ELŐGYÁRTÁSI TECHNOLÓGIÁK K E R Á M I Á K

Kerámia nemfémes szervetlen anyag Kerámiákra általában jellemző nagy ridegség, kis alakíthatóság -közepes, ill. nagy kötési energia -közepes, ill. nagy szilárdság és olvadási hőmérséklet -jó korrózióállóság Kerámiák fő csoportjai: oxidkerámiák -nemoxid(os) kerámiák

Oxidkerámiák áttekintése (alkotók szerint)

Nemoxidkerámiák áttekintése (alkotók szerint)

Kerámia anyagok csoportosítása Gyártás szerint: Olvasztás (üveggyártás) Hidrát kötés (cement) Nedves formázás (agyag árúk) Porkohászat (műszaki kerámiák) Szerkezet szerint: Amorf (pl. üveg) Kristályos (pl. bórnitrid) Vegyes Eredet szerint Természetes anyagok (pl. gránit, bazalt,…) Mesterséges kerámiák (pl. SiC)

Kerámiák termékcsoportjai A kerámiák fontossága a mindennapi és a műszaki élet szempontjából

Üveggyártás olvasztással Az üveggyártás alapanyagai: üvegképzők: kvarchomok (SiO2), bór-trioxid (B2O3), foszfor-pentoxid (P2O5), berillium-fluorid (BeF2) folyósítók: nátrium-oxid (Na2O), kalcium-oxid (CaO) stabilizátorok: alkáliföldfém karbonátok vagy -oxidok hulladék üveg

Síküveggyártás Húzott üveg: gépi úton történő síklappá húzás, sima síküveg, tükör, ablak, ipari üvegtáblák 3…10 mm vastagságig, max. 3000 x (1400…4000) mm Hengerelt síküveg: lehet nyers, mintás felületű, nem átlátszó, csak áttetsző, bordás síküveg-merevítőbordák által megnövelt mechanikai szilárdságú

Üvegpalack gyártás adagejtés adag elhelyezkedés + lefúvás visszafúvás előalakító forma átfordítása fúvóformába helyezés palackfúvás elkészült palack

Alakos üvegtermékek gyártása Üvegcsövek gyártása: üvegolvadékból forgó szerszámmal, a képlékeny üveg húzási sebessége szabályozza az átmérőt és falvastagságot Centrifugál – öntés: nagyobb méretű forgásszim-metrikus termékek gyártására, viszkózus üvegmasszát centrifugális erő “alakítja”

Alakos üvegtermékek gyártása Üvegöntés és sajtolás: öntő vagy sajtolóformába behelyezik az olvadt alapanyagot vagy üvegmasszát majd kialakítják a végső alakot

Különleges üvegek gyártása Optikai szál (kábel) Fénysugár vezetésére szolgáló üvegszálak, amelyeket kisebb optikai sűrűségű üveganyag borít. Előállításkor a kisebb törésmutatójú üvegcsőbe vezetett nagy törésmutatójú üvegrudat együttesen hozzák lágy állapotba, majd szállá húzzák.

Üvegkerámiák Amorf üvegmátrix hőkezelésével állítják elő, részben polikristályos szerkezeti anyagok. Először üvegolvadékból préselés, fúvás, hengerlés vagy öntés útján alkatrészeket készítenek, majd a darabokat hőkezelik, amelynek során csíraképzők (TiO2, ZrO2) hatására kristályok képződnek. Előnyök: különleges optikai és elektromos tulajdonságok, -kis hőtágulás (termikus méretállandóság) -hősokk-állóság

Hidrátkerámiák előállítása Cement – építőipari kötőanyag. Vízfelvétellel kristályos hidrátokat alkot. Hidrátkerámiák – természetes oxidkerámiákból (kő, kavics, homok) víz jelenlétében “összecementezés” által keletkeznek.

