При приготовлении масс, предназначенных для изготовления изделий методом прессования, коржи с добавкой отходов формовочной массы подвергают сушке и дроблению. Затем масса просеивается, пропускается через магнитный сепаратор, вводятся связующие вещества, производится тщательное перемешивание и приготовляются гранулированные (гранулы размером 0,5—2 мм отделяют от пыли на соответствующих ситах) пресс-порошки.
В качестве связующего и пластифицирующего вещества в глинистых массах служит вода, а в безглинистых массах — растворы органических веществ, например раствор поливинилового спирта, бакелитовой смолы, воскообразные вещества — парафин, церезин и др.
Для приготовления гранулированного пресс-порошка широко применяют распылительные сушилки. При этом водный шликер с влажностью 35—50 % распыляют форсункой или вращающимся диском в башенной сушилке для подсушки и получения гранул заданной влажности. Шарообразные гранулы (размерами преимущественно 0,3— 0,5 мм) имеют более высокую текучесть, чем порошок, получаемый измельчением сухой массы в мельницах ударного действия.
При применении распылительных сушилок достигается существенная экономия за счет исключения из производственного цикла ряда операций, снижения трудовых и эксплуатационных затрат.
При приготовлении шликера для горячего литья в металлические формы под давлением масса предварительно синтезируется, дробится, измельчается в барабанных или вибрационных мельницах до заданной дисперсности (обычно удельная поверхность 350—800 м2/кг). Затем вводится парафин с добавкой олеиновой кислоты в обогреваемую до 70—80 °С лопастную, пропеллерную или иную мешалку.
Ориентировочное количество связующего, состоящего из 95—97 % парафина и 3—5 % олеиновой кислоты, в шликерах составляет около 10 —15%.
Перед заливкой в формы горячий шликер вакуумируют в аппаратах различной конструкции./3/
Оформление заготовок изделий. В зависимости от состава, технологических особенностей приготовления массы, конфигурации, габаритных размеров и масштаба производства изделий в основном применяются следующие способы изготовления заготовок: пластичное формование, прессование из пресс-порошков, литье водного шликера в гипсовые формы, горячее литье под давлением в металлические формы и высокотемпературное прессование./2/
Пластичное формование относится к важнейшим методам оформления электротехнических изделий. Этот метод в основном применяется при массовом производстве различных фарфоровых изоляторов, иногда для изготовления специальных изделий, стеатитовых, кордиеритовых, конденсаторных, глиноземистых и др., в том числе и из масс, не содержащих глины, но пластифицированных органическими связующими.
При изготовлении изделий пластичным формованием керамическую массу подвергают тщательной обработке, многократной перемешке в ленточном прессе, вакуумированию.
Сплошные толстостенные трубчатые керамические изделия оформляются из пластичной массы с помощью мощных вакуум-прессов. Окончательная конфигурация заготовок достигается пластичным формованием во вращающихся гипсовых или металлических формах и механической обработкой резанием. Этот метод применяется при изготовлении крупногабаритных высоковольтных изоляторов и подобных им изделий. Трубки, оси, стержни с одним или несколькими каналами и другие изделия с постоянным поперечным сечением изготавливают из пластичной массы способом протяжки через фильерные мундштуки на поршневых винтовых, гидравлических или шнековых прессах. Этот способ является основным для оформления заготовок различной конфигурации при изготовлении конденсаторов, резисторов и других изделий.
Изделия, не имеющие форму тел вращения, при небольших выпусках изготовляются методом ручной лепки в гипсовых формах.
Прессование из пресс-порошков является одним из распространенных и производительных способов изготовления полностью оформленных изделий заданной конфигурации или заготовок для последующей механической обработки изделий.
В зависимости от конфигурации прессуемых изделий, степени пластичности пресс-порошка и требований к изделиям прессование можно осуществлять различными способами. Так, широкий ассортимент установочных деталей из стеатита и форстерита, высоковольтные конденсаторы и другие изделия изготовляются сухим прессованием с применением малопластичных пресс-порошков с неводными органическими (парафин, смесь парафина с керосином и др.) или гидроорганическими (водный раствор поливинилового спирта) связующими. Для малопластичных пресс-порошков в СССР используют 2—5 %-ный водный раствор поливинилового спирта или 6—14 %-ный раствор парафина в бензине или керосине.
Штампование применяется главным образом для установочных деталей различной конфигурации из высокопластичных материалов с большим содержанием глин (фарфора, радиофарфора, ультрафарфора и т. д.) и добавкой гидроорганических пластификаторов.
