Промышленные керамические изделия. Керамика это
Керамика является одним из древнейших материалов, используемых для изготовления посуды и художественных изделий. Она обладает рядом положительных свойств: прочностью, термостойкостью, экологической и химической безопасностью, изделия из нее обладают высоким эстетическим потенциалом, это и определяет ее широкое использование.
Керамика — это изделия из глины (или глинистых веществ) с минеральными добавками или без них, полученные путем формования и последующего обжига. Для улучшения потребительских эстетических свойств керамику покрывают глазурью.
В производстве керамики используются следующие материалы:
. пластичные — глины и каолин (мономинеральная порода, состоящая из каолинита);
. отощающие, снижающие усадку при сушке и обжиге — кварцевый песок, глинозем, бой фарфора и фаянса, шамот;
. плавни, снижающие температуру спекания и создающие стекловидную фазу — полевой шпат и пегматит;
. материалы для глазури.
В качестве факторов, формирующих потребительские свойства и качество керамических художественных изделий, выделяют вид керамики, способ формования и вид декорирования.
В зависимости от строения различают тонкую керамику (черепок стекловидный или мелкозернистый) и грубую (черепок крупнозернистый). Основными видами тонкой керамики являются: фарфор, полуфарфор, фаянс, майолика, а грубой — гончарная керамика.
Фарфор имеет плотный спекшийся черепок белого цвета (иногда с голубоватым оттенком) с низким водопоглошением (до 0,2 %), при ударе издает высокий мелодичный звук, в тонких слоях может просвечивать. Ввиду парного обжига изделий край борта или основание изделия не покрыто глазурью. Сырьем для производства фарфора служат каолин, песок, полевой шпат и другие добавки.
Полуфарфор по свойствам занимает промежуточное положение между фарфором и фаянсом, черепок белый, водопоглощение — 3—5 %, используется в производстве посуды хозяйственного назначения.
Фаянс имеет пористый белый черепок с желтоватым оттенком, пористость черепка — 9—12 %. Ввиду высокой пористости изделия из фаянса полностью покрываются бесцветной глазурью. Глазурь имеет невысокую термостойкость, поэтому данный вид керамики находит применение в производстве столовой посуды повседневного использования. Вырабатывают его из бело-жгущихся глин с добавлением мела и кварцевого песка.
Майолика имеет пористый черепок, водопоглощение около 15 %, изделия имеют гладкую поверхность, высокий блеск, малую толщину стенок (что определено способом формования — литьем), покрываются цветными глазурями и могут иметь декоративные рельефные украшения. Для производства майолики применяют беложгущиеся глины (фаянсовая майолика) или красножгущиеся глины (гончарная майолика), плавни, мел, кварцевый песок.
Гончарная керамика имеет черепок красно-коричневого цвета (используются красножгущиеся глины), большой пористости, водопоглощение до 18 %. Изделия могут покрываться бесцветными глазурями, расписываются цветными глиняными красками — ангобами. Ассортимент представлен кухонной и хозяйственной посудой (горшки для жаркого, крынки для молока) и декоративными изделиями.
Процесс производства керамических изделий в упрощенном виде можно представить следующими этапами:
. подготовка сырья;
. получение керамической массы;
. формование (ручное или механизированное), литье, полусухое прессование;
. сушка и правка;
. первый обжиг;
. глазурование;
. политой обжиг;
. декорирование.
Качество художественных изделий из керамики определяется их внешним видом, долговечностью, соответствием функциональному назначению и другим техническим показателям.
Специфика изготовления керамических изделий связана с возможностью возникновения большого числа производственных дефектов на различных стадиях данного процесса.
Дефекты внешнего вида подразделяются на дефекты черепка, глазури и дефекты декорирования. Дефекты черепка формируются на этапах подготовки массы, формования (литья), сушки и первичного обжига. Некоторые из них заметны сразу, а другие (например, пятна) могут проявиться только после обжига. Поэтому для ручного и механизированного формования необходимо все инструменты содержать в безукоризненной чистоте.
Глазури — глянцевидные сплавы, расплавляющиеся на глиняном черепке слоем толщиной 0,12—0,40 мм. Назначение глазури — прикрыть пористый черепок изделий плотным и гладким слоем; придать изделию с плотным черепком повышенную механическую прочность и хороший внешний вид; гарантировать диэлектрические свойства; защитить декор от механического и химического воздействия.
Декорирование — художественное оформление готового изделия с применением деколей, штампов и т. п. Штамп используют при декорировании изделий повторяющимися мотивами. Для нанесения штампа на край изделия применяют штемпельный ролик.
Заключительная операция по обработке керамического изделия — шлифование края и ножки изделия.
Дефекты формования изделий и причины их возникновения
Ручное формование
Дефект: полуфабрикат прилипает к форме.
Причина: массу закладывали в форму мокрыми руками, влажность массы неравномерная, шаблон не очищен от прилипшей массы, шаблон установлен неправильно.
Дефект: царапины и борозды.
Причина: недостаток массы в форме.
Механизированное формование
Дефект: прогиб дна (обычно становится заметным только после политого обжига).
Причина: недостаточное нагревание центральной части формующего ролика, недостаточно выдержан вакуум, загрязнен формующий ролик.
Дефект: деформация края, заметная после обжига.
Причина: заготовка массы положена не в центр формы или смята, загрязнена поверхность рабочего кулачка, мягкая масса.
Дефект: трещины по краю.
Причина: использованы новые или загрязненные формы, высокая температура сушки, малое вакуумирование массы.
Дефект: трещины по ножке.
Причина: высокая температура ролика, низкая скорость формования, быстрая или односторонняя сушка, смещение центра ролика при наклоне.
Дефект: шероховатая поверхность полуфабриката.
Причина: большая всасывающая способность гипсовых форм, перегреты формы, плохо действует вакуум, изношены гипсовые формы.
Дефекты литья и причины их возникновения
Дефект: разная толщина черепка.
Причина: несоблюдение заданного времени набора черепка, недостаточно или односторонне высушены формы, одновременно используются новые и старые формы.
Дефект: деформация.
Причина: полуфабрикат прилипает к форме, рано вынут из формы, небрежное извлечение полуфабриката из формы, неравномерная сушка, иногда из-за сквозняка.
