Калькулятор керамики
Керамическая промышленность России
Россия обладает мощной керамической отраслью, охватывающей от строительной и бытовой керамики до высокотехнологичных огнеупоров и технической керамики. Крупнейшие производители: Группа ЛСР и Wienerberger -- строительный кирпич и черепица, ОАО «Кирово-Чепецкий завод» -- облицовочная плитка, Группа «Магнезит» (Сатка, Челябинская область) -- огнеупоры для металлургии и цементной промышленности, «Боровичский комбинат огнеупоров» -- шамот и корундовые изделия, «Императорский фарфоровый завод» (Санкт-Петербург) -- художественный и бытовой фарфор. Научные центры: ФГУП «ОбнинскТерм» (техническая керамика), ВНИИОК (огнеупоры), РХТУ им. Менделеева (кафедра химической технологии керамики). Отрасль регулируется стандартами серии ГОСТ: ГОСТ 2409 (водопоглощение и пористость), ГОСТ 4071 (огнеупорность), ГОСТ 473.1 (механическая прочность), ГОСТ 7025 (морозостойкость).
Основные виды керамики и их характеристики:
- Строительная керамика: Кирпич (обжиг 900-1050 C, водопоглощение 8-20%, прочность М75-М300), черепица, облицовочная плитка. Сырьё: легкоплавкие глины. Крупнейшие заводы: ЛСР, Браер, Победа ЛСР.
- Тонкая керамика: Фарфор (обжиг 1350-1420 C, водопоглощение менее 0.5%), фаянс (1100-1280 C, водопоглощение 9-12%), каменная масса (stoneware, 1200-1300 C, водопоглощение 2-5%). Императорский фарфоровый завод (ИФЗ) -- старейшее предприятие Европы (1744 г.).
- Огнеупоры: Шамотные (до 1730 C), корундовые (до 1900 C), магнезиальные (до 2000 C), хромомагнезитовые. Применение: футеровка печей металлургии, стекловарения, цементных вращающихся печей. Стандарт: ГОСТ 4071.
- Техническая керамика: Al2O3 (корунд, 99.5-99.9%), ZrO2 (циркониевая, Y-TZP), SiC (карбид кремния), Si3N4 (нитрид кремния). Применение: подшипники, режущий инструмент, электроника, медицинские импланты. Обжиг 1500-1800 C.
💡Совет технологу
При составлении шихты ключевой параметр -- соотношение Al2O3/SiO2, определяющее тип керамики и температуру спекания. Для фарфора характерно 0.15-0.30, для муллитовой керамики 0.55-0.85, для корундовой -- более 0.85. Содержание плавней (K2O + Na2O + CaO) определяет температуру начала жидкофазного спекания: при 1200 C для фарфоровых масс достаточно 3-5% щелочных оксидов.
Шихта
Оксидный состав, ППП, классификация керамики.
Обжиг
Режим, время цикла, конус Зегера, энергозатраты.
Усадка
Линейная, объёмная, коэффициент формы, сушка.
Прочность
Вейбулл, изгиб (MOR), трещиностойкость KIC.
Глазурь
Формула Зегера, КТР по Аппену, согласование.
Плотность
Метод Архимеда, пористость, водопоглощение.
Ключевые формулы керамической технологии
Основные расчётные соотношения для составления шихт, проектирования обжига и контроля качества керамических изделий.
RO : R2O3 : RO2 = 1 : x : y
Unity formula (формула Зегера) нормализует молярный состав глазури так, что сумма плавней (RO + R2O) = 1.0. Это позволяет сравнивать глазури разного состава и предсказывать температуру обжига. Для глянцевой глазури 1230 C типично: SiO2 = 3.0-4.0, Al2O3 = 0.3-0.5.
P(sigma) = 1 - exp(-(sigma/sigma0)^m)
Хрупкие материалы (керамика, стекло) разрушаются из-за дефектов (трещины, поры), и их прочность описывается статистикой Вейбулла. Модуль m характеризует разброс: m = 5-8 для строительной керамики, m = 10-15 для технической Al2O3, m = 15-25 для горячепрессованного Si3N4.
rho = md / (ms - msub)
Кажущаяся плотность определяется взвешиванием сухого (md), насыщенного (ms) и подвешенного в воде (msub) образца. Открытая пористость: P_o = (ms-md)/(ms-msub)*100%. Метод стандартизирован в ГОСТ 2409 и ASTM C373.
sigma = 3FL / (2bd^2)
MOR (Modulus of Rupture) -- стандартный тест для хрупких материалов (ГОСТ 473.1, ASTM C1161). Для 3-точечного изгиба: sigma = 3FL/(2bd2). Типичные значения: кирпич 10-30 МПа, фаянс 40-60 МПа, фарфор 80-120 МПа, Al2O3 300-400 МПа, Si3N4 700-1000 МПа.
alpha = Sum(fi * alpha_i)
Коэффициент термического расширения (КТР) глазури рассчитывается аддитивно по методу Аппена из молярных долей оксидов. Для предотвращения цека (трещин глазури) КТР глазури должен быть на 5-10% ниже КТР черепка (глазурь в сжатии).
