Question 1

Что такое формула Зегера и зачем она нужна?

Accepted Answer

Формула Зегера (Unity Formula) -- стандартный способ записи молярного состава глазури в керамической промышленности. Состав нормализуется так, что сумма плавней (оксиды RO и R2O: CaO, MgO, K2O, Na2O, ZnO, BaO) равна 1.0. Это позволяет легко сравнивать глазури разного состава и предсказывать свойства: температуру обжига, блеск (глянцевая/матовая), КТР. Например, для глянцевой глазури при 1230 C (конус 9) типично: SiO2 = 3.0-4.0, Al2O3 = 0.3-0.5. Повышение SiO2 поднимает температуру обжига и делает глазурь матовой. Понижение Al2O3 ниже 0.2 может вызвать стекание глазури.

Question 2

Как определить пористость керамики по ГОСТ 2409?

Accepted Answer

ГОСТ 2409 (аналог ASTM C373) описывает метод Архимеда для определения водопоглощения, кажущейся плотности и открытой пористости. Процедура: 1) Высушить образец при 110 C до постоянной массы (md). 2) Поместить в вакуум-камеру и залить дистиллированной водой (или кипятить 2 часа). 3) Взвесить насыщенный образец на воздухе (ms). 4) Взвесить подвешенным в воде (msub). Формулы: водопоглощение W = (ms-md)/md*100%, кажущаяся плотность rho = md/(ms-msub), открытая пористость Po = (ms-md)/(ms-msub)*100%. Закрытая пористость определяется разностью общей и открытой при известной истинной плотности.

Question 3

Что такое конусы Зегера и как их использовать?

Accepted Answer

Конусы Зегера (Seger cones, Orton cones) -- пирамидки из керамической массы определённого состава, которые оплавляются при заданной температуре. Они измеряют тепловую работу (интеграл температуры по времени), а не просто температуру. Конус 06 = 998 C, конус 6 = 1222 C, конус 9 = 1280 C, конус 10 = 1305 C, конус 14 = 1390 C (при стандартной скорости нагрева 150 C/ч). При медленном нагреве конус оплавится при более низкой температуре, при быстром -- при более высокой. В России конусы маркируются по ТУ 14-8-54 и аналогичны системе Orton (США) и Staffordshire (Великобритания).

Question 4

Почему трескается глазурь (цек) и как его предотвратить?

Accepted Answer

Цек (crazing) -- сеть микротрещин на поверхности глазури, возникающая при охлаждении из-за несоответствия КТР (коэффициентов термического расширения) глазури и черепка. Если КТР глазури выше КТР черепка, при охлаждении глазурь сжимается сильнее и оказывается в растяжении -- возникает цек. Решение: КТР глазури должен быть на 5-10% ниже КТР черепка (глазурь в сжатии -- цека нет). Для снижения КТР глазури: уменьшить Na2O и K2O (самые высокие КТР), увеличить SiO2, добавить B2O3 или Al2O3 (отрицательный вклад в КТР). Противоположный дефект -- отскакивание (shivering) -- глазурь в слишком сильном сжатии, отслаивается чешуйками.

Question 5

Какие стандарты ГОСТ регулируют керамическую продукцию в России?

Accepted Answer

Основные стандарты: ГОСТ 2409 -- определение водопоглощения, кажущейся плотности и открытой пористости керамических огнеупорных изделий. ГОСТ 4071 -- определение огнеупорности (температура, при которой конус оплавляется). ГОСТ 473.1 -- определение предела прочности при изгибе. ГОСТ 7025 -- методы определения водопоглощения, плотности и контроля морозостойкости керамических стеновых материалов. ГОСТ 530 -- кирпич и камень керамические (общие технические условия). ГОСТ 6141 -- плитки керамические глазурованные для внутренней облицовки стен. ГОСТ 6787 -- плитки керамические для полов. ГОСТ Р 54868 -- посуда фарфоровая.

Question 6

Что такое модуль Вейбулла и почему он важен для керамики?

Accepted Answer

Модуль Вейбулла (m) -- параметр распределения Вейбулла, описывающий разброс прочности хрупких материалов. В отличие от металлов, керамика не деформируется пластически, и разрушение инициируется дефектами (поры, микротрещины, включения). Чем выше m, тем меньше разброс и выше надёжность: m = 5-8 для строительной керамики, m = 10-15 для технической Al2O3, m = 15-25 для горячепрессованного Si3N4 и HIPSN. Модуль m определяется экспериментально на серии образцов (минимум 20-30 по ASTM C1239). Характеристическая прочность sigma0 -- значение, при котором вероятность разрушения составляет 63.2%. Для проектирования используют прочность при заданной вероятности (например, 1% разрушения).