Дефект: трещины.
Причина: долгое выдерживание полуфабриката в форме, быстрая или односторонняя сушка, неаккуратная подрезка края горловины или носика, расслоение массы из-за недостаточного перемешивания шликера в форме.
Дефект: пятна.
Причина: загрязненная или расслоившаяся масса, изделие вынимали из формы мокрыми руками.
Дефекты сушки
Причину дефектов, появляющихся в процессе сушки, часто трудно установить, так как это может быть не только нарушение режима, но и отклонения от технологических параметров на предыдущих этапах производства.
Существенное влияние на результат сушки оказывает состав массы. Высокое содержание глинистых составляющих и, как следствие, большое количество воды набухания при неправильно выбранном режиме сушки обусловливают появление дефектов. Во время сушки в черепке образуются большие перепады влажности, из-за чего происходит деформация полуфабриката.
Причина деформации может быть заложена в технологии формования. Большая разница между частотами вращения шпинделя и ролика так же, как и сильное давление ролика, разрыхляет черепок, который из-за этого разрушается при нагревании во время сушки.
Наряду с упомянутыми выше основными видами дефектов встречаются также и специфические для каждого способа сушки.
Дефект: деформация и трещины, приводящие к разрушению изделия.
Причина: интенсивная сушка, не учитывающая возможности перемещения влаги в полуфабрикате.
Дефект: появление пятен ржавчины.
Причина: несоблюдение правил эксплуатации сушилок; металлические детали не покрыты антикоррозионной краской.
Дефекты обжига
Обжиг — один из важнейших технологических этапов в производстве керамических изделий. Он оказывает решающее влияние на результат всего технологического процесса.
Обжиг проходит в два этапа.
1. Первый обжиг. Назначение — очистить, упрочнить черепок, так как относительно тонкий черепок необожженных изделий при глазуровании размокает и не выдерживает механического воздействия. Затем на поверхность изделия наносят слой глазури.
2. Политой обжиг. Назначение — равномерное растекание глазури, окончательное спекание черепка.
Дефекты первого обжига и причины их возникновения
Дефект: серая окраска.
Причина: налет серы во время первого обжига (заметен только после политого обжига).
Дефект: трещины.
Причина: слишком быстрое нагревание или охлаждение.
Дефект: деформация.
Причина: неровная поверхность опоры, одностороннее воздействие температуры.
Дефекты политого обжига и причины их возникновения
Дефект: трещины с заплавленными краями.
Причина: скачок температуры в процессе нагревания.
Дефект: трещины с острыми краями.
Причина: скачок температуры во время охлаждения.
Дефект: деформация.
Причина: пережог, часто также дефект формования.
Дефект: желтая окраска.
Причина: запоздалое или недостаточное восстановление.
Дефект: голубоватый оттенок.
Причина: рано начато восстановление, недостаточная выдержка при максимальной температуре.
Дефект: наколы.
Причина: нарушение газового режима обжига, попадание в глазурь карбида кремния.
Дефект: серая окраска.
Причина: наличие серы в топливе.
Дефект: коричневатые края, а также матовые пятна и налеты на глазури.
Причина: дымовые газы в зоне охлаждения.
Дефект: недостаточная просвечиваемость, матовая поверхность.
Причина: низкая температура или недостаточная продолжительность обжига.
Дефект: высокая просвечиваемость, вспучивание.
Причина: пережог.
Дефект: прыщи.
Причина: недостаточная температура первого обжига или восстановление начато ниже температуры 980 °С.
Дефекты глазурования, причины их возникновения
и способы предотвращения
Дефект: сборка глазури.
Причина: загрязнение изделия жиром, сажей, пылью.
Предотвращение дефектов: соблюдать чистоту, тщательно обеспыливать поверхность, при налете сажи повторно обжигать.
Дефект: цек (сетка трещин на глазурном слое).
Причина: слишком тонкий помол.
Предотвращение дефектов: контролировать степень помола.
Дефект: натек (утолщение).
Причина: неправильное глазурование, очень толстый слой глазури, недостаточная частота вращения изделия при поливе, высокая плотность глазури.
Предотвращение дефектов: тщательно очищать пли слипать остатки глазури, контролировать плотность глазури (при необходимости уменьшать её), проверять оборудование
Дефект: приплавление к подставке.
Причина: остатки глазури на опорных поверхностях, грязная вода в машине для зачистки глазури.
Предотвращение дефектов: обеспечивать равномерное прижатие изделия к зачищающей ленте, чаще менять воду или использовать проточную.
Дефект: плешина.
Причина: отскакивание или стирание глазури.
Предотвращение дефектов: избегать столкновения изделий при загрузке и обработке, приклеивать ножку неустойчивого изделия.
Дефект: выгорка.
Причина: остатки пыли.
Предотвращение дефектов: обеспечивать хорошую обдувку и влажную замывку полуфабриката.
Дефект: заглазурованная засорка.
Причина: кусочки массы в глазури или на поверхности изделия после первого обжига.
Предотвращение дефектов: чаще процеживать глазурь через сито, улучшить контроль изделий перед глазурованием.
Дефект: неровная, волнистая глазурь.
Причина: сильная струя глазури, большая частота вращения шпинделя.
Предотвращение дефектов: проверить оборудование и настроить его заново, проверить состав глазури и температуру политого обжига.
Дефект: трещина.
Причина: велик температурный коэффициент линейного расширения глазури.
Предотвращение дефектов: проверить состав глазури.
Дефект: отекание глазури.
Причина: плотная глазурь, завышена температура политого обжига.
Предотвращение дефектов: проверить плотность глазурной суспензии, состав глазури и температуру политого обжига.
Дефект: вскипание глазури (пузыри и прыщи).
Причина: быстрый подъем температуры во время обжига, глазурь расплавилась до окончания выделения газов из черепка.
Дефект: булавочные наколы.
Причина: лопнувшие, но не закрывшиеся пузырьки воздуха в глазури, узкий интервал плавления глазури.
Предотвращение дефектов: расширить интервал плавления глазури.
Дефект: матовость.
Причина: кристаллизация глазури вследствие воздействия S02 из печных газов, низкая температура политого обжига.
