No Image

Температура обжига глиняных изделий

СОДЕРЖАНИЕ
0 просмотров
11 марта 2020

Сушка – процесс удаления влаги из изделия путем испарения.

Условия сушки – температура и влажность окружающего воздуха должны быть одинаковыми вдоль всей поверхности изделия, т.е. нежелательно высушивать керамику на солнце или сквозняке, т.к. из-за неравномерного просушивания изделие может растрескаться. Скорость сушки зависит от температуры и влажности окружающей среды, а также от формы и габаритов изделия. Время сушки в естественных условиях – 3-10 дней, в сушильных устройствах – 6 ч и менее. Если изделие недостаточно просушено, то при обжиге оно может разорваться.

Воздушная усадка – сокращение размеров глинистых материалов в связи с испарением воды, находящейся в капиллярах между частицами, и отдачей воды из гидратных оболочек глинистых материалов (испарение механически и физически связанной воды). Для определения усадки изготавливают глиняные плитки размером 50 * 50 * 8 мм с метками по диагоналям на расстоянии 50 мм. Воздушная усадка (%) L = l1 — l2 * 100, 11 где 11 – линейные размеры влажного образца, 12 – линейные размеры образца после сушки. Наибольшая воздушная усадка наблюдается у высокопластичных глин и достигает 12…15%. Огневая усадка – сокращение размеров абсолютно сухого глиняного изделия при его обжиге вследствие происходящих в глине химических превращений (дегидратации, перекристаллизации глиняных материалов) и плавления наиболее легкоплавких примесей с образованием стекла, заполняющего промежутки между частицами (? 1%). У высокопластичных глин усадка при сушке и обжиге может достигать 20-25%.

Обжиг – конечная и важная стадия любого керамического производства. При обжиге керамических изделий происходят сложнейшие физико-химические процессы, в результате которых керамическая масса – механическая смесь минеральных частиц – становится камнеподобным материалом – прочным, твердым, химически стойким, с присущими только ему эстетическими свойствами.

  • подъем температуры, нагревание (наиболее ответственный);
  • выдержка при постоянной температуре;
  • снижение температуры, охлаждение.

Составляющие режима обжига :

  • скорость нагрева и охлаждения,
  • время выдержки при постоянной температуре,
  • температура обжига ,
  • среда обжига (окислительная, в условиях свободного доступа воздуха; восстановительная, в условиях прекращения доступа воздуха и избытка угарного газа; нейтральная).

Физико-химические процессы, происходящие при обжиге :