Изостатическое прессование основано на всестороннем обжатии засыпанного в эластичную форму пресс-порошка или предварительно оформленной каким-либо способом заготовки жидкостью или сжатым газом. Изостатическое прессование в резиновой форме путем приложения гидростатического давления жидкости обычно называют гидростатическим прессованием. Этот способ применяется для оформления заготовок некоторых видов изоляторов, пьезокерамических элементов и других подобных изделий. Он обеспечивает получение плотных и однородных заготовок.
Высокотемпературное прессование применяется преимущественно для получения некоторых специальных изделий простой формы. Оно заключается в спекании керамического материала под давлением при высокой температуре в нагревостойких формах, при этом оформление и обжиг изделий совмещаются в единой операции. Исходный материал применяется в виде порошков или гранул. Давление, температура и продолжительность прессования определяются составом материала, размером и конфигурацией изделий и т. п.
Литье водных шликеров в пористые формы является одним из самых старых способов оформления керамических изделий. Этот способ широко применяется и сейчас, главным образом для изделий из специальных видов керамики — для крупногабаритных керамических конденсаторов, антенных обтекателей, а также различных изделий сложной формы.
При заливке шликера в пористую, чаще всего гипсовую форму, вследствие поглощения влаги стенками формы на ее поверхности образуется достаточно плотный и прочный слой керамической массы.
Различают два основных способа отливки изделий. При сливном способе после образования на внутренней стороне формы слоя массы требуемой толщины оставшийся шликер выливается из формы. При наливном способе отфильтрованная масса заполняет всю полость формы. Для оформления заготовок с внутренней полостью наливным способом в форму вставляется пористый сердечник.
Горячее литье под давлением применяется преимущественно для изготовления изделий сложной формы с точными размерами из непластичных материалов и толщиной стенки не более 10 мм. Литье производится на специальных аппаратах в металлические формы при температуре 70—80 °С и избыточном давлении 0,1—1 МПа.
В форму заливается вакуумированный шликер, который поступает под давлением в полость металлической формы и хорошо ее заполняет. Затвердевание шликера происходит при охлаждении формы. Метод оформления изделий очень трудоемок.
Обточка необожженных керамических изделий широко применяется при изготовлении изоляторов и других изделий, имеющих форму тел вращения.
Заготовки для последующей обточки получают методом протяжки (экструзии) пластичной массы. В некоторых случаях заготовки могут быть получены и другими способами — изостатическим прессованием, шликерным литьем и т. п.
Для обточки используют горизонтальные и вертикальные токарные станки, снабженные специальными резцедержателями. На обточку материал подается либо в подвяленном (влажная обточка), либо в сухом состоянии (сухая обточка). В некоторых случаях производится обточка заготовок, прошедших предварительный (утильный) обжиг./5/
Сушка, глазурование и обжиг электрофарфоровых изделий. Сушка. Электрофарфоровые изделия, полученные методами протяжки, прессования и другими методами и прошедшие обточку на станках, содержат 17—18 % влаги; несколько меньшую влажность имеют заготовки установочных изделий. Для удаления влаги до остаточной влажности 0,2—2,0 % фарфоровые изделия подвергаются сушке в сушильных камерах различной конструкции. Чем больше габаритные размеры и толщина стенки изоляторов, тем меньше должна быть остаточная влажность./6/
Существуют следующие виды сушки изделий: конвективная, при которой изделия нагреваются теплым воздухом, уносящим испаряющуюся влагу; радиационная, при которой лучистая энергия поступает от электрических нагревателей; радиационно-конвективная, в которой сочетается конвективный и радиационный нагрев. Этот способ наиболее эффективен при сушке крупных и средних изоляторов. Сушка токами промышленной и высокой частоты применяется для провялки крупногабаритных влажных заготовок.
Для сушки используются сушильные агрегаты периодического и непрерывного действия. Первые, главным образом, используются для крупногабаритных изоляторов. Для изделий среднего габарита и мелких в основном применяют сушилки непрерывного действия (конвейерные, туннельные) с большей производительностью.
По способу нагрева изделий существуют сушилки конвективные, радиационные и конвективно-радиационные, по способу использования газов — однократного и многократного насыщения, а также использующие воздух в замкнутом цикле, по способу движения изделий в сушильных камерах и каналах — туннельные (с периодическим перемещением изделий) и конвейерные (с непрерывным горизонтальным или вертикальным). Горизонтальная конвейерная сушилка представляет собой камеру длиной 8—10, шириной 3—5 и высотой 3—4 м, вертикальная конвейерная сушилка — камеру длиной и высотой 5—6 м. Туннельные сушилки непрерывного действия представляют собой камеру длиной 20 — 25, высотой 2,5—3,5 м. Их ширина зависит от количества параллельно идущих в туннеле вагонеток с изоляторами.