Понятие предела текучести глин (предельного напряжения сдвига) и методика его определения

Пластическая прочность или механическая прочность структуры представляет собой предельное напряжение сдвига, которое может выдержать пластичная масса при статическом нагружении. Пластическая прочность характеризует прочностные и деформативные свойства глиняной массы и используется для определения формовочной влажности и качества переработки сырья в технологической линии производстваᶥ. Предельное напряжение сдвига, как одно из важнейших реологических характеристик материала, служащих для оценки прочности его структуры, находится при помощи конического пластометра.

Степень предварительной переработки определяется коническим пластометром и оценивается по коэффициенту вариации Vp пластической прочности. Подготовку пробы проводят по ГОСТ 32026: пробу глинистого сырья высушивают в сушильном шкафу при температуре (105±5) °С или при комнатной температуре до воздушно-сухого состояния. Метод основан на определении кинетики погружения конусаᶥ в исследуемую глиномассу под действием постоянной нагрузки F, что дает условную реологическую характеристику – кривую течения, выражающую зависимость скорости погружения от напряжений сдвигаᶥ Р, непрерывно изменяющихся по мере погружения вследствие увеличения площади контактаконуса с глиняной массой. Соответственно уменьшается и скорость погружения, пока она не станет практически равной нулю при наибольшем наᶥгружении конуса. Кривая течения массы состоит из двух ветвей, соединяющихся между собой явно выраженным изгибом. Это свидетельствует о наличии двух видов деформации. Первая ветвь, считая от момента нагружения конуса (Т=0), характеризует преимущественно пластическое течение массы, вторая – явление ползучести. Для определения пластической прочности Рm используют ветвь I кривой течения, характеризующей такие наименьшие внутренние напряжения сдвига в исследуемом образце, при которых пластические деформации стремятся к нулю.

Оценка качества керамических масс по видам деформации. Структурно-механические характеристики глин

На развитие деформационных процессов в глинистых системах существенно влияют типы и количество глинистых минералов, наличие примесей и их природа, концентрация твердой фазы и её дисперсность, количество и вид поверхностно-активных добавок.

Относительные деформации – быстрая эластическая, медленная эластическая и пластическая определяют в зависимости от их соотношения структурно-механический тип дисперсий.

Экспериментальными исследованиями С.П.Ничипоренко и др. выделены шесть структурно-механических типов структур глин в зависимости от соотношения величин относительных деформации – быстрой, медленной эластической и пластической, определяемых в сопоставимых условиях (обычно Р=0,2 МПа, τ=1000 с)

n 1 – ε_б>ε_м>ε_плτ        2– ε_м>ε_б>ε_плτ

n 3 – ε_м>ε_плτ>ε_б        4 – ε_б>ε_плτ>ε_м

n 5 – ε_плτ>ε_б>ε_м          6 – ε_плτ>ε_м>ε_б

Различные типы структур представляют в виде гистограмм – прямоугольников с одинаковым основанием, высота которых соответствует доле, вносимой той или иной составляющей в общую деформацию, или тройной диаграммой.

Глины различных типов ведут себя по-разному в процессах формования:

глины 1 и 2 структурно-механического типа с преобладающим развитием быстрых эластических деформации, что указывает на плохую формуемость керамических масс. Таким массам свойственно хрупкое разрушение структуры;

в керамических массах 5 и 6 типов – значительное развитие пластических деформации. Массы легко деформируются, что увеличивает свилеобразование при пластическом формовании изделий, т.е. проявляют склонность к пластическому разрушению (к трещинообразованию);

наиболее благоприятны для формования 3-го и особенно 4-го типов. Они хорошо формуются и образуют в керамические , фарфоровые, фаянсовые и другие изделия без дефектов. Масса проходит формующую часть пресса за 5-7 сек. В течение этого времени преобладающее развитие медленных эластических деформации способно полностью компенсировать возникающее во время формования кратковременные напряжения без нарушений сплошности выдавливаемой массы.

Сушильные свойства керамических изделий

При производстве керамических изделий сушка и обжиг являются важнейшими производственными процессами. К сушильным свойствам относят чувствительность глин к сушке, влагопроводность и воздушную усадку. Чувствительность глин к сушке характеризует их способность противостоять без трещин и деформации внутренним напряжениям, развивающимся в результате удаления усадочной воды. Влагопроводность глины характеризует интенсивность перемещения влаги внутри глиняной массы. Определение величины влагопроводности, а также температуро-проводности, термовлагопроводности и других характеристик массо- и теплопереноса влажных материалов необходимо для расчетов режима сушки изделий. Воздушной усадкой глин называется изменение линейных размеров, которое претерпевает свежесформованный образец под влиянием процессов, сопровождающих сушку. Усадочные деформации обусловливаются силами капиллярного давления. Эти силы стягивают частицы глины по мере сужения капилляров при удалении из них воды.

Воздушная усадка. Влияние условии сушки на величину воздушной усадки. Метод определения воздушной влажности

Воздушная усадка – изменение линейных размеров свежесформованного образца, происходящее при сушке и выражающееся в процентах от начальной длины свежесформованного образца.

Воздушная усадка происходит при испарении воды из сырца в процессе его сушки на воздухе и составляет 2...10%.

На величину усадки влияет также режим сушки: в условиях медленной сушки усадка больше, чем при жестком режиме. Величина усадки зависит и от начальной влажности образца, поэтому для соблюдения регламентированных размеров изделия величина влажности формовочной массы должна строго регламентироваᶥться. Для расчетов режима сушки изделий необходимо учитывать величину влагопроводности, температуропроводности и других характеристик массо- итеплопереноса влажных материалов.
Простейший метод определения влажности заключается в высушивании взятой средней пробы навески в сушильном шкафу. Для этого берут среднюю пробу навеску глины в количестве 10-50 г, помещают в предварительно взвешенную фарфоровую чашку или бюкс и сушат в (крышку бюксаᶥ приоткрыть) при температуре 105-110ºС. Время высушивания – 2-4 часа (до полного удаления влаги) в зависимости от типа материала. Так, для глиняных порошков рекомендуется 2 часа, а для высоковлажных масс (пластичных, шликеров) рекомендуется рекомендуется сушка 3-4 часа. Бюкс охлаждают в эксикаторе и взвешивают с точностью до 0,01 г. Повторное высушиваᶥние, каᶥк праᶥвило, не требуется. Влажность глины выражается в процентах по отношению к общей массе влажного материала(относительная влажность) и по отношению к массе высушенного материала (абсолютная влажность).