Предотвращение дефектов: проверить режим политого обжига.
Дефекты декорирования изделий деколями и причины их возникновения
Дефект: остатки бумаги под изображением.
Причина: недостаточное размягчение деколи, водонепроницаемые места (масло, пятна лака) на бумаге: на этих местах образуются пузыри, которые разрушают изображение.
Дефект: вскипание краски.
Причина: недостаточно тщательное расправление деколи, остатки воды под деколью.
Дефект: пузыри.
Причина: недостаточно выдавлены вода и воздух из-под деколи, пузыри при обжиге лопаются, разрушая в этих местах слой краски.
Дефект: складки.
Причина: плохое расправление и небрежное наложение деколи на искривленные поверхности.
Дефект: белесые пятна после обжига.
Причина: использована загрязненная или жесткая вода, изделия плохо протерты.
Дефект: загрязнения после перевода деколи.
Причина: небрежная протирка изделия.
Дефект: ломкая деколь.
Причина: плохой лак, низкое качество бумаги.
Дефекты при нанесении штампа и причины
их возникновения
Дефект: отпечаток штемпеля расплющен.
Причина: жидкий препарат золота, неравномерное давление на штемпель, толстый слой лака.
Дефект: отпечаток штемпеля неполный (нет отдельных мест рисунка).
Причина: густой препарат золота, на изделии были жирные пятна (отпечатки пальцев), недостаточно клейкий лак.
Дефект: штемпель воспроизводит тонкие контуры.
Причина: штемпель износился, его следует заменить.
Дефект: загрязненный отпечаток.
Причина: загрязненный штемпель (волокна и др.).
Дефект: отпечаток подложки штемпеля.
Причина: подложка выступает за пределы изображения.
Дефект: сильное или слабое прилипание пудровальной краски.
Причина: неравномерно нанесена пленка лака.
Дефект: царапины на отпечатке, остатки пудровальной краски в углублениях под ручками и внутри полых изделий.
Причина: неосторожное припудривание и недостаточный контроль.
Дефект: различный тон изделий.
Причина: добавлено разное количество керосина, плохой сравнительный контроль.
Дефект: отклонение цвета смешанных красок.
Причина: несоблюдение рецепта смешения.
Дефект: стирание контуров рисунка.
Причина: излишнее количество керосина или чрезмерное удаление пудровальной краски.
Сушилка с использованием горячих газов, полученных из туннельной печи. Если бы это было круто, испарение воды чрезмерно сокращало бы объем с опасностью пузырей и трещин, которые девальвировали бы его внешний вид и повышали бы хрупкость. Слишком быстрое охлаждение вызывает подобные дефекты. Кроме того, необходимо проверить максимальную температуру приготовления и время приготовления. Если этого недостаточно, необходимые реакции не завершены; если он превышен, размягчение деформирует приготовленную деталь.
Любые дефекты предыдущих этапов производства проявятся и улучшатся во время приготовления. Вода удаляется из состава, и ее свойства меняются. Приготовление сингла, одиночного и двойного бочонка. Керамические материалы могут быть подвергнуты одному, двум или более выпечкам. Неглазурованные плитки получают один выстрел; в случае глазурованной плитки, может быть подвергнуто варке после нанесения эмали на необработанные кусочки или для первого обжига, чтобы получить опору, к которой наносят эмаль, для подачи на второй обжиг.
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Введение
Керамика (греч. keramike - гончарное искусство, от kramos - глина) - изделия и материалы, получаемые спеканием глин и их смесей с минеральными добавками, а также окислов и др. неорганических соединений. Керамика получила широкое распространение во всех областях жизни - в быту (различная посуда), строительстве (кирпич, черепица, трубы, плитки, изразцы, скульптурные детали), в технике, на железнодорожном, водном и воздушном транспорте, в скульптуре и прикладном искусстве. Основными технологическими видами керамики являются терракота, майолика, фаянс, каменная масса и фарфор.
В одноступенчатых печах куски движутся над роликами, а тепло, необходимое для их приготовления, обеспечивается газовыми горелками, расположенными на стенках печи. Основными механизмами теплообмена в этом процессе являются конвекция и излучение. Дополнительные процедуры Бисквит никогда не используется напрямую, потому что его поверхность не полируется. В случае с глиняной посудой и фарфором улучшается внешний вид с остеклением. Объект погружают в водную суспензию песка, каолина, полевого шпата, известняка и оксида свинца, все мелко измельчают.
1. История керамики
Первые фигурки из глины появляются в древнейшие времена палеолита (около 27 тыс. до н. э.). Несколько позднее появляются глиняные сосуды, в которых хранили воду и продукты питания. В это же время были попытки использовать обожженную глину.
Уже в эпоху неолита широко распространяется обжиг. В разных частях Земли создаются похожие изделия, еще неуклюжие, вылепленные со следами пальцев, большей частью открытых форм, с толстыми стенками. Первоначальные сосуды повсеместно имели острое или закругленное дно, их размещали между камнями очага. В позднем палеолите появляются сосуды с плоским дном. Изделия украшаются вылепленным орнаментом. Постепенно керамика разных местностей обретает разнообразие форм и орнаментов. Керамика этого периода является важным археологическим признаком культур, которые нередко и называют по преобладающему типу орнамента.
Эта смесь осаждается в тонкую, ровную пленку. Компоненты глазури реагируют друг с другом, давая силикаты кальция и свинец, то есть стекло. Стеклянный слой твердый, водостойкий и блестящий. Он дает хорошее представление и увеличивает некоторые свойства, такие как сопротивление изменениям температуры и удару. Когда глазурь содержит оксиды металлов или другие подходящие вещества, получается эмаль. Белые и непрозрачные эмали изготовлены из касситерита и флюорита. Эмалирование скрывает цвет и недостатки бисквита, особенно посуды.
Для эмалей однородного тона используются те же оксиды, что и для очков. Его украшают вручную или прикрепляя наклейки - бумага с окрашенными красителями - перед прозрачной глазурью. Эти огненные эмали не изменяются. Украшение на керамической глине Украшение на запеченной сухой глине. После первой выпечки или печенья отделка будет сделана с использованием красителей, оксидов или эмалей, нанесенных кистью, погружением или ванной, путем заливки или распыления. Мы должны иметь в виду, что общие принципы получения цветов не могут быть соблюдены.