Cementgyártás: a portlandcement nyersanyaga a mészkő és az agyag (+ egyéb ásványok). Fő fázisai: előkészítés: őrlés, keverés kiégetés: 1300…1500 oC-on, forgó kemencében hevítik, a keverék részben megolvad, összevegyül, zsugorodásig égetik, majd hirtelen lehűtik  ez a klinkerképződés (vízmentes ásványkristályok) aprítás: klinker porrá őrlése  ez a cement (portlandcement) Felhasználás: a cement vízzel keverve megköt

Habarcs és beton

Beton-hídszerkezetek Betonok jellemzői ridegség, alacsony húzószilárdság nagy nyomószilárdság rugalmassági modulus nem konstans kúszás (tartós igénybevétel hatására) hőtágulási együttható (töltőanyagok által meghatározott) hőállóság (korlátozott, magas hőmérséklet hatására kalcinálódás lép fel, megszűnik a kötés)

Égetett agyagkerámiák előállítása Az agyagkerámiák gyártási folyamatának fő szakaszai: agyagkitermelés (agyagásványok: kaolinit Al2O3. 2SiO2.2H2O, földpát, kvarc, elszíneződését oxidok okozzák) agyag előkészítés (pl. ha “kövér”-magas agyagtartalmú, akkor “soványítóanyagokat” adnak hozzá-homokot; ha túl “kövér” nagy a zsugorodása, égetéskor görbül, vetemedik, “sovány” alacsony szilárdságú ) agyagkeverék-képzés formázás (víz hozzáadásával), kézi vagy gépi formázás szárítás (előmelegített levegő) égetés (távozik a nedvesség, szilárdságnövekedés) mázzal való bevonás

Építészeti kerámiák- tégla,cserép gyártása Agyag előkészítés, homogenizálás Sajtolás megfelelő szelvényméretre, menet közben darabolás Szárítás meleg levegővel (a kémiailag nem kötött víz távozása) Égetés 920…1000 Co-on (kerámia kötés létrejötte)

Tűzálló anyagok- téglák gyártása

Építészeti kerámiák- burkolólapok gyártása Alapanyag: agyag, dolomit- és mészkő liszt, tört lapok Feldolgozás: Keverés és őrlés Présgépen formára sajtolás nedves állapotban Szárítás 2% nedvességtartalomra Égetés 1035…1060 Co-on Mázzal bevonás, égetés 930…950 Co-on

Porcelángyártás Alapanyag: kaolin (pl. 50%) + kvarc + földpát (KAlSi3O8), Feldolgozás: Keverés és őrlés, híg iszap képzése Szűrősajtón víztelenítés Formázás öntéssel, sajtolással, korongozással Első égetés 900 oC-on Mázzal bevonás, égetés 1400 Co-on Szennyeződésmentes, fehér (áttetsző), tömör, pórus nélküli kerámiák

Műszaki kerámiák Al2O3 -szerszámkerámiák MgO -szerkezeti kerámiák ZrO2 AlN BN Si3N4 B4C SiC TiC

Műszaki kerámiák gyártása A gyártás folyamatának fő lépései: Por előkészítés (őrlés, keverés, homogenizálás) Formázás (ún. nyersdarab készítése) Sajtolás (hidegsajtolás, melegsajtolás) Zsugorító izzítás (szinterelés) Végső megmunkálás

A leggyakoribb formázási eljárások A formázási eljárás kiválasztásának szempontjai

Szinterkerámia-gyártás a) koaxiális sajtolással b) izosztatikus sajtolással

Extrudált termékek Szilícium-nitrid alkatrészek Kerámia-perselyek Kerámia forgácsolószerszámok Hidegsajtolt termékek

Műszaki kerámiákból (nem oxidos) készült termékek

Egyatomos kerámiák – karbonalapú kerámiák

Felhasznált irodalom [1] Bagyinszki Gyula, Kovács Mihály: Gépipari alapanyagok és félkész gyártmányok – gyártásismeret, Tankönyvmester kiadó, Budapest, 2003 [2] Bagyinszki Gyula: Termelési folyamatok-kerámiák, BMF-BGK, Budapest, oktatási segédlet (Power Point bemutatók), 2007 [3] Czinege Imre: Gyártási folyamatok-kerámiák, SZE, Győr, oktatási segédlet (Power Point bemutatók), 2002 [4] Réger Mihály: Anyagtudomány I - kerámiák, BMF-BGK, Budapest, oktatási segédlet (Power Point bemutatók), 2006