Question 7

Как рассчитать усадку и размер формы для керамического изделия?

Accepted Answer

Полная усадка складывается из усадки при сушке (2-8%, зависит от влажности массы и содержания глины) и усадки при обжиге (5-15%, зависит от температуры и состава). Линейная усадка: S = (L0-Lf)/L0*100%, где L0 -- размер сырого изделия, Lf -- после обжига. Масштабный коэффициент: K = L0/Lf = 1/(1-S/100). Размер формы для получения детали 100 мм: Lформы = 100*K. Усадка анизотропна: по направлению прессования обычно на 1-3% больше, чем поперёк. Для точных изделий необходим экспериментальный подбор с пробными обжигами. Объёмная усадка: Sv ~ 3*Sl для малых значений линейной усадки Sl.

Question 8

Какие огнеупорные материалы производятся в России?

Accepted Answer

Россия -- один из крупнейших мировых производителей огнеупоров. Группа «Магнезит» (Сатка, Челябинская область) -- крупнейший в СНГ производитель магнезиальных и хромомагнезитовых огнеупоров для металлургии (конвертеры, электропечи). «Боровичский комбинат огнеупоров» (Новгородская область) -- шамотные и корундовые изделия для стекловаренных печей, цементных вращающихся печей. ОАО «Динур» (Первоуральск) -- динасовые огнеупоры (кварцевые, SiO2 более 93%) для коксовых печей. «Запсибогнеупор» (Новокузнецк) -- огнеупоры для алюминиевой промышленности. «Огнеупор» (Богданович) -- шамотные изделия. Суммарный объём производства огнеупоров в РФ превышает 3.5 млн тонн в год.

Сырьё	SiO2	Al2O3	Fe2O3	CaO	MgO	K2O	Na2O	ППП
Каолин	46.5	39.5	0.6	0.1	0.2	1	0.1	12
Кварцевый песок	99	0.3	0.05	0.02	0.01	0.05	0.02	0.2
Полевой шпат	66	18.5	0.1	0.5	0.1	12	2.5	0.3
Мел (CaCO3)	1	0.3	0.1	54	0.5	0.05	0.02	43.5

Тип керамики	T обжига, C	Водопогл., %	MOR, МПа	Применение
Строительный кирпич	900-1050	8-20	10-30	Стены, фундаменты
Клинкерный кирпич	1100-1300	2-6	40-80	Фасады, мощение
Фаянс	1100-1280	9-12	40-60	Посуда, сантехника
Фарфор	1350-1420	< 0.5	80-120	Посуда, электроизоляция
Al2O3 (99.5%)	1600-1750	< 0.02	300-400	Подшипники, импланты
ZrO2 (Y-TZP)	1450-1550	< 0.01	800-1200	Стоматология, ножи

Сырьё	SiO2	Al2O3	Fe2O3	CaO	MgO	K2O	Na2O	ППП
Каолин	46.5	39.5	0.6	0.1	0.2	1	0.1	12
Кварцевый песок	99	0.3	0.05	0.02	0.01	0.05	0.02	0.2
Полевой шпат	66	18.5	0.1	0.5	0.1	12	2.5	0.3
Мел (CaCO3)	1	0.3	0.1	54	0.5	0.05	0.02	43.5

Калькулятор керамики

Керамическая промышленность России

Основные виды керамики и их характеристики:

💡Совет технологу

Шихта

Обжиг

Усадка

Прочность

Глазурь

Плотность

Ключевые формулы керамической технологии

RO : R2O3 : RO2 = 1 : x : y

P(sigma) = 1 - exp(-(sigma/sigma0)^m)

rho = md / (ms - msub)

sigma = 3FL / (2bd^2)

alpha = Sum(fi * alpha_i)

S = (L0 - Lf) / L0 * 100%

Справочные данные по керамическим материалам

Часто задаваемые вопросы

Лиана Арифметова

Инструмент справочный — не заменяет эксперта

Похожие калькуляторы

Калькулятор экструзии

Калькулятор коррозии

Калькулятор композитных материалов

Калькулятор полимерной инженерии

Калькулятор трибологии

Калькулятор литья под давлением

Геотехнический калькулятор: несущая способность грунта, осадка и откосы

Калькулятор передаточных чисел (КПП)

Калькулятор упаковки

Калькулятор механической обработки

Калькулятор ЧПУ (станков с ЧПУ)

Калькулятор текстильного производства

Калькулятор целлюлозно-бумажного производства

Калькулятор фармацевтического производства

Калькулятор косметического производства