  1. Удаление свободной (гигроскопической) влаги – 100–250? С.
    После сушки изделия имеют остаточную влажность около 2–4 %, и эта влага удаляется в начальный период обжига в интервале температур 100–250? С. Подъем температуры в этом периоде обжига следует вести осторожно со скоростью 30–50? С в час.
  2. Окисление (выгорание) органических примесей – 300–800? С.
    При быстром подъеме температуры и недостаточном притоке кислорода воздуха часть этих примесей может не выгореть, что обнаруживается по темной сердцевине черепка.
  3. Дегидратация глинистых материалов – удаление химически связанной воды – 450–850? С.
    Особенно активно этот процесс происходит в интервале температур 580–600? С. Al2О3? 2SiO2? 2Н2О> Al2О3? 2SiO2 + 2Н2О Удаление химически связанной, или конституционной, воды в составе основного глинообразующего минерала – каолинита – сопровождается разложением молекулы этого минерала и переходом его в метакаолинит Al2О3? 2SiO2, имеющий скрытокристаллическое строение. В интервале температур 550–830? С метакаолинит распадается на первичные оксиды Al2О3? 2SiO2 > Al2О3+2SiO2, а при температуре свыше 920? С начинает образовываться муллит 3Al2О3? 2SiO2, содержание которого во многом определяет высокую механическую прочность, термостойкость и химическую стойкость керамических изделий. С повышением температуры кристаллизация муллита ускоряется и достигает своего максимума при 1200–1300? С.
  4. Полиморфные превращения кварца – 575? С.
    Данный процесс сопровождается увеличением объема кварца почти на 2%, однако большая пористость керамики при этой температуре не препятствует росту кварцевых зерен и в черепке не возникает значительных напряжений. При охлаждении печи при той же температуре происходит обратный процесс, сопровождаемый сокращением объема черепка на приблизительно 5 %.
  5. Выделение оксидов железа – от 500? С.
    В составе керамических масс железо может находиться в виде оксидов, карбонатов, сульфатов и силикатов. При температуре обжига выше 500? С оксид железа Fe2O3, частично замещающий Al2О3 в глинистых минералах, выделяется в свободном виде и окрашивает керамику в красный цвет, интенсивность которого зависит от содержания Fe2O3 в керамической массе.Углекислое железо – сидерит – Fe2СO3 разлагается в интервале температур 400–500? С. Разложение сульфата железа FeSO4 происходит при температуре 560–780? С.
  6. Декарбонизация – 500–1000? С.
    Данный процесс происходит в фаянсовых и майоликовых массах, в состав которых входят карбонатные породы: мел, известняк, доломит: СаСО3>СаО+СО2. Выделяющийся СО2 не дает каких-либо дефектов на изделиях, если керамические массы в этот период еще не отфлюсовались. В противном случае на поверхности изделий могут появиться характерные вздутия – «пузыри».
  7. Образование стеклофазы – от 1000? С.
    Глинистые минералы при нагреве до 1000? С не плавятся, но ввод в состав керамических масс силикатов с высоким содержанием щелочных металлов способствует образованию смесей с температурой плавления от 950? С. Жидкая фаза, даже в небольшом количестве, играет очень важную роль в повышении спекания черепка, как бы «склеивая» минеральные частицы керамической массы в единое целое.
  8. Восстановительный обжиг (для фарфора – 1000–1250? С, Для гончарной керамики и майолики – 500–950? С).
    Восстановительная среда создается путем увеличения концентрации окиси углерода в печных газах и способствует изменению цвета керамических масс и декоративных покрытий за счет стремления СО «отнять» кислород у химических элементов, входящих в состав керамических изделий. Цель создания восстановительной среды при производстве фарфора – перевод оксида железа, содержащегося в фарфоровой массе и придающего нежелательную желтую или желто-серую окраску фарфору, в силикат-фаялит FeO?SiO2 – слабоокрашенное соединение голубовато-белого цвета, в результате чего значительно повышается белизна фарфора. Если в топку печи будет подано избыточное количество топлива по отношению к подаваемому с воздухом кислороду, то реакция горения будет происходить не до конца и в результате неполного сгорания будет образовываться не углекислый газ (СО2), а угарный газ (СО) и оставаться не прореагировавшее с кислородом топливо © в виде копоти и дыма. 3С + О2 > 2СО + С. Угарный газ, являясь в данных условиях особо активным восстановителем, будет реагировать с окисью железа (Fe2O3) в составе керамической массы, восстанавливая ее в закись железа (FeO), присоединяя к себе кислород и образуя за счет присоединенного кислорода углекислый газ СО2. Fe2O3 + СО>2 FeO + СО2. Превращение в результате восстановительного обжига окиси железа в его закись придает черепку в зависимости от содержания в нем Fe2O3 и в зависимости от температурного режима обжига оттенок от зеленовато-голубого до иссиня-черного. Реагируя с оксидами в составе глазурей, угарный газ восстанавливает оксиды до металлов, в результате чего на поверхности глазурей появляется металлический блеск.
  9. Расплавление полевошпатных материалов – 1100–1360? С.
    В расплавленном полевошпатном стекле растворяются метакаолинит Al2О3? 2SiO2 и мелкие зерна кварца. В этом температурном интервале происходит образование (кристаллизация) муллита 3Al2О3?2SiO2, который вместе с нерастворившимися частицами кварца образует каркас керамического черепка.
Читайте также:  Тарталетки с творожной начинкой

Обжиг обычно контролируют термопарой или милливольтметром. Но при наличии определенного опыта не составляет труда определить визуально температуру обжига на том или ином его этапе по цвету раскаленного черепка внутри печи:

  • темно-красный – 600 – 700? С;
  • вишнево-красный – 800 – 900? С;
  • яркий вишнево-красный – 1000? С;
  • светло-оранжевый – 1200? С;
  • начинает белеть – 1300? С;
  • белый – 1400? С;
  • яркий белый – 1500? С.

Продолжительность обжига керамических тонкокерамических изделий колеблется в больших пределах и зависит от конструкции и размеров обжигательных печей, вида топлива, конечной температуры обжига , химического и гранулометрического состава керамических масс, размеров и формы изделий и др.

Обжиг некоторых видов крупногабаритных фарфоровых электроизоляторов длится 5–6 суток, а охлаждение – 10–12 суток, обжиг и охлаждение облицовочных керамических плиток в роликовых печах осуществляется всего за 15 минут.