В 6 тыс. до н. э. в ряде регионов преобладает расписная керамика (самаррская культура в Средней Месопотамии, эгейская керамика). Появляется лощеная керамика прекрасного качества (коричневых и красных, строго черных тонов). Керамические статуэтки в Эгейском мире прекрасно передают изящество девушек-кор. В этот же период керамика используется как строительный материал.
На сухой глине, в принципе, мы можем применять две формы: Украшать под покров, когда мы украшаем красителями или оксидами непосредственно на работе, деленной пополам, а затем добавляем прозрачную обложку или лак. В керамике покрытие называется окончательным процессом, целью которого является покрытие поры керамического материала, обеспечивающее его непроницаемость и добавление красоты, твердости, устойчивости к неблагоприятным воздействиям окружающей среды и т.д. обложка - это все, что покрывает, что мы надеваем сверху, и в соответствии с качествами обложки мы будем покрывать или скрывать то, что мы покрываем, в зависимости от того, прозрачны они или непрозрачны.
В бронзовом веке в государствах Междуречья и Египта ремесленники стали использовать гончарный круг, изготовление керамики становится наследственной профессией. Благодаря открытию глазури пористые сосуды становились водонепроницаемыми, а разнообразные цвета и украшения, полученные с помощью цветной глазури, превращали керамические изделия в произведения искусства. В Китае благодаря использованию качественной белой глины -- каолина уже во 2-1 тыс. до н. э. изготовлялись тонкостенная глазурованная посуда. В Древнем Египте во 2 тыс. до н. э. появляется фаянс.
Поэтому мы будем использовать в качестве покрытий лаки и эмали. Прежде чем идти дальше, мы должны прояснить эти два термина, которые во многих случаях и в большинстве керамических договоров ошибочны и смешиваются произвольным образом, а именно: лак, также известный как «глазурь», представляет собой боросиликат свинца, то есть соединение бора, кремнезема и свинца. Название «остекление» определяется его физическим и химическим сходством с его компонентами с истинным стеклом. Так же, как лак - это борисиликат свинца, к которому добавляется олово.
1.1 Керамика в России
Археологические находки во многих древнерусских городах свидетельствуют о широком развитии на Руси гончарного ремесла. В Древней Руси применяли большей частью двухъярусные (нижний, топочный ярус зарывали в землю) гончарные горны, но были и одноярусные.
Монголо-татарское нашествие повлияло на развитие древнерусской культуры. История одной из её ветвей -- керамики, сместилась из южных регионов в северные и западные пограничные города, в московские земли, поэтому не случайно возрождение изразцового искусства в Древней Руси было уничтожено множеством произведений русских гончаров IX--XII веков. Например, исчезли двуручные корчаги-амфоры, вертикальные светильники, более простым стал орнамент, искусство перегородчатой эмали, глазурь (самая простая -- жёлтая, уцелела только в Новгороде).
Оксид олова модифицирует лак и превращает его в эмаль, придавая ему свойство сделать его белым и непрозрачным после приготовления, хотя белизна может быть преобразована путем добавления других оксидов или пигментных веществ. Однако в настоящее время неглазурованные детали все еще используются, используя их основную характеристику, пористость, особенно в контейнерах для хранения и потребления воды, поскольку «горшки», используемые для этих целей, которые не имеют никакого характера покрытия, его материал, держит поры полностью открытыми, так что вода, содержащаяся в таких контейнерах, имеет тенденцию выходить, что делает всю поверхность горшка всегда влажной. влага имеет тенденцию испаряться. явление испарения приводит к уменьшению тепла от общей массы содержимого контейнера и, по этой причине, горячим, как это, вода в этих контейнерах всегда сохраняется в свежем виде. и по этой причине, в эти жаркие дни, удобно оставить эти контейнеры в воздушных потоках, чтобы стимулировать испарение.
В XIII--XIV столетиях в Пскове получила распространение муравленная черепица, применяемая для головного убора православных храмов. Она, вероятно, породила простые облицовочные плитки, а затем изразцы с узором и румпой для крепления в кладке стен.
На территории Псково-Печерского Свято-Успенского монастыря сохранились уникальные памятники глазированной керамики -- более ста древних надгробных монашеских плит (керамид), вмурованных в стены подземных галерей. Достигающие в среднем высоты 45-60 см и имеющие ширину 30-40 см, они выполнены из обожжённой глины с тёмно-зелёной поливой. Количество и высокое художественное качество изделий свидетельствует о том, что в монастыре издревле процветало керамическое производство. Керамиды впервые на Руси начали изготавливать именно на Псковщине в XVI веке. В монастыре была специальная гончарная мастерская.
Под покровом. Керамическое производство восходит к периоду неолита, где доисторический человек уже сделал плетеные корзины с глиной. Позже выяснилось, что он может использовать только глину. Позже он понял, что жара заставила глину остыть, и появилась керамика. Ассирийцы уже получили глазурованную керамику. Из этого пришли специальные типы печей, возможность керамики точных размеров, сухого литья, фарфора с высокой прочностью и т.д.
Это материал, полученный путем литья, сушки и выпечки глины. Он называется глиной к материалу, образованному из минералов, таких как гидратированные силикаты алюминия, железа и магния, с определенным процентом щелочей и щелочноземельных металлов. Вместе с этими элементами присутствуют диоксид кремния, оксид алюминия, слюда, железо, кальций, магний, органическое вещество и т.д. Которые имеют свойство образовывать с водой пасту, которую можно формовать, высушить и вылечить под действие тепла. Эти смеси являются результатом распада полевого шпата.
Псковские гончарные изделия, такие как посуда, узнаваемы по своим формам. Искусство псковских мастеров ярко проявилось в изготовлении декоративной керамики.
Отдельное направление русской, а затем и современной российской керамики, составляет гжель (по имени города). Эти изделия исполняются в бело-синем стиле.
1.2 Керамика 20 века
Глины формируются физическими и химическими действиями, которые деградируют и разлагают породы. Из-за транспорта и седиментации фрагментов породы обнаружено большое количество глин. Используется для изготовления фарфора, огнеупоров, санитарной керамики.
