CC BY
19
УДК 625.088
55нйй$<
В.В. Грузин, Ж.Е. Ахметов
Павлодарский государственный университет
им. С. Торайгырова
Аталмыш мацалада тротуар тацталарын енЫруге арналган жабдыцтарды цурастыру m&cmdepi жайьшда мол1меттер келт1р1лген. Жалпылама ацпараттар жиынтыгы негЫнде баспалаудыц (пресстеудщ) эртур/ii тэЫлдерт цолдану перспегтивалары талданып, втм сапасын жогарыпатумацсатында импульсгт цалыптау edicin цолдану усьтылеан.
В данной статье приводятся сведения о способах создания оборудования для производства тротуарной плитки. На основании обзорной информации проанализированы перспективы применения различных способов прессования, предложен вариант повышения качества продукции за счет применения импульсной формовки.
The article is adduced information about methods of making of equipments for making ofside-walk tile. On the basis of survey information the article is adduced analysis of perspectives of using of different methods of pressing and propose variant of rise of quality of production by means of using of impulse moulding.
Реализация основных положений жилищной программы, изложенных в послании Президента Республики Казахстан народу Казахстана от 18.02.2005 г. вызовет бурный рост строительной индустрии . и производства строительных материалов и изделий. Поэтому, в связи с предстоящим значительным ростом объемов производства в данной ^Щотрасли, вопросы обеспечения качества продукции приобретут особую
Ш актуальность.
В большинстве своем изготовление строительных изделий, в том | числе, сравнительно нового и весьма популярного вида изделия как
шш
тротуарная плитка, неотъемлемо связано с процессом прессования. Известны различные способы прессования, которые обуславливают большое разнообразие применяемого оборудования. В связи с этим поиск оптимального способа прессования, применительно к производству тротуарной плитки и, соответственно, обоснованный выбор оборудования являются актуальной проблемой.
Прессование тротуарной плитки сейчас в основном осуществляется по полусухому способу формовки, что позволяет исключить одну из наиболее сложных и длительных операций технологического процесса -сушку. В технологической линии по производству строительных изделий полусухим способом основным оборудованием является пресс. Эффективность работы линии и качество получаемого изделия во многом определяются совершенством прессового оборудования.
В настоящее время известно много способов полусухого прессования строительных изделий. В настоящий момент практическое применение для производства тротуарной плитки имеют следующие способы:
- статическое прессование;
- изостатическое прессование;
- вибрационное прессование;
- роликовое прессование;
- динамическое прессование.
Статическое прессование пока имеет наибольшее распространение благодаря простоте реализации при формовании изделий простой формы и небольших размеров. ^Различают одностороннее и двустороннее прессование. Одностороннее прессование характеризуется тем, что прессующая поверхность пуансона передвигается к противоположной от нее неподвижной поверхности, а усилие прессования прикладывается в основном сверху или снизу. Одностороннее прессование может использовать неподвижную, подвижную, плавающую или подрессоренную матрицу.
В процессе одностороннего прессования с неподвижной матрицей частицы смеси, расположенные вдоль оси прессования в зависимости от расстояния до подвижного пуансона совершают разный путь. По мере перемещения пуансона увеличивается плотность прилегающих слоев, соответственно увеличиваются потери на внешнее трение за счет эффекта бокового распора смеси, перепад напряжений по высоте изделия увеличивается пропорционально увеличению высоты формуемого изделия и уменьшению гидравлического радиуса прессуемо поверхности.
Таким образом, перепад плотности по высоте формуемого изделия является основным недостатком одностороннего прессования с неподвижной матрицей, улучшение качества формуемого изделия за счет
■Ч
снижения перепада плотности по высоте достигается при одностороннем прессовании с подрессоренной и плавающей матрицей.
Особенность такого прессования в том, что с момента соприкосновения подвижного пуансона со смесью до некоторого предварительного уплотнения имеет место эффект одностороннего прессования с неподвижной матрицей. По мере уплотнения смеси происходит уравновешивание упругого элемента, на котором установлена матрица. Матрица начинает перемешаться вниз вместе с подвижным пуансоном, при этом происходит уплотнение смеси в нижних слоях изделия.
Применение подрессоренной или плавающей матрицы при одностороннем прессовании позволяет приблизиться к двустороннему процессу формования. Матрицу при этом поддерживают соответственно упругие элементы или гидроцилиндры. Особенность поддержки матрицы при помощи гидравлики заключается в том, что независимо от
относительного перемещения матрицы и неподвижного пуансона,
\
поддерживающее матрицу усилие остается постоянным. Это повышает качество прессования изделия за счет снижения перепада удельных давлений прессования на подвижном и неподвижном пуансонах.
Наряду с подрессоренными и плавающими матрицами при одностороннем прессовании также применяются подвижные матрицы.
При такой схеме одностороннего прессования матрица кинематически связана с подвижным пуансоном посредством передаточного механизма.
Качество изделия щэи одностороннем прессовании с подвижной матрицей за счет одновременного и равномерного перемещения верхнего и нижнего пуансонов относительно матрицы выше по сравнению с другими разновидностями одностороннего прессования.
Двустороннее прессование по сравнению с односторонним является более прогрессивным способом полусухого прессования изделий. При двустороннем прессовании усилие прессования, действующее равномерно на смесь с двух сторон, способствует достижению более высокой прочности краев и улучшению свойств формуемого изделия. При такой схеме прессования за счет синхронного перемещения пуансонов происходит равномерное уплотнение верхних и нижних слоев смеси.
