Keramikas materiāls: īpašības, ražošanas tehnoloģija, pielietojums

2024 Autors: Howard Calhoun | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2023-12-17 10:35

Pirmā keramika parādījās ilgi pirms cilvēki iemācījās kausēt metālu. Senie podi un krūzes, ko arheologi atrod līdz mūsdienām, ir pierādījums tam. Ir vērts atzīmēt, ka keramikas materiālam ir unikālas īpašības, kas dažās jomās padara to vienkārši neaizstājamu. Apskatīsim kopā ar jums keramikas īpašības, parunāsim par tās ražošanu un īpašībām.

Vispārīga informācija

Iegūstiet keramikas izstrādājumus, saķepinot mālu un maisījumus ar organiskām piedevām. Dažreiz tiek izmantoti neorganisko savienojumu oksīdi. Pirmie šādi produkti parādījās pirms 5000 gadiem. Šajā laikā ražošanas tehnoloģija ir ievērojami uzlabojusies, un šodien mums ir pieejami augstas stiprības keramikas izstrādājumi. Tos izmanto būvniecībā fasāžu apšuvumam, grīdām, sienām utt.

Ir keramika ar blīvu un porainu lauskas. Galvenā atšķirība starp abiem ir tā, ka blīvā lauskas ir ūdensnecaurlaidīga. Tie ir porcelāna izstrādājumi, grīdas flīzes utt. Porainsšķembas - flīzes, keramikas akmens, drenāžas caurules un daudz kas cits.

Notikumu vēsture

Vārds "keramika" grieķu valodā nozīmē "māls". Dabiski, ka jebkura produkta izgatavošanai tika izmantots kaut kāds maisījums. Tam tika pievienoti nepieciešamie materiāli atkarībā no tā, kas beigās bija jāiegūst. Sākumā ar rokām un nedaudz vēlāk ar speciālu mašīnu māla izstrādājumam tika piešķirta īpaša forma. Pēc tam keramikas izstrādājumus apdedzina krāsnīs augstā temperatūrā.

Daudzas valstis izmantoja savas ražošanas tehnoloģijas. Tas attiecas uz keramiku, krāsošanu un stiklojumu. Ēģipte tiek uzskatīta par pirmo valsti, kas ir sasniegusi ievērojamu šīs nozares attīstību. Tieši keramikas ražošana tur tika izveidota pirmām kārtām. Izstrādājumi tika izgatavoti no raupja un slikti sajaukta māla, bet vēlāk tehnoloģija uzlabojās. Mūsdienās tiek atrasti dzeltenā māla ķieģeļi, kas, iespējams, tika izmantoti Memfisas piramīdu celtniecībā.

Porcelāna parādīšanās

Nefrītu Ķīnā izmanto jau ilgu laiku. Tas bija skaists, bet diezgan trausls un grūti apstrādājams. Pēc daudzu gadu meklējumiem risinājums tika atrasts. Porcelānu ir vieglāk ražot. Tomēr arī šeit bija nianses. Piemēram, vizla un cvaoka, kas tika atrastas "porcelāna akmeņos", tika sam altas smalkā pulverī un uzglabātas vairāk nekā 10 gadus. Tas tika darīts, lai materiāls būtu pēc iespējas elastīgāks. PirmkārtPorcelāna izstrādājumi Ķīnā bija augsti un iegareni trauki. Viņiem bija pulēta virsma un zila vai tumši zaļa krāsa. Pēdējie tika novērtēti visaugstāk.

Mūsdienās tiek uzskatīts, ka Ķīna ir valsts, kurā porcelāns tika izplatīts visplašāk. Tā ir taisnība, lai gan tas bija populārs Eiropā, taču tur tas parādījās vēlāk, un tā ražošana attīstījās ilgāk.

Galvenie keramikas veidi

Šobrīd māla izstrādājumiem ir plaša klasifikācija. Tātad keramikas izstrādājumus var iedalīt divās galvenajās grupās:

• neglazēta keramika (terakota un keramika);
• glazēts (majolika, fajansa, porcelāns, šamots).

Terakota - no itāļu "ceptās zemes". Produkti ir izgatavoti no krāsaina māla un tiem ir poraina struktūra. No terakotas gatavo vāzes, traukus, kā arī rotaļlietas un flīzes.

Medikas keramika ir grūtāk apstrādājama. Lai padarītu to ūdensizturīgu, ir nepieciešama pulēšana. Turklāt produkts tiek pakļauts krāsošanai. Lai to izdarītu, to atstāj karstā cepeškrāsnī dūmos, līdz tā pilnībā atdziest. Mūsdienās daudzi keramikas veidi, jo īpaši keramika, ir ārkārtīgi populāri. Ikdienā to izmanto piena, beztaras materiālu uzglabāšanai vai kā dekoru.