Очень абсорбирующий, смешанный с каолинитами для коррекции пластичности. Согласно их использованию, глины классифицируются как неплавкие, огнеупорные и плавкие. Предохранители представляют собой практически чистый каолин. Название каолина имеет китайское происхождение. После приготовления он имеет полупрозрачный белый цвет. Они невоспламеняются при высоких температурах. Они используются для изготовления фарфора.
Уже с конца 19 в. работы керамистов большинства стран отмечены поисками нового стиля: стремлением обнажить естественную красоту керамической массы или, наоборот, придать ей утонченную урбанистичность. Знаменитым стал фарфор в стиле модерн, изготовлявшийся на заводе в Копенгагене.
В ряде стран проявилась характерная для модерна стилизация народного творчества, возврат к изделиям ручного производства. К керамике обращаются многие художники и скульпторы. В мастерских Абрамцева керамика приобретает новые формы, новый колорит (прежде всего в работах М. А. Врубеля). Свойственное модерну внимание к декоративно-прикладному убранству приводит к широкому использованию керамики в отделке зданий и интерьеров.
Рисунок 1 - Микроструктура каолинита. Они используются для покрытия печей. Предохранители являются наиболее важными. Инжиры, которые имеют сине-серый цвет, являются плавким и отлично подходят для кирпичей и плиток; керамогранит имеет большой процент слюды, зеленовато-серого цвета и используется в производстве обычных санитарных материалов. Марлы, известковые глины, используются в производстве цемента и глины; железистая глина, зеленовато-желтая, для кирпичей и плиток.
Согласно составу, глины могут быть классифицированы как жирные и сухие, в зависимости от большего или меньшего количества коллоидов. Они очень пластичны и деформируются во время приготовления. Плоды бедны глинистым материалом и более пористые и хрупкие.
Дизайнеры-функционалисты, начиная с 1920-х гг., стремились к новым простым формам, очищенным от излишней декоративности и пригодным для массового производства. Особое внимание придавалось выявлению фактуры материала. Развиваются технологии: появляются новые виды глазури, эмалей. Крупные панно и мелкую пластику из керамики делают практически все крупные художники 20 в. Особенно знамениты панно Ф. Леже. Керамика становится важной частью интерьеров.
Керамические материалы для покрытия имеют долгую историю. В течение сотен лет были известны плитки, используемые в облицовке стен, особенно в наружных. Благодаря своим гидроизоляционным и гигиеническим характеристикам плитки интенсивно используются в ванных комнатах и кухнях. Первоначально эти покрытия были ограничены областями вокруг раковин и стенок душа до высоты около 1, 5 м; после того, как они были перенесены на потолок. Керамические полы известны со времен римлян, но в последние десятилетия они приобрели заметное значение.
Керамическое производство, которое всегда было изготовлено вручную, адаптируется к концепциям серийного производства промышленной революции. В начале десятого века, первые непрерывные печи, туннельные печи с тележками. Индустриализация приобретает керамику в секторах, где она никогда не поступала: от элитной посуды до гигиены санитарной гигиены. Линия эмалирования в 50-х годах начинает серийное производство в керамической промышленности с непрерывной линией производства без ручного производства, которая идет от сырья до готового продукта.
Развитие технологии и рост уровня жизни приводит к тому, что керамика становится довольно массовым увлечением; многие имеют свои печи для обжига. В работах многих художников-керамистов заметно стремление соединить западные стили с восточными традициями и технологиями. В СССР своей керамикой особенно славились республики Прибалтики.
В начале 70-х годов была разработана однослойная роликовая печь, используемая для производства прессованной цельной керамической плитки. Потребление полов растет больше, чем у плиток. Разработаны полы для интенсивного движения. Полы переходят из жилого дома в коммерческое использование.
Керамическое покрытие представляет собой продукт, состоящий из пористого «бисквита», покрытого с одной стороны глазурью, придающего ему окончательную отделку. Другим лицом является его адгезионная поверхность, предназначенная для поселения, называемая Тадос. Основным сырьем, входящим в состав печенья, являются: известняк, каолин, глина, филлит, тальк, полевой шпат и кварц. По своим свойствам материалы обеспечивают необходимую пластичность, сцепление и прочность конечного продукта. Материалы взвешиваются в весах, чтобы составить идеальную смесь заранее установленной формулы.
В 1953 организована международная Академия керамики в Женеве (Швейцария)
1.3 Западноевропейская керамика
В Западной Европе керамика стала интенсивно развиваться в эпоху Возрождения. Большое влияние оказали керамические изделия из арабских стран, в особенности из мавританской части Испании. Под влиянием испанских керамических изделий с оловянной глазурью, известных как испано-мавританские изделия (центр изготовления -- Валенсия), в конце 14 в. в Италии (в городах Фаэнца, Урбино, Губбио) стало интенсивно развиваться производство подобной керамики, но уже под названием "майолика". Покрытие изделий белой оловянной глазурью создавало идеальный фон для росписи. В свою очередь, итальянская майолика оказала немалое внимание на развитие майолики Германии 15 в., а также Франции (особенно в Невере) 16-18 вв., где она стала называться "фаянс".
В Нидерландах (в Делфте) изготовляли подобную керамику с середины 16 в. Английская керамика с оловянной глазурью в духе голландских изделий, производившаяся в течение 17-18 вв., получила название "делфтские изделия". Позднее более утилитарные изделия выпускала английская керамическая Ламбетская фабрика -- аптекарские кувшины, бутыли для вина, фляжки для воды.
Широкую известность получила и керамика со свинцовой глазурью, легко окрашивающаяся в различные цвета. Своего расцвета она достигла во Франции в 17 в. -- знаменитые тончайшие сосуды из Сен-Поршера и "сельские глины" -- покрытые поливами декоративные блюда Бернара Палисси.
Другим технологическим видом керамики того времени была каменная масса. Первенство в ее изобретении принадлежит немецким гончарам 14 в. Центрами производства изделий из каменной массы стали Нюрнберг, Хехст, Нимфенбург, Людвигсбург. Немецкая керамика попала в Англию. Стаффордширские мастера усовершенствовали каменную массу и получили более прочный черепок.
