
Устройство обеспечивает капиллярный набор стенки изделия на влагопоглощающий слой с подпиткой сверху из подпиточных емкостей.
Недостатком устройства является то, что при заполнении матрицы через нижний заливочный штуцер неизбежно присутствует пассивная зона в месте подсоединения штуцера, что вызывает изменение кинетики набора в носовой части и соответственно увеличивает структурную неоднородность набираемой стенки. Процесс набора довольно продолжительный, занимает 8-15 часов в зависимости от размеров изделия. За время набора одновременно происходят процессы гравитационного осаждения крупных фракций и осаждения на внешней активной стенке матрицы за счет капиллярных сил в первую очередь более тонких фракций шликера. Интенсивность протекания этих процессов зависит от ряда факторов: гранулометрического состава, природы компонентов твердой фазы и др.
Совокупным результатом протекания этих процессов является структурная неоднородность как по сечению, так и по высоте.
Целью изобретения является получение изделий с однородной (равноплотной) структурой по сечению и высоте изделий.
Для достижения цели предложено устройство для формования керамических изделий из водных шликеров, содержащее матрицу, состоящую из перфорированного корпуса с наформованным влагопоглощающим слоем, сердечник со съемным опорным фланцем, снабженный центрирующим штоком, на котором закреплен формообразующий стержень, при этом опорный фланец сердечника соединен с фланцем матрицы посредством направляющих, подпиточные емкости, отличающееся тем, что корпус матрицы с наформованным влагопоглощающим слоем выполнен замкнутым, в центральной части фланца сердечника дополнительно установлена питательная емкость для замены шликера, сердечник выполнен со сквозным каналом, в нижней части которого установлен профильный полый носок с центральным отверстием и перфорацией на боковой поверхности, в канале размещен трубопровод, одним концом герметично зафиксированный в носке, а другим - в питательной емкости для замены шликера, при этом питательная емкость для замены шликера и подпиточные емкости соединены в замкнутую систему прокачки шликера.
Авторами установлено, что совокупность конструктивных признаков заявляемого устройства позволяет производить формование изделий с периодической или постоянной заменой шликера в процессе набора. В результате этого процесса сохраняются исходные свойства шликера (влагосодержание, вязкость и др.), что обеспечивает равномерный и одинаковый во времени набор твердых частиц шликера на влагопоглощающий слой матрицы.
В конечном итоге отформованная заготовка получается однородной по структуре как по толщине стенки, так и по высоте изделия.
На чертеже изображен общий вид устройства для формования керамических изделий из водных шликеров.
Устройство содержит матрицу 1, включающую перфорированный корпус и наформованный влагопоглощающий слой, например, из гипса, сердечник, состоящий из опорного фланца 2 и формообразующего стержня 3. В сердечнике предусмотрен сквозной канал 4, в нижней части канала установлен профильный полый носок 5 с центральным отверстием 6 и перфорацией на боковой поверхности 7. В канале установлен трубопровод 8 из коррозионно-стойкого материала, например нержавеющей стали. Трубопровод в профильном полом носке загерметизирован прокладкой 9, другим концом посредством прокладки 10 герметично уплотнен в питательной емкости 11.
Разъемное соединение трубопровода с профильным полым носком и питательной емкостью необходимо по технологическим требованиям, предусматривающим тщательную очистку тракта после завершения рабочего цикла, с целью исключения загрязнения шликера при повторном рабочем цикле.
Устройство включает также сливной бак 12 с уровнемером 13, циркуляционный насос 14, подпиточные емкости 15, краны 16. Указанные элементы устройства трубопроводом 17 объединены в замкнутую систему подачи и периодической или постоянной прокачки шликера через полость матрицы.
Устройство работает следующим образом.
Через заполненную шликером питательную емкость 11 при открытых кранах 16 производится заполнение матрицы 1 и всей системы. После закрытия кранов 16 осуществляется предварительный набор стенки, порядка половины толщины изделия. После завершения предварительного набора стенки производится прокачка шликера через матрицу 1. Для осуществления указанной операции открываются краны 16 и производится прокачка шликера по принципу сообщающихся сосудов из питательной емкости в сливной бак. Темп замены шликера в полости формы задается очень малый с целью исключения размыва набираемой стенки изделия и составляет примерно 3-5 мин для обновления всего объема заливаемой полости. Регулировка темпа замены шликера осуществляется кранами 16. В течение рабочего цикла формования циркуляционный насос 14 включается периодически для восполнения убыли шликера в питательной емкости 11.
Окончание набора стенки изделия в данном устройстве определяется визуально по моменту прекращения прокачки шликера через полость матрицы, что отмечается по уровнемеру 13 на сливном баке 12.
Работа заявляемого устройства может осуществляться как с постоянной прокачкой шликера, так и с периодической сменой шликера в заливаемой полости матрицы. Процесс набора на гипс очень длительный и периодическая замена шликера вполне достаточна для получения необходимого качества получаемых изделий.
Устройство для формования керамических изделий из водных шликеров исключает пассивную зону в носовой части изделия, а периодическая или постоянная замена шликера в процессе набора сохраняет исходные свойства шликера, что позволяет значительно уменьшить структурную неоднородность и тем самым улучшить качество получаемых изделий, что особенно важно при получении изделий радиотехнического назначения.
Источники информации
1. Патент РФ №2123928, кл. В28В 1/26, 1997 г.
2. Патент РФ №2137599, кл. В28В 1/26, 1999 г.