V Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2013

Керамика является универсальным материалом, который может заменить металл во многих отраслях промышленности. В настоящее время керамику применяют и для сварки металлических конструкций. Керамические подкладки позволяют получить качественный обратный валик без дополнительных дорогостоящих технологических процессов.

Государственными стандартами нормируются геометрические параметры шва, в том числе и корень шва. Корень шва формируется керамической подкладкой, и поскольку она не участвует в физико-химических процессах формирования сварного шва, ее относят к вспомогательным материалам, главной задачей которой является формирование правильной геометрии корня шва.

Нормативно – технической документации на материалы, технологический процесс изготовления, а также каких-либо технических требований на керамические подкладки не существует.

Целью исследований являлась оценка влияния влажности и длины элементов образцов, на их усадку и деформацию. В качестве исходного материала для изготовления подкладок была выбрана глина с месторождения оз. Золотое (с. Вознесенское). На основании геометрических размеров корня шва нормируемых ГОСТ 8713-79 для толщины металла 10 мм была изготовлена оснастка для изготовления подкладок (рисунок 1).

Формуемые образцы различались исходной влажностью (30; 40; 45 и 50%) и длиной (27;37;47 мм) (таблица 1).

Таблица 1

Влияние влажности и длины элементов образцов на их усадку и деформацию

Номер опыта	Длина элементов мм	Номер образца	Усадка при влажности, %				Деформация при влажности, мм
			30	40	45	50	30	40	45	50
1	27	1	8,5	8,5	9,6	9,0	0,1	0,5	1,0	1,0
		2	8,9	8,9	9,6	9,2	0,7	0,2	0,4	0,5
		3	9,0	8,5	9,6	9,6	0,5	0,6	0,8	0,6
		4	8,5	9,0	9,6	9,2	0,5	0,5	0,7	0,5
		5	9,0	8,9	9,5	9,5	0,4	0,2	1,0	0,8
2	37	1	8,5	9,0	9,2	9,2	0,3	0,2	0,4	0,8
		2	8,9	8,6	9,4	9,5	0,1	0,3	0,6	0,6
		3	8,5	8,6	9,6	9,0	0,5	0,5	0.5	1,0
		4	8,5	8,6	9,0	9,6	0,5	0,3	0,8	0,5
		5	8,9	9,0	9,5	9,0	0,6	0,5	0,5	0,6
3	47	1	8,5	9,0	9,2	9,4	0,5	0,5	1,0	1,0
		2	8,5	8,9	9,4	9,4	0,2	0,3	0,4	0,5
		3	9,0	8,9	9,0	9,5	0,5	0,6	0,5	0,6
		4	9,0	8,5	9,5	9,4	0,4	0,4	0,3	0,8
		5	9,0	9,0	9,2	9,6	0,3	0,3	0,5	0,5

Выявлено что, после естественной сушки в течение 24 ч. усадка образцов составила в среднем 8,5 – 9 % и не зависела от длины образца. Деформация образцов, также практически не зависит от длины образца и исходной влажности материала. Образцы по длине не имели дугообразной деформации, а полученные отклонения (по высоте) свидетельствуют о несовершенстве оснастки и недоработке технологического процесса формообразования.

Кроме того, в ходе экспериментов оценивался процесс формообразования и внешний вид подкладок.

При влажности 30 % и 40 % внешний вид образцов при разных длинах элементов характеризуется отсутствием трещин и хорошим формообразованием.

На образцах с влажностью 45 % и 50 % при естественной сушке возникли продольные и поперечные трещины, также при влажности более 45 % образцы плохо держат форму и «растрескиваются» (рисунок 2). Усадка при разной влажности остается постоянной 9 %.

После естественной сушки образцы подвергли прокалке на следующих режимах:

1. Сушка 100 – 120 °С (нагрев с печью) 3 часа;

2. Нагрев с печью до 500 – 650 °С 3 – 4 часа;

3. Прокалка при 1070 – 1090 °С 3 – 4 часа, нагрев и остывание с печью.

После каждого этапа производился осмотр на наличие дополнительных трещин, усадку и деформаций. Внешний осмотр показал, что дополнительных трещин не появлялось, усадка увеличилась до 13,5 % и не зависела от влажности и длины образцов, средняя деформация после прокалки не превышала 0,45 мм.

Замечено, что на всех этапах прокалки происходило размягчение подкладок, за счет чего возможен их дугообразный изгиб.

Выводы:

1. Исходная влажность глинистого «теста» в значительной степени влияет на процесс формообразования подкладок. Влажность «теста» не должна превышать 45 %.

2. Усадка образцов при естественной сушке составляет в среднем 9 % и не зависит от исходной влажности и длины образца.

3. Усадка образцов после всего этапа прокалки (1080 - 1090 ⁰С) увеличивается до 13,5 % и не зависит от исходной влажности и длины образца.

4. Дугообразный изгиб проявляется после третьего этапа прокалки на образцах длиной более 50 мм и не зависит от исходной влажности формовочного материала (рисунок 3).

Код для цитирования: Скопировать