Kas attiecas uz otro veidu - šeit populārākā ir glazēta keramika, porcelāns un māla izstrādājumi. Pirmais ir dārgāks un darbietilpīgāks ražošanā, otrais ir praktisks un lēts. Tie atšķiras viens no otra ar to, ka satur porcelāna izstrādājumusmazāk māla un vairāk īpašu piedevu. Turklāt porcelāns atšķirībā no māla traukiem ir caurspīdīgs gaismā.

Par ugunsizturīgiem materiāliem

Izstrādājumi, kas izgatavoti no mālu maisījumiem, ir ugunsizturīgi. Atkarībā no mērķa tie var izturēt temperatūru no 1300 līdz 2000 grādiem pēc Celsija un pat augstāku. Keramikas apdedzināšanai tiek izmantota īpaša krāsns. Ugunsizturīgos materiālus visplašāk izmanto metalurģijas procesā. Tur tos izmanto domnu un bloku projektēšanai.

Ir diezgan loģiski teikt, ka, paaugstinoties temperatūrai, ugunsizturīgā materiāla izturība nezaudē, bet, gluži pretēji, palielinās. Tas tiek panākts, jo sastāvā ir ugunsizturīgi oksīdi, silikāti un borīdi. Tos izmanto gandrīz visur, kur notiek augstas temperatūras procesi. Ļoti bieži tie tiek atrasti formēti, tas ir, konkrēta izstrādājuma veidā, piemēram, ķieģelis. Reti ir nepieciešams izmantot neformētus ugunsizturīgus materiālus pulvera veidā.

Keramika celtniecībā

Keramikas materiālu priekšrocība ir tā, ka to krājumi ir praktiski neierobežoti. Līdztekus šāda produkta ražošanas vienkāršībai un augstajai izturībai šodien tas ir neaizstājams būvniecības nozarē. Ja ņemam sienu materiālus, tad šeit vadošo pozīciju ieņem māla ķieģelis.

Tas pats attiecas uz keramikas flīzēm, kuras, neskatoties uz polimēru izskatu, nezaudē savu vietu. To joprojām izmanto, lai aprīkotu telpas ar augstu mitruma un temperatūras līmeni. Starp apdares materiāliemkeramzīts ieņem pirmo vietu.

Pēdējo dažu gadu laikā dobo keramikas bloku un ķieģeļu ražošana ir palielinājusies par 4%. To ražošana prasa minimālas izmaiņas ķieģeļu rūpnīcās un rūpnīcās, savukārt izmaksas atmaksājas pirmajā pārdošanas gadā. Ārzemēs dobā keramika jau sen ir ieņēmusi vadošo pozīciju un tiek pārdota daudz labāk nekā parastie ķieģeļi.

Īpaši keramikas materiāli

Pie šādiem produktiem pieder sanitārās un kanalizācijas caurules. Pirmās ir sadalītas trīs lielās grupās:

• no cietā fajansa (poraina lauskas);
• sanitārā porcelāna (saķepināta skaida);
• pusporcelāns (puscepta skaidiņa).

Galvenās prasības sanitārtehnikai ir izturība pret mehāniskiem bojājumiem, karstumizturība. Recepte jāievēro stingrā kārtībā, tas pats attiecas uz tehnoloģiju. Tiek izmantota tikai profesionāla keramikas krāsns un augstas kvalitātes izejvielas. Sanitārie izstrādājumi ir izlietnes, tualetes podi, vannas, radiatori utt. Drošs veids, kā pārbaudīt izstrādājuma kvalitāti, ir viegli piesitot korpusam. Skaņai jābūt skaidrai un bez grabulīšiem. Tas norāda uz apdedzināšanu pareizā temperatūrā un bez plaisām.

Kas attiecas uz kanalizācijas caurulēm, tām jābūt blīvām saķepinātām šķembām. Keramikas caurules tiek ražotas ar diametru 150-600 mm. Parasti stiklotas gan no iekšpuses, gan no ārpuses. Šādi produkti ir raksturīgiaugsta izturība pret agresīvu vidi un izkliedētu elektrisko strāvu. To cena ir mērena, tāpēc tās ir pieejamākas.

