Усадочные деформации и трещины
Лекция 10
Сушка керамических изделий
Изменение влагосодержания и температуры материала при сушке
Усадочные деформации и трещины
Определение длительности и режима сушки
Мероприятия по предотвращению пороков сушки
11 Сушка керамических изделий
При сушке глины и сформованных изделий меняются их технологические и физико-технические свойства. Например, глина, пересушенная до потери гидратной влаги, имее пониженную пластичность, теряет связующую способность. Керамическое неравномерно высушенное изделие при обжиге даст брак. Скрытые дефекты формования (свиль) в результате неправильной сушки разовьются в трещины.
Изменение влагосодержания и температуры материала при сушке
В процессе сушки изменяется влагосодержание и температура материала (рисунок 11.1).
Рисунок 11.1 – Изменение влагосодержания и температуры материала при сушке.
Для глинистых материалов характерна следующая зависимотсь между кривыми сушки, скорости сушки, температуры материала: в начальный период 
происходит прогрев материала (кривая 1, рис.а) от температуры t0 до температуры насышенного воздуха (при данном влагосодержании), равной температуре мокрого термометра tм. Температура среды (окружающего воздуха) предполагается постоянной на протяжении процесса сушки, равной температуре сухого термометра tс (линия 5). Влагосодержание материала изменяется незначительно от U0 до U1 (кривая 6), скорость сушки возрастает от нуля до m (кривая 9).
|
|
|
С момента , когда материал прогрет до температуры мокрого термометра, его температура остается постоянной (линия 2), как и скорость сушки (линия 10). Поэтому период - 
называют периодом постоянной сушки, или первым периодом сушки. Влагосодержание материала в этот период изменяется по прямой (линия 7).
Второй период сушки ( 
- ) начинается с перегиба в кривой скорости сушки. Влагосодержание, при котором образуется этот перегиб, называют критическим Uкр. При достижении этого влагосодержания скорость сушки начинает падать (кривая 11). Второй период сушки – период падающей скорости. Влагосодержание материала изменяется не по прямой, а по кривой 8. Температура материала в период падающей скорости сушки растет, температура поверхности образца (кривая 3) растет более быстро, чем температура в центре образца (кривая 4).
Если в кривой падающей скорости две критические точки (два перегиба), то первая точка – момент, когда скорость сушки начинает падать, а температура поверхности материала продолжается оставаться равной температуре мокрого термометра (на поверхности материала начинают появляться сухие островки). Вторая критическая точка – момент, когда скорость сушки уменьшается, а температура поверхности материала начинает расти.
|
|
|
Процесс сушки заканчивается, когда влагосодержание материала уменьшается до равновесного Uр, а его температура становится равной температуре сухого термометра tс. Скорость сушки снижается до нуля.
В начале сушки из-за разности парциальных давлений водяных паров на поверхности материала и в окружающем воздухе влага с поверхности материала начинает испаряться. В толще материала возникает перепад влагосодержаний, за счет чего появляется поток влаги от центра материала к периферии.
Если при сушке материала происходит испарение влаги внутри его толщи и водяные пары не успевают из него полностью удалиться, то внутри материала возникает избыточное давление, которое ускоряет перемещение влаги. Если давление достаточно высоко, то материал разрушается.
Равновесное влагосодержание – минимальное влагосодержание, до которого может быть высушен материал. Равновесное влагосодержание зависит от свойств самого материала, температуры окружающей среды. С возрастанием температуры равновесная влажность уменьшается. То есть, чтобы высушить материал до более низкой остаточной влажности, нужно сушить его при более высокой температуре.
|
|
|
С увеличением содержания глинистой фракции равновесная влажность возрастает. У монтмориллонитовых глин она выше, чем у каолинитовых. Добавка отощителя понижает равновесную влажность материала.
Пересушка материала до остаточной влажности, более низкой, чем равновесная – причина брака. Пример, если керамику из сушилки выгружают, производят отбраковку, а затем оставить в цехе на сутки, то до 40% изделий покроются трещинами, если у них низкая остаточная влажность. Так как, изделия начнут поглощать влагу из воздуха в цехе.
Усадочные деформации и трещины
Размеры образца сокращаются пропорционально его влагосодержанию, следовательно указанному изменению влагосодержания соответствуют изменения в размерах (рис. 11.2 б). Если бы каждый элементарный слой образца мог изменять свои размеры независимо от граничащего слоя, то форма образца изменилась бы соответственно изменению влагосодержания, приняв очертания АБВ (рис. 11.2 в). В действительности образец сохраняет прямоугольную форму, внутренние влажные слои препятствуют сокращению интенсивно сохнущих поверхностей.
|
|
|
В поверхностных слоях сырца возникают силы, стремящиеся сократить длину слоя, внутренние препятствуют такому сокращению. На поверхности возникают растягивающие напряжения, а во внутренних слоях – сжимающие. Если величина растягивающих напряжений превосходит предел прочности материала при разрыве, то на гранях периметра образца возникают трещины – сушильные трещины.
Трещины возникают не только на гранях, но внутри или на его большей плоскости, не пересекая граней и ребер – внутренние трещины. Это следствие того, что по достижении поверхностью изделия определенного влагосодержания, сокращение общих размеров изделия прекратится. Его размер останется неизменным в течение дальнейшей сушки. Влагосодержание центральной части больше величины влагосодержания поверхности и сушка внутри продолжается. Жесткая связь центральных слоев и периферийных вызывает растягивающие напряжения внутри образца и сжимающие снаружи. Это вызывает внутреннее разрушение, иногда не доходящее до краев.
Следствием неравномерной сушки также являются искривления изделий. Если изделия с одной стороны сохнет быстрее, чем с другой, то быстросохнущий поверхностный слой будет сокращаться, испытывая сжимающие напряжения, а изделие будет искривляться.
Дата добавления: 2018-06-27; просмотров: 440; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!