Продолжительность обжига и охлаждения фарфоровых изделий (посуды) составляет в горнах 40–48 часов, в туннельных печах – 26–32 ч, в скоростных конвейерных печах – 18–20 ч.

Обычно тонкокерамические изделия обжигаются дважды: цель первого (утильного) обжига – придать изделиям достаточную механическую прочность, необходимую для выполнения следующей операции технологического процесса – глазурования. В производстве фаянса и фаянсовой майолики в процессе первого обжига , проводимого при высоких температурах (1200–1230? С), черепок доводится до требуемой степени спекания, а задачей второго, или «политого», обжига является лишь наплавление глазури на изделия. Температура утильного обжига гончарных изделий – 800–900? С, «политого» – 900–1000? С.

В условиях производства процесс приготовления керамических масс состоит из следующих основных операций: грубое дробление, рассев, тонкий помол, смешивание, ситовая очистка, магнитная очистка, приготовление пластичной (формовочной) массы, приготовление литейного шликера, транспортировка керамических масс к формовочным и литейным участкам.

В условиях небольших мастерских подготовка формовочной массы происходит по-другому.

Пластичные сырьевые материалы – глины и каолины – имеют непостоянную влажность, зависящую от сезона. Для выравнивания влажности и повышения однородности глины применяют длительное (не менее трех месяцев) вылеживание ее в специальных ямах – глинниках. Воздействие атмосферных явлений, перепады температуры (особенно промораживание) способствуют перераспределению воды в массе, ее саморазрыхлению, при этом окисляются вредные органические примеси, вымываются растворимые соли. Масса в таких условиях как бы «зреет» для формования.

Основная задача первых стадий обработки сырья – получение однородной массы определенной влажности. Из глины необходимо удалить посторонние включения – камни, корни деревьев, куски угля и известняка, другие примеси, которые могут усложнить процесс формования и обжига изделий. Для достижения этих целей применяют отмучивание – один из элементарных способов подготовки формовочной массы. Он заключается в осаждении частиц кварцевого песка, полевого шпата и других из глины, распущенной в воде. При отмучивании глина не только очищается, но и становится более жирной и пластичной.

Изделия из глины с древних времён верно служат человеку. Керамическая посуда до сих пор очень популярна. Кроме широкого применения в быту, художественные произведения из этого материала можно увидеть в любом музее искусств. Многие умельцы в домашних условиях до сих пор создают неповторимые творения в печи для обжига, ведь керамикой глина становится только под воздействием больших температур.

Читайте также:  Как сделать пиццу дома в духовке рецепт

Классификация печей

Люди давно заметили, что при сильном нагревании глина из мягкого материала превращается в непробиваемый камень. Никто сейчас и не вспомнит, когда появилась первая печь для обжига глиняных изделий. За тысячелетия человеческой деятельности постоянно развивалось и совершенствовалось не только гончарное дело, но и необходимые для него печи.

Такая печь поможет изготовить керамику ручной работы

Существует несколько основных категорий обжиговых печей:

  • по типу топлива или источника энергии, на котором работает агрегат. В этом разделе выделяются газовые, электрические и твердотопливные;
  • по расположению нагревателя. Существует два основных вида: муфельные, когда нагреватели размещены вокруг муфеля, и камерные — нагреватель внутри камеры для обжига;
  • различие в типе камерной среды. Эту классификацию делят на три вида: вакуумные, когда воздух откачивается из камеры, воздушные — обычные печи, и с защитной газовой средой, когда закачивают вспомогательный газ для лучшей обработки изделий;
  • отличия по типу загрузки. Три категории: трубчатые — загрузка сверху, для равномерного обжига художественных изделий, колпаковые — такая же загрузка, но для габаритных предметов, горизонтальные — когда загружают спереди;
  • по мощности и максимальной температуре нагрева. От температуры обжига зависит конечное качество и цвет изделия, поэтому эта категория имеет большое значение для тех, кто экспериментирует в этих направлениях.

Большинство народных умельцев пользуется промышленными образцами печей для обжига керамики, но есть и те, кто решается сделать это сложное сооружение своими руками.

Обзор печей для обжига керамики:

Технология выбора

Современный рынок предлагает большое разнообразие печей для обжига глины, поэтому к выбору нужно подходить основательно. Такое приобретение довольно затратно: минимальные цены на промышленные образцы колеблются от 30 тысяч рублей и выше, а самые продвинутые печи для керамики могут стоить до половины миллиона рублей.