Keramikas fizikālās un ķīmiskās īpašības

Kā minēts iepriekš, visus produktus var iedalīt divās plašās grupās: blīvi un poraini. Blīvām ir ūdens absorbcijas koeficients mazāks par 5%, porainiem - 5% vai vairāk. Pēdējā grupā ietilpst šādi izstrādājumi: māla ķieģeļi (porainie un dobie), dobie sienu akmeņi, apdares dakstiņi, jumta dakstiņi. Blīvās keramikas izstrādājumi - ceļu ķieģeļi un grīdas flīzes. Sanitārajā rūpniecībā ir sastopama gan poraina, gan blīva keramika.

Runājot par fizikālajām un ķīmiskajām īpašībām, nevar nepieminēt galveno keramikas trūkumu. Tas sastāv no paaugstinātas trausluma salīdzinājumā ar citiem materiāliem. Tomēr augstā pieejamība un daudzpusība padara šo materiālu par vienu no populārākajiem daudzās nozarēs un pat ikdienas dzīvē. Mūsdienu tehnoloģijas ļauj iegūt gludu virsmu uzreiz pēc apdedzināšanas. Ja vēlaties iegūt noteiktu krāsu, pievienojiet dzelzs vai kob alta oksīdus.

Mikrostruktūras iezīmes

Karsējot keramika pamazām kļūst šķidra. Tas izceļas ar lielu skaitu vienkāršu un sarežģītu savienojumu. Atdzesējot, notiek kristalizācija. Tas izpaužas tīru kristālu nogulsnēs, kuru izmērs palielinās. Masai sacietējot, tā veidojas struktūrāmikrokonglomerāts. Tajā mullīta graudi tiek cementēti ar sacietējušu masu. Ir vērts pievērst uzmanību tam, ka skābekļa atomi veido sava veida matricu. Tas satur mazus metāla atomus, kas tiek aizstāti starp tiem esošajos tukšumos. Līdz ar to mikrostruktūrā dominē jonu saites un nedaudz mazāk kovalentās saites. Ķīmiskā stabilitāte un stabilitāte tiek panākta, izmantojot spēcīgus un izturīgus ķīmiskos savienojumus.

Kā minēts iepriekš, keramikas materiālu izmantošana ir ierobežota. Tas ir saistīts ar faktu, ka kristāli ir nepilnīgi. Kristāla režģiem ir daudz defektu: atoma izmēra poras, deformācijas utt. Tas viss būtiski pasliktina izturību. Tomēr šeit ir dažas nianses. Piemēram, ja tehnoloģija tiek ievērota konkrēta veida keramikas ražošanā, ir pilnīgi iespējams sasniegt labus rezultātus stiprībā. Lai to izdarītu, ir ārkārtīgi svarīgi ievērot temperatūras režīmu un produkta degšanas ilgumu.

Māla īpašības un īpašības

Māls ir nogulumieži, kas neatkarīgi no sastāva un struktūras, sajaucoties ar ūdeni, veido plastmasas materiālu. Pēc apšaudes - akmenim līdzīgs ķermenis. Parasti maisījums ir blīvs, pārsvarā sastāv no aluminosilikātiem. Diezgan bieži mālos atrodami arī tādi ieži kā kvarcs, laukšpats, sēra pirīti, kā arī kalcija, magnija un titāna savienojumu hidroksīdi un karbonāti.

Kaolīni ir tīrākie mūsdienās zināmie māli. Gandrīz pilnībā sastāv no kaolinīta. Pēc grauzdēšanas iegūtB alta krāsa. Apstrādei nepieciešamā plastiskums tiek panākts, pateicoties smalku māla daļiņu (0,005 mm) klātbūtnei konstrukcijā. Protams, jo vairāk šādas vielas sastāvā, jo lielāka plastiskums, un otrādi.

Mālu galvenās keramikas īpašības ir:

• plastiskums - deformācija, nepārkāpjot integritāti;
• savienojamība;
• gaisa un uguns saraušanās;
• ugunsizturība.

Šodien tiek izmantotas dažādas retināšanas un bagātināšanas piedevas, kas ļauj mainīt materiāla īpašības vienā vai otrā virzienā. Tas noved pie tā, ka keramikas izstrādājumi kļūst vēl pieprasītāki un pieejamāki.

Ražošanas tehnoloģiskā shēma

Keramikas materiālu īpašības liecina par iespēju izmantot mālus dažādās nozarēs. Tas noveda pie tā, ka bija liels pieprasījums, un līdz ar to palielinājās piedāvājums. Ražotnes vairumā gadījumu strādā pēc viena un tā paša modeļa:

• izejvielu ieguve;
• gatavošanās;
• formēšana un žāvēšana;
• grauzdēšana un produkta izlaišana.