Самого большого успеха добился английский керамист Дж.Веджвуд, который на основе каменной массы, изобрел более качественные фаянсовые массы -- базальтовый черепок, кремовую массу и "яшмовую массу", из которой изготавливались знаменитые синие вазы с белым рельефом в стиле классицизма.
Подлинным переворотом в истории западноевропейской керамики стало изобретение в начале 18 в. немецким химиком Иоганном Бетгером фарфора. Вскоре в саксонском городке Мейсене была открыта мануфактура, начавшая производить один из самых ценных фарфоров в мире -- мейсенский. Фарфор из Мейсена прославился своими изящными сюжетными статуэтками, сервизами, вазами, туалетными приборами.
С середины 18 в. в Европе стал первенствовать севрский фарфор, выпускавшийся во французском городе Севре. Предшественницей севрской мануфактуры стала небольшая фабрика в Венсене близ Парижа, специализировавшаяся на отливке фарфоровых цветов в стиле рококо. В 1756 венсенская фабрика переехала в Севр, где окончательно сложился изысканно-утонченный стиль севрского фарфора. Наряду с расписной позолоченной пластикой создавали фигурки из белого неглазурованного фарфора -- бисквита.
Английский высококачественный фарфор также получил всемирное признание. В 18 в. Британия едва ли не первенствовала по числу керамических фабрик: Вустер, Челси, Дерби, Споуд, Коулпорт, Боу, Минтон. Каждую из них отличал свой собственный почерк и стиль.
фарфор фаянс гончарный шликер
2. Виды керамики
В зависимости от строения различают тонкую керамику (черепок стекловидный или мелкозернистый) и грубую (черепок крупнозернистый). Основные виды тонкой керамики -- фарфор, полуфарфор, фаянс, майолика. Основной вид грубой керамики -- гончарная керамика. Кроме того, различают керамику карбидную (карбид вольфрама, карбид кремния), алюмооксидную, циркониевую (на основе ZrO2), нитридную (на основе AlN) и пр.
Фарфор имеет плотный спёкшийся черепок белого цвета (иногда с голубоватым оттенком) с низким водопоглощением (до 0,2 %), при постукивании издаёт высокий мелодичный звук, в тонких слоях может просвечивать. Глазурь не покрывает край борта или основание изделия из фарфора. Сырьё для фарфора -- каолин, песок, полевой шпат и другие добавки.
Фаянс имеет пористый белый черепок с желтоватым оттенком, пористость черепка 9 -- 12 %. Из-за высокой пористости изделия из фаянса полностью покрываются бесцветной глазурью невысокой термостойкости. Фаянс применяется для производства столовой посуды повседневного использования. Сырьё для производства фаянса -- беложгущиеся глины с добавлением мела и кварцевого песка.
Полуфарфор по свойствам занимает промежуточное положение между фарфором и фаянсом, черепок белый, водопоглощение 3 -- 5 %, используется в производстве посуды.
Майолика имеет пористый черепок, водопоглощение около 15 %, изделия имеют гладкую поверхность, блеск, малую толщину стенок, покрываются цветными глазурями и могут иметь декоративные рельефные украшения. Для изготовления майолики применяется литьё. Сырьё -- беложгущиеся глины (фаянсовая майолика) или красножгущиеся глины (гончарная майолика), плавни, мел, кварцевый песок.
Гончарная керамика имеет черепок красно-коричневого цвета (используются красножгущиеся глины), большой пористости, водопоглощение до 18 %. Изделия могут покрываться бесцветными глазурями, расписываются цветными глиняными красками -- ангобами.
2.1 Производство керамики
Керамические изделия и материалы классифицируют по назначению и свойствам, по основному используемому сырью или фазовому составу спекшейся керамики. В зависимости от состава сырья и температуры обжига керамические изделия подразделяют на 2 класса: полностью спекшиеся, плотные, блестящие в изломе изделия с водопоглощением не выше 0,5% и пористые, частично спекшиеся изделия с водопоглощением до 15%. Различают грубую керамику, имеющую крупнозернистую, неоднородную в изломе структуру (например, строительный и шамотный кирпич), и тонкую керамику с однородным, мелкозернистым в изломе и равномерно окрашенным черепком (например, фарфор, фаянс). Основным сырьём в керамической промышленности являются глины и каолины вследствие их широкого распространения и ценных технологических свойств.
По способу приготовления керамические массы подразделяют на порошкообразные, пластичные и жидкие. Порошкообразные керамические массы представляют собой увлажнённую или с добавкой органических связок и пластификаторов смесь измельченных и смешанных в сухом состоянии исходных минеральных компонентов. Перемешиванием глин и каолинов с отстающими добавками во влажном состоянии (18-26% воды по массе) получают пластические формовочные массы, которые при дальнейшем увеличении содержания воды и с добавкой электролитов (пептизаторов) превращаются в жидкие керамические массы (суспензии) - литейные шликеры. В производстве фарфора, фаянса и некоторых других видов керамики пластичную формовочную массу получают из шликера частичным обезвоживанием его в фильтр-прессах с последующей гомогенизацией в вакуумных массомялках и шнековых прессах.
Выбор метода формования керамики определяется в основном формой изделий. Изделия простой формы - огнеупорный кирпич, облицовочные плитки - прессуются из порошкообразных масс в стальных пресс-формах на механических и гидравлических пресс-автоматах.
Обжиг керамики является самым важным технологическим процессом, обеспечивающим заданную степень спекания. Точным соблюдением режима обжига обеспечиваются необходимый фазовый состав и все важнейшие свойства керамики. За редким исключением спекание кристаллических фаз протекает с участием жидких фаз, образующихся из эвтектических расплавов. В зависимости от состава керамической массы и температуры обжига в фарфоровых, стеатитовых и др. плотно спекшихся изделиях содержание жидкой фазы в процессе спекания достигает 40-50% по массе и более. Силами поверхностного натяжения, возникающими на границе жидкой и твёрдой фаз, зёрна кристаллических фаз (например, кварца в фарфоре) сближаются, а газы, распределённые между ними, вытесняются из капилляров. В результате спекания размеры изделий уменьшаются, возрастают их механическая прочность и плотность. Спекание некоторых видов технической керамики (например, корундовой, бериллиевой, циркониевой) осуществляется без участия жидкой фазы в результате объемной диффузии и пластического течения, сопровождающихся ростом кристаллов.