Для начала нужно определиться с предстоящими задачами. Если мастер решил просто освоить новый вид искусства и создавать красивые сувениры для себя и близких, то лучше остановиться на муфельных образцах. В случае решения заняться керамикой профессионально понадобится камерная печь.

Далее нужно выбрать тип загрузки. Самый удобный — это колпаковые варианты, они же и самые дорогие. Когда расстояние между предметами при обжиге не имеет значения, выбирают горизонтальную. В противном случае — лучше трубчатую.

Важны такие показатели, как температура и мощность, они влияют на цвет и качество изделия. К примеру, для посуды нужна мощная печь, а для сувениров можно обойтись чем-то попроще. Не стоит забывать и про габариты печи, чтобы потом не возникло проблем с её размещением. Взвесив все за и против, можно отправляться в магазин или заказать нужный агрегат в интернете.

В этом видео вы узнаете о дровяной печи для обжига керамики:

Изготовление своими руками

В качестве домашнего варианта печки для обжига керамики чаще выбирают камерные печи с обогревателем внутри печи. Они более экономичны и их легче сделать своими руками. Старый холодильник или стиральная машина — это основа корпуса будущего сооружения. Также понадобятся нагревательные спирали и камера из шамотного материала.

Собрав всё необходимое, можно приступать к изготовлению по следующей схеме:

  1. Из металлических труб или уголка сваривают каркас днища и укрепляют его листом тонкого железа.
  2. Затем укрепляют каркас всей конструкции, обваривая стальным уголком углы корпуса будущей печи.
  3. На дно и все стены укладывают сантиметровый слой базальтовой ваты для теплоизоляции. Закрепляют её листами железа.
  4. Готовят материал для камеры. Обычно выбор падает на шамотные плиты, которые можно сразу заказать нужных размеров или приобрести 6 шт. таких плит. Также делают камеру из огнеупорного кирпича.
  5. Для связки используют специальную огнеупорную кладочную смесь. Для фиксации на металлической поверхности в смесь добавляют около 30% цемента.
  6. Начинают выкладывать внутреннюю камеру со дна камеры, подгоняя кирпичи и плиты как можно плотнее друг к другу.

Изготовить печь для обжига глины можно своими руками

  1. При выкладывании стен между корпусом и кирпичом закрепляют утеплитель и металлический лист.
  2. Верхнюю часть делают в виде небольшой арки, закладывают трапециевидными блоками.
  3. Сооружают дверку из шамотного кирпича таким образом, чтобы она заходила плотно внутрь камеры. Для этой цели делают выступ в ¼ кирпича.
  4. Приваривают петли и подгоняют дверь на печь.
  5. После высыхания кладки делают канавки на внутренних стенках камеры для укладки спирали.
  6. Фиксируют спирали, чтобы при нагревании они не вылезали из канавок.
  7. Делают два электрических контура из спиралей и выводят из концы сверху на крышку.
  8. Устанавливают керамическую пластинку для фиксации контактов болтами.
  9. На передней панели устанавливают переключатель с тремя контактами и подсоединяют к нему спирали с помощью изолированных электропроводов.
  10. Проверяют правильность подключения контуров. Должно быть три варианта интенсивности нагрева. Один контур — самая низкая, второй контур — средняя и оба контура — самая сильная.
  11. Просушивают конструкцию 1,5-2 месяца, потом включают на полную мощность и ждут, пока не перестанет идти пар изнутри. После этого печь готова к эксплуатации.

Соорудив печку для обжига глины своими руками, начинающие мастера керамики могут приступать к творению первых художественных работ. Глина позволяет делать сказочные произведения, ведь вылепить из неё можно всё что угодно. Главное — автору не мешать своей фантазии воплощать задуманное.

В этом видео вы узнаете об изготовлении печи для обжига керамики:

Читайте также:  Мощные аккумуляторы для смартфонов

Привет всем любителям и профессионалам керамического дела и тем, кто только делает первые шаги в постижении этого ремесла!

В своей профессиональной практике, я часто сталкивался с проблемой обжига. Зачастую не понимая принципов и значимости этой технологической операции и не придавая ей большого значения. Я «наступал на грабли» и хуже всего, что на детские))) и не один раз.