Lai samazinātu izmaksas, rūpnīcas parasti tiek celtas tiešā māla atradnes tuvumā. Kalnrūpniecība tiek veikta atklātā veidā, tas ir, ar ekskavatoru. Nākamais solis ir sagatavot masu. Izejvielas bagātina, sasmalcina un samaisa līdz viendabīgai masai. Topošā keramikas izstrādājuma veidošana tiek veikta ar mitrām un sausām metodēm. Pirmajā gadījumā masu samitrina līdz 25%, bet otrajā - ne vairāk kā par 12%.

Agrāk bieži tika izmantota dabiskā žāvēšana. Tomēr rezultāts lielā mērā bija atkarīgs no laikapstākļiem. Tāpēc lietū vai aukstumā augs stāv uz vietas. Tāpēc tiek izmantoti speciāli žāvētāji (gāze). Vissvarīgākais solis ir atlaišana. Ir ārkārtīgi svarīgi ievērot tehnoloģiju, kas ir diezgan sarežģīta. Daudz kas ir atkarīgs arī no keramikas dzesēšanas. Nav pieļaujams straujš temperatūras kritums, kas var izraisīt plaknes izliekumu. Tikai tad jūs varat pārdot keramikas materiālus. Ražošanas tehnoloģija, kā redzat, nav vienkārša, tā sastāv no vairākiem posmiem. Katrs no tiem ir jāievēro. Ja tas nenotiek, tad veikala plauktos varam sastapt laulību.

Mazliet par keramikas trūkumiem

Kā jau minēts, keramikas materiālu sastāvs nav ideāls. Jo īpaši tas ietekmē māla izstrādājuma izturību. Jebkuri mehāniski bojājumi var izpausties kā mikroshēma, plaisa utt. Tas ir galvenais trūkums. Taču ir arī citi faktori, kas kavē mūsu aplūkotā materiāla plašu izplatīšanu. Viens no tiem ir augstās izmaksas. Piemēram, keramikas dakstiņi lauku mājas jumtam ir lielisks risinājums no estētiskā viedokļa, taču šāds prieks izmaksās ļoti dārgi.

Tajā pašā laikā, pienācīgi kopjot, tā izskats kalpos ne vairāk kā 5 gadus. Nākotnē notiek izbalēšana, sūnu parādīšanās uz virsmas utt. Līdz ar to trauslums un trauslums noved pie tā, ka jebkuramehāniski bojājumi var izraisīt jumta noplūdi, un dažiem cilvēkiem tas patiks. Protams, mūsdienīgs keramikas materiāls izskatās ļoti iespaidīgi, kas panākts, pateicoties plašajai krāsu faktūrai un kvalitatīvai apdarei. Bet tas joprojām ir dārgi, kas bieži vien liek aizdomāties par šādas izvēles piemērotību.

Apkopojiet

Esam apsvēruši keramikas materiālu pamatīpašības. Pamatojoties uz visu iepriekš minēto, mēs varam secināt, ka šādiem produktiem ir sava unikalitāte. Tas ir saistīts ar faktu, ka, ja nav mehānisku bojājumu, tie kalpos ļoti, ļoti ilgi. Turklāt keramikas materiāls šķidrā metāla liešanai rūpnīcās ir arī neaizstājams, jo tas var izturēt augstu temperatūru.

Kas attiecas uz ikdienu, tad keramika ļoti noder. Speciālie ēdieni cepšanai cepeškrāsnī, lai gan gadu gaitā ir mainījuši savu izskatu, joprojām tiek gatavoti no šī materiāla. Porcelānam, neskatoties uz augstām izmaksām, ir elegants izskats un tas vienkārši patīk acij. Tas attiecas arī uz māla traukiem, kurus, ja tie ir pareizi izpildīti, ir grūti atšķirt no porcelāna.

Jebkurā gadījumā ir jāizmanto keramikas materiāls. Tas galvenokārt ir saistīts ar lielajām dabiskā māla rezervēm. To tiešām ir daudz, un ar katru gadu tiek veidoti arvien jauni karjeri šī dabas resursa ieguvei. Otrs svarīgais faktors ir videi draudzīgums. Iepriekš cilvēkiem nebija iespējuizmantot jebkādas kaitīgas piedevas, lai uzlabotu izstrādājuma stiprības īpašības. Šodien situācija ir mainījusies, lai arī ne pārāk kritiski. Keramikas flīzes, atšķirībā no sintētiskiem materiāliem, nav kaitīgas veselībai. Tas attiecas arī uz keramikas traukiem, kas, salīdzinot ar plastmasu, it īpaši, ja pēdējais tiek uzkarsēts, nekādi nekaitē.