Механическое оборудование для производства строительных материалов и изделий
ПРЕССЫ ДЛЯ ПРЕССОВАНИЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ПОРОШКОВЫХ КЕРАМИЧЕСКИХ МАСС
§ 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Прессы для полусухого прессования предназначаются для изготовления изделий из сыпучих порошковых масс влажностью от 3—5% при изготовлении огнеупорных изделий и от 7—8% при изготовлении строительных изделий.
Порошок, свободно засыпанный в форму, представляет собой смесь различных по форме и величине твердых частиц, прижатых друг к другу под действием собственного веса. После приложения прессовой нагрузки порошок сжимается, при этом происходит как смещение самих частиц, так и их деформация. Силы, приложенные по какой-либо плоскости засыпки, немедленно передаются от частицы к частице через места их контактов и распределяются по различным направлениям, образуя весьма сложную решетку, изменяясь при этом как по величине, так и по направлению. При этом, однако, сумма всех сил, приложенных, например, по верхней плоскости порошка, засыпанного в форму, полностью без потерь передается на дно формы в том случае, если отсутствует воздействие внешних сил (например, сил трения массы о стенки формы).
Под действием нагрузки, приложенной, например, к верхней плоскости порошка, засыпанного в форму, вся масса деформируется, при этом изменяется ее структура и одновременно уплотняется порошок. Изменение структуры обусловливается: а) перемещением частиц, б) деформацией частиц и в) уменьшением объема пор при условии, что поры между частицами и внутри частиц не заполнены водой или заполнены лишь частично. Основную деформацию порошок получает вследствие перемещения частиц, которые стремятся занять устойчивое положение. Частицы будут находиться в равновесии до тех пор, пока внешние силы будут уравновешиваться взаимным трением и сцеплением между частицами. В противном случае начнется перемещение частиц, которое будет продолжаться до момента, соответствующего новым условиям равновесия.
Деформация частиц порошка может быть упругой, пластичной и хрупкой. Пластичная деформация, так же как и упругая, выражается в увеличении с повышением нагрузки размеров площадок, по которым осуществляется контакт между частицами. Хрупкая деформация возникает в результате значительных местных нагрузок и проявляется в срезе неровностей и выступов частиц в местах контактов.
Деформация свободных от воды пор сопровождается сжатием воздуха, заключенного в этих порах, при этом воздух может быть частично вытеснен.
Увлажненный глиняный порошок после засыпки его в форму имеет рыхлую, неустойчивую отдельнозернистую структуру второго порядка. После приложения нагрузки первоначальная структура порошка разрушается, при этом частицы интенсивно перемещаются как в вертикальном, так 12*
и ограниченно в поперечном к нему направлениях. После того как по мере возрастания давления, вызываемого сопротивлением частиц перемещению, большинство частиц займет устойчивое положение, начнется вторая стадия прессования. Во второй стадии прессования основным видом деформации будет пластическое, хрупкое и упругое изменение формы частиц. В этой стадии сопротивление уплотнению будет возрастать значительно быстрее, чем в первой, при этом вначале будут уплотняться верхние слои, а затем последовательно нижележащие, чему в основном будут способствовать сопротивления трения частиц о стенки формы.
В третьей стадии прессования пластическая или хрупкая деформация постепенно затухает, и резко возрастает упругая деформация. После достижения определенной величины прессового давления (критическое давление) и минимально возможной пористости уплотненный глиняный порошок ведет себя как упругое тело.
При уплотнении глиняного порошка по мере увеличения нагрузки возрастает величина контактной поверхности. Пусть два тела, находящиеся под давлением Р, нормальным к поверхности их раздела, соприкасаются через опорные контактные площадки. Если площадь этих опорных площадок незначительна, а сила Р велика, то фактическое удельное давление на кон - Р
тактные участки р = - у превысит критическое напряжение акр, при котором начнется пластическая или хрупкая деформация. Увеличение контактной поверхности будет продолжаться до тех пор, пока напряжение в контактных участках не понизится до критического значения акр:
где FH — проекция контактной поверхности на плоскость раздела, нормальную к приложенному давлению.