Однако сложность технической реализации такого способа прессования ограничивает его применение, ведь синхронное перемещение пуансонов в процессе прессования возможно только при наличии жесткой кинематической связи между приводами пуансонов. Более широкое применение получил метод последовательного
N
перемещения пуансонов в процессе прессования смеси, последовательного перемещения пуансонов при двустороннем прессовании можно достичь одним приводом.
Несмотря на эффективность двустороннего прессования, полностью исключить перепад напряжений и обеспечить равноплотное изделие по всему объему невозможно. Однородное уплотнение по всему объему изделия достигается только при всестороннем объемном прессовании, что практически осуществимо для текучей массы, находящейся под давлением. Это изостатическое (гидростатическое) прессование.
Принцип изостатического прессования основан на том, что усилие прессования либо преобразуется в давление жидкости, газа или эластомера, которое действует на уплотняемую смесь со всех сторон равномерно. Способ изостатического прессования нашел широкое
промышленное применение при формовании фасонных изделий сложной
конфигурации, к равноплотности которых предъявляются высокие
\
требования.
В результате всестороннего сжатия материала при изостатическом способе прессования общая плотность отформованного изделия получается выше, чем при аналогичном давлении статического прессования в металлических формах, поэтому для получения равно степени уплотнения при изостатическом прессовании требуется относительно низкое давление. По данным [1,2] изостатическое прессование позволяет в среднем снизить на 30% давление, требуемое для достижения аналогичной плотности отформованного изделия при статическом прессовании. Кроме того, при изостатическом прессовании значительно снижается металлоемкость и упрощается конструкция оборудования.
Принцип вибрационного прессования при полусухом прессовании изделий заключается в том, что под действием кинетической энергии, % создаваемой вибратором, частицы смеси, находящиеся в матрице,
С, .. ' N
% приводятся в состояние колебательного движения. При этом отдельные - частицы внутри смеси, перемещаясь, заполняют пустоты, увеличивая тем |р самым плотность смеси. При вибрационном прессовании наряду с !!£•1 уплотнением смеси эффективно удаляется газовая фаза. Л' Несмотря на широкое использование вибрации при производстве строительных материалов, вибрационное прессование полусухих масс ¡¡р;г является малоизученной проблемой. Основными преимуществами вибрационного прессования являются сравнительно небольшие затраты металла на изготовление матрицы, малая масса установки, высокая плотность отформованного изделия при относительно низких удельных ¡¡¡¡¡р давлениях формования.
Существует множество схем реализации процесса вибрационного ^прессования, определяемых типом материала, размерами и формой прессуемого изделия и др. основными схемами являются: ¡¡¡¡¡Ш;;
- свободное виброуплотнение,
- виброуплотнение со статическим прижимом пуансона;
- виброуплотнение с динамическим прижимом пуансона;
- виброуплотнение в плавающей матрице с прижимами.
Основными недостатками, объединяющими все вибрационные
установки, являются значительный шум при работе, необходимость виброизолированных фундаментов, применения деталей и узлов повышенной прочности и жесткости.
Процесс уплотнения смеси при роликовом прессовании происходит в результате приложения к поверхности смеси кратковременных повторных нагрузок. Прочность частиц уплотняемой смеси значительно превышает прочность связей межу частицами. Поэтому уплотнение смеси происходит за счет взаимного перемещения частиц твердой фазы и уменьшения вследствие этого пористости смеси за счет вытеснения воздуха из пор.
Наибольшая эффективность уплотнения достигается, когда удельное давление на поверхности контакта смеси с роликом составляет 0,9 - 0,95 от предела прочности[3]. Для достижения требуемой степени уплотнения смеси необходимо многократное укатывание роликом при постепенном повышении давления прессования.
Динамическое прессование в прессах применяется в виде ударного, взрывного и гидродинамического способов. Ударный способ основан на принципе свободного падения рабочего органа (подвижного пуансона) с определенной высоты. В результате накопленная кинетическая энергия расходуется в момент соударения со смесью на прессование смеси в матрице. При ударе подвижного пуансона о смесь в матрице скорость пуансона изменяется за очень малый промежуток времени. Поэтому удар пуансона о смесь можно характеризовать как импульс. В результате даже при небольшой массе подвижного пуансона и высоты его падения за счет малости времени удара удельное давление достигает значительной величины. Поэтому с точки зрения энергоемкости, ударный способ прессования имеет определенные преимущества по сравнению с другими.
ВЫВОДЫ:
1. Для полусухого формования строительных изделий применяется несколько способов прессования. Универсального способа, приемлемого для любых изделий не существует.
2. Для производства тротуарной плитки сейчас используется в основном роликовое прессование. Однако этот способ не обеспечивает требуемой производительности продукции.
3. Представляется перспективным применение для производства тротуарной плитки способа ударного (импульсного) прессования. Необходимо создание оборудования для реализации данного способа.
ЛИТЕРАТУРА:
1. Сапожников М.Я. Механическое оборудование предприятий строительных материалов, изделий и конструкций,- М.: Высшая школа, 1971,382с.
2. Сапожников М.Я., Дроздов Н.Е. Справочник по оборудованию заводов строительных материалов - М.: Стройиздат, 1970, 488с.
3. Джылкичиев А.И. Основы теории расчета и проектирования оборудова-ния для производства изделий полусухим способом формования. Дисс. докг. техн. наук - Алматы, 2003, 258с.