И если вы, читающие сейчас эту статью, «творители» и «виртуозы» керамического искусства не хотите совершать такие же ошибки, предлагаю дочитать эту статью до конца и поставить лайк и оставить комментарий.

Стоит отметить, что все рекомендации, которые будут приведены в этой статье относятся к обжигу в электрических муфельных печах. На сегодняшний день в России (имеются ввиду небольшие производственные мастерские и учебные центры) это самый распространенный вид печей.

  1. 1. Загрузка(садка) изделий в печь.

Загрузку в печь надо производить таким образом, чтобы максимально использовать пространство камеры печи. Для этого возможно выполнить предварительное размещение изделий на специальном столе. При этом вы сможете без труда определить высоту и количество огнеупорных стоек необходимым для поддержки лещадок (огнеупорных полок).

Отмечу, что лещадки при первом применении необходимо покрыть каолином (развести сухой порошок каолина водой и кистью обмазать полки), это поможет увеличить срок службы печной фурнитуры.

Плотность расположения неглазурованных изделий больше, чем глазурованных.

Вниз следует ставить более тяжелые изделия, а выше – более легкие.

При обжиге неглазурованные изделия могут соприкасаться. Вы также можете ставить одно изделие на другое.

Плитки устанавливают на ребро или друг на друга, если они имеют толстый черепок. Большие плоские и толстостенные чаши, обжигаемые на утель, лучше обжигать вверх дном на огнеупорной полке, а тонкие небольшие чашки — тоже вверх дном, но на специальных сырых дисках (бомзах), чтобы избежать даже незначительной деформации по окружности.

Изделия в печь нужно устанавливать на расстоянии не менее 2-3 см от спиралей или стенок муфельной печи. Слишком близкое размещение может привести к их деформации. То же правило касается размещения изделий возле термопары. НЕЛЬЗЯ ЗАКРЫВАТЬ ТЕРМОПАРУ.

Глазурованные изделия располагают друг от друга на расстоянии достаточном, чтобы при обжиге они не соприкасались друг с другом, со стенками печи, спиралями и не приклеивались к лещадкам (лучше установить изделия на специальные подставки).

Вначале температуру обжига повышают медленно. В первые два-три часа идет процесс «досушки», выпаривание физически связанной воды. Температуру печи стараются не поднимать выше 150—200°С, пока не исчезнет влага. При этом технологические отверстия в печи должны быть открыты для того, чтобы через них выходила влага.

Ступень 1: 1-1,5 часа до температуры 150-200°С с выдержкой от 30 минут до 1 часа.

После предварительного нагрева можно уже быстрее повышать температуру до 300—500°С. Однако при достижении температуры 600°С следует соблюдать осторожность, так как при слишком быстром нагреве даже совершенно высохших изделий они могут разорваться из-за слишком большого давления паров воды, образующихся в результате диссоциации глинистого вещества (удаление химически связанной воды). При температуре около 600°С пары начинают выделяться интенсивно. Кроме того, примерно при этой температуре резко расширяется кварц.

Ступень 2: 2-3 часа до температуры 570-600°С с выдержкой 20-30 минут.

На последнем этапе скорость может быть максимально высокой, но при достижении заданной температуры важно сделать выдержку для того, чтобы нагрев по всему рабочему пространству камеры стал равномерным.

Ступень 3: скорость нагрева 150-200°С с выдержкой 20 минут.

Чтобы избежать образования трещин, изделия надо охлаждать по возможности медленно. К тому же, износ печи значительно уменьшается, если охлаждение («студка») длится приблизительно такое же время, что и нагрев.

Во всех случаях надо твердо придерживаться правила: охлаждение в первые часы должно быть замедленным, пока температура не снизится до 450—400°С.

Особенно важно медленно охлаждать большие изделия и скульптурные произведения. При этом лучше совсем не открывать дверь печи до тех пор, пока температура не снизится по крайней мере до 220—200°С, а затем не открывать ее полностью; выгрузку не рекомендуется производить, пока температура не снизится до 120—100°С. Лучше всего разгружать печь при температуре изделий 50—60°С. Эта предосторожность имеет еще большее значение для глазурованных изделий.

Стоит отметить что существуют частные случаи, когда обжиг может осуществляться совершенно по другой схеме.

Вдохновляйтесь, экспериментируйте, творите.

Комментировать
0 просмотров
Комментариев нет, будьте первым кто его оставит

Это интересно
No Image Строительство
0 комментариев
Adblock detector