Изготовление керамического сопла
Для изготовления керамического сопла необходимо найти исходный материал - глину.
Это очень распространённая субстанция, выходы жил которой легко найти у рек, оврагов.
Если вы живёте в городе - ищите её на стройплощадках или в магазинах.
Природная глина
требует предварительной очистки, т.к.твёрдые механические примеси имеют отличный от
керамассы коэфициент теплового расширения, что приводит к образованию трещин при нагреве.
Органические примеси, выгорев после обжига, оставят каверны; изделия станут пористыми,
газопроницаемыми - со всеми вытекающими последствиями.
Растворите водой в широкой посуде килограмм 5 глины, дайте отстояться.
Камешки и песок выпадут в осадок, органика всплывёт. Когда вода отстоится
до прозрачности, над донным осадком сконцентрируется толстый слой сметанообразной
массы, представляющей интерес - в основном это кремнекислый алюминий(вот он
- материал сопел) Аккуратно слейте воду. Оставьте сохнуть глину. Через несколько
дней в посуде останутся потрескавшиеся сыроватые черепки - куски глины. Выньте
их, и срежьте ножом нижнюю часть - выпавший тяжёлый мусор, до чистой глины.
Теперь эти сыроватые крошкие куски - очищеная керамасса, готовая к
пластическому формированию изделий. Дабы избежать загрязнения и высыхания,
храните их в пакете.
Для получения полного представления о том, с каким материалом Вам прийдётся
работать, чего ожидать от него и как влиять на его свойства обязательно ознакомьтесь с
общими сведениями о керамике
Для формовки заготовок сопел под корпус 30мм я использую переходник от водопровода
с 1/2" на дюйм, конусную вставку и гайку от старого водопроводного шланга.
Так выглядит сборка этого пакета:
Переходник требует незначительной доработки: внутренняя его образующая состоит из двух частей
с разными диаметрами, одна из которых - большая - несёт резьбу, и имеет дно с отверстием,
переходящим в часть с меньшим диаметром. Края этого отверстия остры, их необходимо сточить, чтобы получился
галтельный переход: это обязательное мероприятие отвечает за формирование галтельного перехода
на будущих соплах. Без него резкий ступенчатый переход диаметров на керамике будет являться
концентратором напряжений.
Высыхая, заготовки садятся в диаметре до 2мм. Для плотной(!) установки готовых сопел в
корпус внутренняя стенка формы подгоняется на величину усадки подходящей толщины
пластиковой полоской - вкладышем(синяя на рисунке)которая заодно закрывает резьбу.
Форма набивается керамассой, по пластичности схожей с пластилином.
Потом в неё внедряется
покрытая разделительной смазкой(я использую ЦИАТИМ) коническая вставка...
...и зажимается гайкой, чем достигается коаксиальность внешних
и внутренних стенок будущего сопла, что в дальнейшем определяет отклонение
вектора тяги от оси двигателя.
Собственно, остаётся выпуклым предметом
сформировать входную часть сопла. Вымещаемую из формы глину обрезайте ниткой.
Края входной части должны быть не острыми, сходя на нет, а имеющими толщину
не менее 1...2мм.
Гайка откручивается, конус аккуратно страгивается с места прокручиванием и извлекается.
Через несколько часов подсыхающая заготовка уменьшается в размерах и свободно выходит из формы,
осторожно укладываем её на сушку.
Ешё позже, высыхая, заготовка приобретает достаточную прочность, чтобы не крошиться в руках,
оставаясь при этом ещё очевидно сырой, это - самое время для обработки режущим инструментом.
Тонкостенная трубка от антенны с вырезом - резак для канавки под перетяжку. Перкой сформируйте
переход к критическому сечению.
Попытки ускорить высыхание приведут к появлению деформаций и внутренних напряжений,
сопло лопнет при обжиге. Так что забудьте о нём на пару дней, оставив в тени.
Обжигаю только хорошо высохшие заготовки, звонкие при постукивании.
Обжиг не требует профессионального гончарного оборудования - я подвешиваю заготовку
в пламени бытовой кухонной плиты. Если собрать для этой цели миниатюрную
муфельную печь, то можно получить ещё более лучшие результаты.
Над конфоркой закрепляется проволочный держатель, на него кладу заготовку,
причём высота её положения такова, чтобы при максимальном пламени, при
снятом рассекателе конфорки она как раз находилась на линии МАХ температур,
условно разделяющих зону горения с зоной смешивания продуктов сгорания с
воздухом. Нагрев провожу ступенчато, условно поделив диапазон возможных
регулировок пламени на пять этапов:
1) - минимально устойчивое пламя, рассекатель установлен;
2) - 2/4 подачи газа;
3) - 3/4 подачи газа;
4) - полная подача газа, МАХ пламя при установленном рассекателе;
5) - полная подача газа, рассекатель снят, заготовка объята пламенем.
Все этапы длятся по 2мин., если быстрее - лопнет глина, причём первые этапы критичнее.
На первом этапе происходит предварительный нагрев заготовки, она подогревается
продуктами сгорания, сильно смешанными с воздухом; уходит остаточная влажность.
На четвёртом этапе заготовка настолько горяча, что происходит выжигание
органических примесей и уходит химически связанная вода, глина дегидратируется.
На этом этапе, если прекратить обжиг, заготовка тёмная от выжженой органики,
и навсегда теряет пластические свойства глины, т.е. уже не размачивается водой.
Пятый этап - спекание черепка, наиболее легкоплавкие частицы(плавни) обволакивают
нерасплавленные(шамот) На этом этапе заготовка раскаляется до малинового свечения.
Когда более не происходит видимого дальнейшего раскаления, подогретым(!) пинцетом
я переворачиваю её на держателе, и держу её так ещё немного, для равномерности.
Углерод окраски выгорает, после остывания заготовки имеют светлый кремовый цвет.
Выключив газ, я оставляю заготовку на держателе до полного(!) остывания. Важно
не форсировать этот момент - позаботься об отсутствии сквозняков.
Сразу после
обжига остывшая заготовка обладает абсорирующими свойствами - аж присасывается
к пальцам, снимая пот и жир, сильно впитывает клеи; если не монтировать её
тут-же, она может сильно загрязниться, что потом плохо скажется при
вклеивании в корпус - храните её в индивидуальной таре, руками лучше не трогать.
Коль технология соблюдена, остывшая заготовка порадует лёгкостью, прочностью и
устойчивостью под инструментом при финишной калибровке критики. Метод точной
пластической формовки позволяет получать заготовки, практически не требующие
последующей механической обработки. В целом работа не требует больших трудозатрат,
финансов и навыков.
Заключительный этап - контроль, отбраковка и сортировка изделий, после чего они
получают статус "сопел".