2.2 Приготовление шликера
Шликер - используемая в производстве фарфора кашеообразная, мягкая фарфоровая масса, состоящая из каолина, кварца и полевого шпата. Смешанная с водой и подкрашенная глина, использовавшаяся в древности для росписи керамики, также называется шликером.
Способ приготовления керамического шликера относится к технологии тонкой керамики и может быть использован при производстве фарфоро-фаянсовых изделий различного назначения. Приготовление керамического шликера осуществляется путем постадийного мокрого помола массы, включающей глинистую составляющую, отощающие и плавни, при влажности 16-20%. Смесь исходных компонентов предварительно подвергают термоактивации обжигом при температуре 900-1200°С с последующим охлаждением при следующем соотношении компонентов, мас.%: глинистая составляющая - 25-65; отощающие - 15-50; плавни - 0-40. Дополнительно может осуществляться введение стабилизированного шамотного наполнителя в количестве до 50% от массы всей дисперсной фазы. Технический результат - понижение влажности литьевого шликера, увеличение плотности отливок, снижение усадочных явлений.
Известен способ приготовления фарфоро-фаянсового шликера, включающий размалывание в шаровой мельнице каменистых материалов, воды и электролитов с последующим добавлением глинистых материалов. Помол ведется до остатка на сите № 006 не более 2%. Влажность шликера составляет 29-36%, плотность 1760 кг/м3, коэффициент загустеваемости 1,6-2,5. Далее после созревания шликер подают на формование литьем, а полученные отливки после сушки подвергают обжигу при температуре 1180-1280°С
Недостатками указанного способа являются высокая влажность, нестабильность литьевых характеристик шликеров, высокая усадка при сушке, что приводит к снижению качества и браку изделий.
2.3 Формование керамических изделий
Формование керамических изделий можно вести тремя различными способами: полусухим и изостатическим прессованием из пресс-порошков, пластическим формованием из пластичной массы и шликерным литьем из литейных шликеров. В свою очередь все три способа имеют большое количество разновидностей, отличающихся между собой усилиями формования, способами приложения их к материалу и специальной оснасткой - пресс-формами и различными приспособлениями.
Способ горячего литья - литья шликера, содержащего вместо воды расплавленный парафин, в металлическую форму, применяется для формования безглинистой технической керамики. Общая цель всех методов формования - заставить дисперсный материал принять нужную форму и сохранить эту форму без разрушения до обжига, при котором происходит образование единого прочного керамического тела. Для изделий, изготавливаемых из глинистого сырья, достаточно привести частицы массы в состояние контакта и снизить влажность заготовки, высушив ее до влажности 10-15%. При этом мелкие частицы глины служат своеобразным клеем-основой и могут склеивать непластичные частицы песка, полевого шпата и т. п.
Если же керамическое изделие производят из непластичных материалов, то для его формования требуется особая связка, которая послужит таким клеем. При горячем литье такой связкой служит парафин, при других способах формования используют синтетические полимеры в виде водных или иных растворов. Сохранить форму изделия в первом случае помогает превращение расплава парафина в твердое тело при его охлаждении в металлической форме, в других случаях - испарение воды или иного растворителя и стягивание частиц, покрытых тонким слоем клеящей связки.
3. Программа для расчета математической модели (Comsol)
Программа для конечно-элементных расчётов сложных научно-технических задач. Пакет COMSOL Multiphysics позволяет моделировать практически все физические процессы, которые описываются частными дифференциальными уравнениями. Программа содержит различные решатели, которые помогут быстро справиться даже с самыми сложными задачами, а простая структура приложения обеспечивает простоту и гибкость использования. Решение любой задачи базируется на численном решении уравнений в частных производных методом конечных элементов. Спектр задач, которые поддаются моделированию в программе чрезвычайно широк. Набор специальных модулей в программе охватывает практически все сферы приложений уравнений в частных производных.
3.1 Расчет математической модели
Эта модель представляет концепцию эффективной диффузии в пористых средах на основе сравнения перемещений через искусственные пористые структуры. Описанная в детальной модели упрощенная однородная структура пористых сред, характеризуется использованием эффективных свойств перемещений.
Расчет состоит из двух частей.
Первая часть описывает, как создать модель с подробной геометрией.
Вторая часть показывает, как определить модель однородности для пористых сред с помощью эффективного коэффициента диффузии, полученного с использованием детальной модели из первой части.
Движения через пористые структуры, как правило, рассматриваются с использованием упрощенных однородных моделей с эффективными свойствами перемещения. Это в большинстве случаев необходимо, поскольку типичные размеры пор и частиц, образующих пористую структуру на несколько порядков величины меньше, чем размер подобласти, которая должна быть смоделирована.
Тем не менее, это может быть интересно, исследовать допущения и упрощения, когда гомогенизирую пористые структуры, будем сравнивать однородную модель с моделью, определенной с помощью детальной структуры.
Искусственные пористые структуры, используемые в этой модели изображены на рисунке 1.
Рисунок 1: Искусственные пористые структуры. Домен окрашен в красный цвет, обозначающий доступность для диффузии
Уравнение модели в моделируемой области, изображенной на рисунке 1, в зависимости от времени
где с обозначает концентрацию (моль / м3, используя единицы СИ) и D коэффициент диффузии (м2 / с) растворенного вещества.
Граничные условия из трех различных типов. Состояние концентрации границы относящееся на левой вертикальной границе на рисунке 1, выражается как
где с0 заданная концентрация.
Правая вертикальная граница на рисунке 1 устанавливается в соответствии с
где km коэффициент массопереноса (м / с), и c1 представляет собой концентрацию в объеме раствора вне пористой структуры.
Все остальные границы изолированы в соответствии с
Начальное условие задается в форме колокола, профиль проходит вдоль оси хс максимумом в точке х = 0 и соответствующего значения с = с0:
Предположим, что газообразный раствор с содержанием растворенного в 3 моль / м3 концентрирует на границе. Коэффициент диффузии равен 1 · 10-5 м2 / с.