S = (L0 - Lf) / L0 * 100%
Усадка при обжиге определяет конечные размеры изделия. Типичная усадка: глиняная масса 5-8%, каменная масса 8-12%, фарфор 12-17%. Масштабный коэффициент формы K = L0/Lf позволяет рассчитать размеры формовочной оснастки.
Справочные данные по керамическим материалам
Типичные свойства основных видов керамики для инженерных расчётов и контроля качества.
| Тип керамики | T обжига, C | Водопогл., % |
|---|---|---|
| Строительный кирпич | 900-1050 | 8-20 |
| Клинкерный кирпич | 1100-1300 | 2-6 |
| Фаянс | 1100-1280 | 9-12 |
| Фарфор | 1350-1420 | < 0.5 |
| Al2O3 (99.5%) | 1600-1750 | < 0.02 |
| ZrO2 (Y-TZP) | 1450-1550 | < 0.01 |
Часто задаваемые вопросы
Лиана Арифметова
Миссия: Демократизировать сложные расчеты. Превратить страх перед числами в ясность и контроль. Девиз: «Любая повторяющаяся задача заслуживает своего калькулятора».
Отказ от ответственности
Только для информационных целей. Все расчёты, результаты и данные, предоставляемые данным инструментом, носят исключительно ознакомительный и справочный характер. Они не являются профессиональной консультацией — медицинской, юридической, финансовой, инженерной или иной.
Точность результатов. Калькулятор основан на общепринятых формулах и методиках, однако фактические результаты могут отличаться в зависимости от индивидуальных условий, исходных данных и применяемых стандартов. Мы не гарантируем полноту, точность или актуальность приведённых расчётов.
Медицинские, финансовые и профессиональные решения должны приниматься исключительно на основании консультации с квалифицированными специалистами — врачом, финансовым советником, инженером или другим профессионалом в соответствующей области. Не используйте результаты данного инструмента как единственное основание для принятия важных решений.
Ограничение ответственности. Авторы и разработчики сервиса не несут никакой ответственности за прямой или косвенный ущерб, возникший в результате использования данных расчётов. Пользователь принимает на себя всю ответственность за интерпретацию и применение полученных результатов.
Похожие инструменты
Калькулятор контроля качества
Расчёты контроля качества: контрольные карты, Cp/Cpk, выборочный контроль, Парето, GR&R, стоимость
Калькулятор анализа сигналов и алгоритмов
Продвинутый калькулятор: спектральный анализ (FFT), решение задачи о рюкзаке и симуляция генетических алгоритмов.
Калькулятор целлюлозно-бумажного производства
Расчёты ЦБП: выход целлюлозы, свойства бумаги, варка, отбелка, энергобаланс, себестоимость
Калькулятор астрономии: планеты, Луна и МКС
Положение планет, восход и заход Солнца, фаза Луны и трекер МКС. Астрономический календарь и карта звездного неба онлайн.
Калькулятор периода полураспада кофеина
Рассчитайте, сколько кофеина осталось в организме и когда можно спать. Учет метаболизма.
Калькулятор пивовара и винодела
Расчёт ABV, IBU по Tinseth, температурная коррекция ареометра. Для домашнего пивоварения и виноделия.
Калькулятор вреда курения
Узнайте, сколько лет жизни и денег вы теряете из-за сигарет. Мотиватор для отказа от курения.
Калькулятор страхового запаса (Safety Stock)
Расчёт Safety Stock, точки перезаказа (ROP) и EOQ. Учёт вариабельности спроса и сроков поставки.
Калькулятор урожайности
Ожидаемая урожайность культур, потребность в семенах и удобрениях. Пшеница, картофель, кукуруза, овощи.
Калькулятор минералогии
Определение минералов по свойствам, шкала Мооса, закон Брэгга, кристаллические системы, удельный вес, индексы Миллера.
Калькулятор Аюрведы: определение доши, питание и биоритмы
Аюрведические расчёты онлайн: определение пракрити (Вата/Питта/Капха), викрити, питание по доше, биологические часы, специи, оценка агни.
Калькулятор нормы калорий (зигзаг)
Рассчитайте суточную норму калорий, настройте дефицит для похудения и используйте схему Зигзаг для разгона метаболизма.
Калькулятор сейсмологии
Магнитуда Рихтера, моментная магнитуда, энергия землетрясения, шкала MSK-64, расстояние до эпицентра, закон Гутенберга-Рихтера.
Калькулятор времени отдыха между подходами
Оптимальное время отдыха между подходами для силы, гипертрофии и выносливости. Таймер с обратным отсчётом.
Калькулятор торгового финансирования (аккредитив, факторинг)
Расчёт стоимости аккредитива (UCP 600), факторинга, форфейтинга и банковской гарантии. Сравнение инструментов торгового финансирования для ВЭД.