Способ формования крупногабаритных керамических изделий
METHOD FOR FORMING LARGE-SIZED CERAMIC PRODUCTS

Изобретение относится к технологии формования крупногабаритных керамических изделий из водных шликеров в гипсовые формы.
Известно  изобретение «Формовой комплект для формования сложнопрофильных керамических заготовок» (патент РФ № 2635151, МПК B28B1/26, опубл. 09.11.2017), в котором предложен формовой комплект для формования сложнопрофильных керамических заготовок, содержащий водопоглощающую матрицу, сердечник, узлы для их взаимной соосной установки и подпитки, узлы фиксации положения сердечника, фиксирующего штока, включающий установку в гипсовую форму сердечника, подачу шликера в заливочное отверстие формы, выдержку до полного набора изделия, извлечение сердечника, извлечение изделия.
Недостатком известного способа является, то что процесс выдержки до полного набора изделия занимает достаточно большой промежуток по времени, который составляет, как правило 12-14 часов. Кроме того, после извлечения сердечника происходит слипание гипсовой поверхности формы с носовой частью набранной заготовки, что приводит к необходимости дополнительной выдержки изделия в форме не менее 4-5 часов. При этом после каждого цикла формования гипсовую форму необходимо сушить не менее 16 часов.
Наиболее близким техническим решением является способ формования крупногабаритных керамических тиглей из кварцевой керамики (Пивинский Ю.Е., Суздальцев Е.И. Кварцевая керамика и огнеупоры. Том 1. Теоретические основы и технологические процессы: Справочное издание под редакцией Ю.Е. Пивинского. – «Теплоэнергетик» , 2008. – 672 с.), включающий установку в полимерную форму сердечника, подачу шликера в заливочное отверстие формы, выдержку до полного набора тигля, извлечение сердечника, извлечение тигля.
Недостатком известного способа является то, что после извлечения тигля из полимерной формы часто происходит отрыв носовой части изделия, что в итоге приводит к выходу тигля в брак.
Задачей настоящего изобретения является сокращение времени изготовления крупногабаритных керамических изделий, снижение количества брака изделий.
Поставленная задача достигается тем, что предложен способ формования крупногабаритных керамических изделий, включающий установку в гипсовую форму сердечника, подачу шликера в заливочное отверстие формы, выдержку до полного набора изделия, извлечение сердечника, извлечение изделия, отличающийся тем, что после извлечения сердечника изделие выдерживают в форме не менее 30 минут, а затем в заливочное отверстие формы устанавливают втулку из материала с низким коэффициентом трения и подают воздух под давлением 0,1÷0,6 МПа в носовую часть изделия, при этом время подачи воздуха составляет от 2 до 20 секунд.
Авторы установили, что выдержка изделия в форме должна составлять не менее 30 минут, так как уменьшение данного интервала времени приведет к недостаточной усадке изделия  и образованию необходимого зазора между формой и изделием.
Установлено, что приложенное давление воздуха в носовую часть изделия обеспечивает беспрепятственное извлечение изделия из гипсовой формы, при этом сохраняется его целостность.
Установлено, что материал втулки с низким коэффициентом трения позволяет ее плотно вставлять в заливочное отверстие гипсовой формы, благодаря чему удается избежать потери подачи давления на носовую часть изделия.
Установлено, что приложенное давление воздуха менее 0,1 МПа приведет к невозможности извлечения изделия из гипсовой формы, а давление воздуха более 0,6 МПа приведет к резкому выходу изделия из формы, что в итоге приведет к его разрушению.
Экспериментально установлено, что время подачи давления воздуха менее 2 секунд недостаточно для извлечения изделия из формы, а время подачи давления более 20 секунд не имеет смысла, так как за данный период времени изделия гарантированно извлекается из формы.
Реализация предложенного технического решения представлена при изготовлении трех партий крупногабаритных керамических изделий (тиглей), имеющих толщину стенки 13 мм, диаметр основания 220 мм и высоту 340 мм.
3
Пример 1 (прототип). Формование первой партии осуществлялось следующим образом. В высушенную гипсовую форму устанавливают сердечник, после чего в заливочное отверстие формы подают водный шликер кварцевого стекла, имеющий плотность 1,88 г/см. Через 13 часов извлекают сердечник, затем выдерживают набранное изделие (тигель) в форме, а затем извлекают изделие (тигель)  из формы.
Исследование отформованных изделий (тиглей) показало, что среднее время выдержки изделия (тигля) в форме после извлечения сердечника составило 4 часа и у 14% тиглей присутствуют  дефекты в виде скола носовой части.
Пример 2. Аналогично описанному выше примеру 1 отформовали партию изделий (тиглей). При этом на фигуре после извлечения сердечника 1 набранное изделие (тигель) 2 выдерживают в форме 3 в течение 25 минут, а затем в заливочное отверстие формы устанавливают втулку 4 из материала с низким коэффициентом трения, например фторопласта и подают воздух 5 в носовую часть изделия (тигля) под давлением 0,4 МПа, при этом время подачи воздуха составило 4 секунды.
Исследование отформованных изделий (тиглей) показало, что время выдержки изделия (тигля) в форме после извлечения сердечника сократилось в 9,6 раза, однако у 8% изделий (тиглей) присутствуют дефекты в виде скола носовой части.
Пример 3. Аналогично описанному выше примеру 2 отформовали партию изделий (тиглей). Только после извлечения сердечника набранное изделие (тигель) выдерживают в форме в течение 1 часа, а воздух подают под давлением 0,2 МПа, при этом время подачи воздуха составило 11 секунд.
Исследование отформованных изделий (тиглей) показало, что время выдержки изделия (тигля) в форме после извлечения сердечника сократилось в 4 раза и у всех изделий (тиглей) отсутствуют вышеописанные дефекты.
Пример 4.  Аналогично описанному выше примеру 3 отформовали партию изделий (тиглей). Только после извлечения сердечника набранное изделие (тигель)  выдерживают в форме в течение 2,5 часа, а воздух подают под давлением 0,55 МПа, при этом время подачи воздуха составило 18 секунд.
Исследование отформованных изделий (тиглей) показало, что время выдержки изделия (тигля) в форме после извлечения сердечника сократилось в 1,6 раз и у всех изделий (тиглей) отсутствуют вышеописанные дефекты.
Таким образом, заявленное техническое решение позволяет существенно сократить длительность и количество брака при изготовлении крупногабаритных керамических изделий.