Вторая часть этого расчета использует усредненный 1D геометрическую модель с эффективными свойствами перемещения и средней пористостью. Уравнение модели имеет вид:
где? обозначает среднюю пористость, а Deff эффективный коэффициент диффузии. Эти свойства рассчитываются по результатам детальной структуры; в следующем разделе. На границах концентрации условия, описанные выше, применимы.
Результаты и обсуждение.
Моделирование выполняется при Т = 0 до 0,1 с0, когда достигается устойчивое состояния. На рисунке 2 представлен профиль концентрации после 0,05 сек в пористой структуре.
Уже на этом этапе концентрация почти достигла устойчивого состояния, которое показано на линейном профиле концентрации по всей структуре.
Рисунок 2: Профиль Концентрация в моделируемой искусственного пористой структуры при Т = 0,05 с.
При моделировании пористых сред, точная концентрация в структуре пор не самый важный вопрос. Самое интересное, это то описание потока. Для расчета средней скорости потока, используется следующее выражение:
Фиг.3 показывает значение этого интеграла как функции времени. Если вы позволите процесс достижения устойчивого состояния, средний поток становится 8,051 · 10-3 моль · м2 / с. Учитывая почти линейный профиль по всей структуре, естественно заменить пористую структуру с усредненной структуры 1D вдоль оси х. В этом случае можно рассчитать эффективный коэффициент диффузии в соответствии со следующим:
где сout является средняя концентрация (моль / м3) на границе потока и L1 представляет собой длину геометрии вдоль оси х. Средняя концентрация получается интегрированием соответствии с приведенной ниже формуле:
Это дает среднюю концентрацию cout = 1,61 · 10-3 моль / м3. Использование L1 = 8 · 10-4 м, эффективный коэффициент диффузии является:
что дает значение для эффективного коэффициента диффузии 2,15 · 10-6 м2 / с по сравнению с "out" диффузии 1 · 10-5 м2 / с. Самый эффективный и "out" коэффициенты диффузии, как правило, связаны в соответствии с уравнением:
где? является пористостью структуры и? извилистость, которая является мерой фактической длины на единицу эффективной длины молекулы. Чтобы вычислить пористость моделируемой структуры, необходимо интегрировать значение 1 на структуре, а затем разделить это по длине и ширине структуры:
в результате находится значение 0,382. Значение? можно рассчитать по 1,78. Кроме того, извитость, как правило, выражается в виде интенсивности пористости, в результате чего, выражение для эффективного коэффициента диффузии имеет вид:
Если вы используете вычисленные значения пористости и эффективной диффузии, значение р 1,60. Экспериментальные значения для р для пористых структур, используемых для перевозки в катализаторах, почв и других пористых структур, как правило, в диапазоне 1,5-2.
Используя значение эффективного коэффициента диффузии, простая гомогенизированная модель 1D дает возможность сравнить величину потока с помощью подробной 2D структуры. Рисунок 3 показывает, что существует хорошее соответствие между моделью, использующую подробную геометрию и гомогенизированной моделью.
Рисунок 3: Средний поток на границе в подробной 2D модели (сплошная линия) и гомогенизируют приближение 1D (пунктирная линия)
Обе модели, описанные выше, просто смоделировать в COMSOL Multiphysics. Одна особенность, которая имеет большое применение в этой модели является возможность определения операторов интегрирования для автоматической генерации значения интегралов, необходимых для оценки результатов модели.
Список использованных источников
1. Help in COMSOL version 4.2
2. Трояновский В.М. Математическое моделирование в менеджменте. Учебное пособие. - М.: Русская Деловая Литература, 2007.
3. Бусленко, "Моделирование сложных систем", Москва, изд. "Наука", 1973
Размещено на Allbest.ur
...Подобные документы
Классификация и производство керамических изделий и материалов, основные технологические виды: терракота, майолика, фаянс, каменная масса и фарфор. История развития и образование международной Академии гончарного искусства в Женеве. Биеннале керамики.
реферат , добавлен 23.12.2010
Понятие и способы изготовления стеклянных изделий, их классификация и типы, применяемые методы и материалы. История керамики и общее описание изготавливаемого изделия, оборудование. Особенности применения стеклянных и керамических изделий в оформлении.
курсовая работа , добавлен 17.11.2013
История возникновения гончарного производства. Развитие фаянсовой промышленности, производства, росписи (Конаковский фаянс, Торжокская игрушка, Лихославльская керамика). Материалы и оборудование для производства посуды. Мастера завода Конаковского фаянса.
реферат , добавлен 06.10.2014
Основные виды керамики: майолика, фаянс, каменная масса и фарфор. Производство санитарно-технических и бытовых изделий из тонкой керамики. Технология производства технической керамики. Способы декорирования полуфарфора, фарфоровых и фаянсовых изделий.
реферат , добавлен 18.01.2012
История гончарной керамики. Технология производства керамических изделий. Сырьё для керамических масс. Прозрачные керамические материалы, особенности их структуры. Производство каменной керамической посуды в XVI в. Виды современных глиняных изделий.
презентация , добавлен 11.02.2011
Виды керамики, характеристика материалов, используемых для формования керамических изделий. Приготовление керамической массы. Полусухое и гидростатическое прессование. Различные варианты вибрационного формования. Специфика применения шликерного литья.
реферат , добавлен 13.12.2015
Исторические сведения о возникновении керамики, область ее применения. Современные технологии керамических материалов. Производство керамических материалов, изделий в Казахстане, СНГ и за рубежом. Производство и применение стеновых и облицовочных изделий.
курсовая работа , добавлен 06.06.2014
Высокопрочные керамики на основе оксидов - перспективные материалы конструкционного и инструментального назначения. Свойства оксидов цинка и меди. Допированные керамики. Основы порошковой металлургии. Технология спекания. Характеристика оборудования.
курсовая работа , добавлен 19.09.2012
Изучение технологии изготовления керамики - материалов, получаемых из глинистых веществ с минеральными или органическими добавками или без них путем формования и последующего обжига. Этапы производства: формовка изделия, нанесение декора, сушка, обжиг.
реферат , добавлен 03.02.2011
История развития алюминиевой промышленности. Производство первичного алюминия и направления его потребления. Электродные изделия и требования к ним. Производство анодной массы и других электродов. Техника безопасности при обслуживании электролизеров.