Процеси у виробництві будівельних матеріалів і виробів (стр. 7 из 14)
(6.22)де РH і Ро - тиск власне на відстані Н і у від пресуючого інструменту (пуансона, штампу, штемпеля і т.п.); е - підстава натуральних логарифмів; до - емпіричний коефіцієнт, визначуваний досвідченим шляхом; R - гідравлічний радіус перетину пресування; Н - висота засипки (наповнення) прес-форми.
Двосторонній додаток зовнішнього навантаження (мал.6.7, б) зменшує ступінь нерівномірності пресування по висоті, оскільки величина H зменшується значно (майже удвічі).
Залежність пористості П пресування від тиску пресування описується рівнянням А.С. Бережного
(6.23)де П - істинна пористість; р - питомий тиск пресування; а і b - досвідчені коефіцієнти.
Коефіцієнт ущільнення, що характеризує зміну об'єму матеріалу при пресуванні [44, 70, 75, 102]
(6.24)де Vc, Vпр - відповідно об'єми формувальної суміші і пресування;
Н, h - відповідно висота засипки прес-форм і пресування;
ρпр і ρз - відповідно густина пресування і засипки прес-форм.
Для практики пресування будівельних формувальних сумішей можна рекомендувати наступні значення коефіцієнта Купл: 1,4-2,0 (для силікатної суміші); 1,30-1,70 (для керамічної суміші).
Коефіцієнт пружного розширення, що характеризує зміну об'єму пресування після зняття тиску, тобто випресовування з прес-форми
(6.25)де V'np, Vnp - відповідно, об'єми пресування після і до випресовування; h', h - відповідно, висота (товщина) пресування після і до випресовування; ρ'прρпр - густина пресування, відповідно, в ущільненому стані (в прес-формі) і після випресовування з прес-форми. По значеннях Купл і Купр судять про прессованості порошкоподібних формувальних мас (сумішей). Зусилля пресування
(6.26)де р - питомий тиск пресування; S - загальна площа пресування; SП - площа перетину прес-форми; Z - кількість прес-форм на позиції пресування; К3 - коефіцієнт запасу, К3 = 1, 20-1,25. Робота пресування
(6.27)Важливим параметром, що характеризує процес пресування в умовах усестороннього стиснення, є коефіцієнт бічного тиску, рівний відношенню бічного тиску до тиску пресування
(6.28)Величина ξ для різних формувальних матеріалів коливається в межах від 0 до 1. Для ньютонівських рідин він рівний одиниці, а для абсолютно твердого тіла - нулю. Для порошкоподібних формувальних будівельних сумішей коефіцієнт бічного тиску змінюється від 0,03 до 0,25 від тиску пресування.
Іноді при вивченні процесу пресування для обліку фізико-механічних властивостей формованих мас (сумішей) використовують уявний об'ємний модуль Ev [53]
(6.29)Де p - тиск пресування; ΔV - приріст об'єму; Vc - об’ем формувальної суміші (початковий об'єм).
По Ev можна знайти коефіцієнт стисливості, який рівний його зворотній величині.
В теорії і практиці пресування різних формувальних сумішей крім одноступінчатого пресування має місце і багатоступінчате пресування. Передбачається, що на першому ступені пресування висота засипки H зменшується значно при порівняно невеликому питомому тиску пресування. Вторинний додаток зовнішнього навантаження з паузою на пружну післядію після першого ступеня змінює висоту засипки значно менше при невеликому збільшенні питомого тиску і т.д. Отже, багатоступінчате пресування дає можливість одержати рівне осідання маси або густину пресування при дещо меншому питомому тиску за рахунок більш повного видалення повітря при пресуванні. Проте конструкція пресового устаткування при багатоступінчатому пресуванні стає складніше. Тому воно не знайшло широкого вживання в промисловості.
Приведені закономірності процесу пресування можуть бути використані на практиці при визначенні зміни об'єму формованих сировинних будівельних мас залежно від пресованого тиску, розрахунках і конструюванні пресового устаткування.
2.4.3 Параметри пресування
Вивченню залежності густини (міцності) пресування від тиску пресування присвячено багато робіт [6, 17, 44.55, 70, 75, 102].
При дослідженні зусиль пресування силікатної суміші (маси) В.И. Мидовским (ВНІїСтроммаш) використана залежність
або 
де р - тиск пресування; а, b - досвідчені коефіцієнти, що характеризують властивості силікатної суміші; h - осідання суміші при пресуванні; е = 2,71.
