|
123 лицевого слоя, так и его морозостойкость, прочность сцепления с основой, а также прочность на сжатие и изгиб всего изделия. При плазменной обработке лицевой поверхности на поверхности образца образуется глазурный слой, качество которого будет зависеть от технологических факторов. Кратковременное воздействие плазменного факела вызывает расплавление поверхностных слоев теплоизоляционно-конструкционного стеклокомпозита и его прогрев в среднем на несколько миллиметров. Однако высокие температуры плазмы, как и любого другого высокотемпературного источника, могут приводить к значительному термоудару и образованию микротрещин в поверхностных слоях. Это существенно снижает прочность сцепления и морозостойкость лицевого слоя с основой и тем самым снижает эксплуатационные свойства самого изделия. При плазменной обработке лицевой поверхности теплоизоляционноконструкционного стеклокомпозита температура, создаваемая в поверхностных слоях и время воздействия плазменного факела являются определяющими качество изделия факторами.Для установления закономерности распределения температур в теплоизоляционно-конструкционного стеклокомпозита при плазменной обработке его поверхности были проведены следующие исследования. С этой целью образцы пеностекла (куб с ребром 30 мм) термообрабатывали при 870 "С в печи нагревателями из SiC. В образцы предварительно помещали термопары. Кубы устанавливали на расстоянии 10-20 мм от среза горелки ГН-5р. Параметры работы плазмотрона: рабочее напряжение 30-32 В, ток 350-400 А, расход аргона 30 л/мин, воды на охлаждение 10 л/мин. После зажигания дуги измеряли температуру по толщине образца, а температуру поверхности оптическим пирометром. Время обработки образцов плазменным факелом изменяли от 5 до 30 с. Результаты измерений представлены на рисунке 4.5. Из рисунка видно, что с увеличением времени плазменной обработки, зона высокотемпературного воздействия в поверхностном слое возрастает. Изменение температуры во времени на поверхности образца, а также распределение по толщине даны на рисунке 4.5. Максимальная температура на поверхности |
116 ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ФАКТОРОВ, ФОРМИРУЮЩИХ ПОТРЕБИТЕЛЬСКИЕ СВОЙСТВА ПЛАЗМЕННЫХ ДЕКОРАТИВНЫХ ПОКРЫТИЙ НА ИЗДЕЛИЯХ СТЕНОВОЙ КЕРАМИКИ К основным факторам, формирующим потребительские свойства товаров, относят исходное сырье (материалы) и его качество, технологию производства и конструкцию (форму) готового изделия. Однако, как показывает мировой опыт, при относительно стабильном качестве сырья, решающим в формировании потребительских свойств в настоящее время является современная технология. В главе представлены результаты исследования влияния технологических факторов на закономерности формирования потребительских свойств стеновой керамики, обработанной факелом низкотемпературной плазмы. Определяющими качество потребительскими свойствами стеновой керамики с лицевой поверхностью (глазурованной, ангобированной, оплавленной, рельефной, гладкой и др.) является как качество лицевого слоя, так и его морозостойкость, прочность сцепления с основой, а также прочность на сжатие и изгиб всего изделия. При плазменной обработке лицевой поверхности стеновой керамики на ее поверхности образуется глазурный слой, качество которого будет зависеть от технологических факторов. Кратковременное воздействие плазменного факела вызывает расплавление поверхностных слоев стеновой керамики и ее прогрев в среднем на несколько миллиметров. Однако высокие температуры плазмы, как и любого другого высокотемпературного источника, могут приводить к значительному термоудару и образованию микротрещин в поверхностных слоях стеновой керамики. Это существенно снижает прочность сцепления и морозостойкость лицевого слоя с основой и тем 118 • исследование потребительских свойств новых керамических материалов и экспертная оценка их качества; (6) • разработка новых классификаций с учетом полученных результатов исследований и разработка номенклатуры потребительских свойств стеновой (лицевой) керамики. 3.1. Исследование температурно временного поля и образование стеклофазы в керамике При плазменной обработке лицевой поверхности стеновой керамики температура, создаваемая в поверхностных слоях и время воздействия плазменного факела являются определяющими качество изделия факторами. В данном подразделе приводятся результаты исследования температурно временного поля в поверхностных слоях стеновой керамики при ее плазменной обработке. Это позволит установить закономерность распределения температур в поверхностных слоях стеновой керамики и закономерности распределения в ней стеклофазы. Данные показатели являются главными в формировании потребительских свойств готовых изделий. Температурно-временное поле в поверхностном слое керамики, обработанном газопламенным факелом, исследовали в [39]. Замена газопламенного факела на плазменный интенсифицирует нагрев поверхности керамики. В этом разделе приведены результаты исследования распределения температур в керамике при плазменной обработке ее поверхности. С этой целью образцы из каолинито-гидрослюдистой глины Волоконовского месторождения (куб с ребром 30 мм) термообрабатывали при 1273 К в печи 119 нагревателями из SiC. В образцы при формировании запрессовывали термопары и после этого обжигали. Кубы устанавливали на расстоянии 10-20 мм от среза горелки ГН-5р. Параметры работы плазмотрона: рабочее напряжение 30-32 В, ток 350-400 А, расход аргона 30 л/мин, воды на охлаждение 10 л/мин. После зажигания дуги измеряли температуру по толщине образца, а температуру поверхности оптическим пирометром. Время обработки образцов плазменным факелом изменяли от 5 до 30 с. Результаты измерений представлены на рисунке 7. Из рисунка 7 видно, что с увеличением времени плазменной обработки, зона высокотемпературного воздействия в поверхностном слое возрастает. Изменение температуры во времени на поверхности образца, а также распределение по толщине даны на рисунке 8 . Максимальная температура на поверхности достигала 2273 ± 20 К (рис. 8 ), что быстро расплавляло кристаллическую фазу, способствовало образованию и накоплению стеклофазы и ее частичному испарению. Одновременно происходили следующие процессы: образование газовой фазы, диффузия стеклофазы в поры и газовых включений в стеклофазу. Процессы образования и накопления стеклофазы в керамике исследовали на этих образцах. Распределение стеклофазы в керамике по толщине образца представлено на рисунке 9 и свидетельствует об интенсивном накоплении стеклофазы. Рентгенофазовый анализ показал, что помимо кварца в обожженной глине присутствуют муллит и гематит (рис. 10). С накоплением стеклофазы в ней растворяется муллит и гематит, а также интенсивно плавится кварц (рис. 1 0 ). Одной из причин, снижающих эксплуатационные свойства материала при газопламенной обработке, является модификационное превращение кварца в кристобалит, сопровождающийся увеличением объема [38, 39, 40,]. Однако в нашем случае кристобалит не образуется, а кварц растворяется в жидкой фазе в результате высокой скорости нагрева поверхностных слоев керамики, достигающей 3000 К/мин. |