Мал.6.10. Залежність тиску пресування р від осідання суміші h при різних значеннях коефіцієнта а
На мал.6.10 в напівлогарифмічній системі координат представлена залежність тиску пресування р від осідання h силікатної суміші [5, 6].
Проведені дослідження показали, що коефіцієнт а (кг/см2) для різних мас має певне значення, яке залежить від фізичних властивостей пресованої суміші (маси) і характеризує той тиск пресування, яке необхідне прикласти до пресованої маси для отримання її заданого осідання.
Коефіцієнт b (1/см) встановлює зв'язок між осіданням hі фізико-механічними і технологічними властивостями пресованої маси. Для силікатних мас значення коефіцієнта а коливається від 0,5 до 3,5 кг/см2. Всі прямі на мал.6.10 мають однаковий кут нахилу θ, рівний 54°30'. Тому значення коефіцієнта b для силікатних мас може бути прийнято постійним і рівним 1,4 1/см. Подальша задача зводиться до визначення оптимальних значень коефіцієнта а для відповідної пресованої маси і параметрів пресуючого механізму (преса).
При формуванні, наприклад, силікатної суміші середня густина пресування (цеглини-сирцю) є непрямим показником ущільнення (мал.6.11).
Мал.6.11. Залежність коефіцієнта ущільнення Купл від крупної і вогкості силікатної суміші (Wсм).
Дослідження, проведені у ВНІIСтроймат [102], показали, що міцність сирцю при стисненні підвищується значно повільніше, ніж тиск пресування (мал.6.12). При p2/p1 =2,25-5,0 відношення міцності сирцю R2/R1 =1,50-2,0.
В табл.6.1 приведені параметри пресування силікатних формувальних сумішей при виробництві силікатної цеглини і каменя.
З табл.6.1 видно, що при майже однаковому питомому тиску пресування значні відмінності є в тривалості і характері додатку навантаження.
Мал.6.12. Залежність міцності цеглини - сирцю від питомого тиску пресування, вогкості суміші і часу пресування:
Таблиця 6.1.
Основні параметри пресування силікатних формувальних сумішей
| Модель, індекс преса | Параметри пресування | |||||
| Площа формування, дм | Вид пресування | Питомий тиск, МПа | Зусилля, МН | Часциклу, з | Часстиснення, с | |
| СМ-816CMC 152 | 6/6 | 25/30 | 1,5-1,8 | 2,34/2,8 | 0,8/0,9 | |
| "Дорстенер 104/203" | 10,2/12,6 | Одностороннє | 58,5/47,5 | 6 | 3,85 | 1,92 |
| "Ротомат" | 10,2/11,8 | 34,5/30 | 3,5 | 3,6-4 | 1,4-1,6 | |
| Р-550 | 13/15 | Одно-двостороннє | 35/45 | 5,5 | 6-9 | 2,2-3,4 |
| СМ-1085 | 14,8/15 | Двостороннє | 42,5/42 | 6,3 | 6,7/7,1 | 1,65/1,75 |
| S-S500 | 18,5/16,2 | 35/40 | 5 | 7,2 | 3,2 | |
| "Круппінтертехник" | 26/30 | Одностороннє | 23/20 | 6 | 20 | 6-9 |
Дослідження, проведені у ВНІїстромі, показали, що тривалість пресування силікатної формувальної суміші не перевищує 6 с (мал.6.13).
Мал.6.13. Залежність тривалості пресування від питомого тиску
На мал.6.14 приведені діаграми (циклограми) пресування силікатних формувальних сумішей на вітчизняних і зарубіжних пресах.
Мал.6.14. Діаграма (циклограма) пресування силікатних формувальних сумішей: а - на револьверних пресах; б - на пресах з рухомим і нерухомим столом; 1,2 - СМС-152; 3 - "Ротомат"; 4 - "Дорстенер"; 5 - "Атлас"; 6 - СМ-1085; 7 - S-S500; 8 - "Крупп-Інтертехник".
З мал.6.14 видно, що в сучасних пресах передбачається витримка при пресуванні під найбільшим тиском від 0,5 с до декількох секунд. Час власне стиснення суміші коливається від 0,8 до 6 с. Це дозволяє, як зазначено вище, пресувати більш сухі суміші (вогкістю 4-5%), сприяє ефективному ущільненню, релаксації напруг, залученню меншої кількості повітря і забезпечує високу якість виробів.
Зв'язок основних параметрів пресування формувальної суміші з конструктивними параметрами пресового устаткування можна виразити у вигляді залежності [55, 56]
(6.32)