علم سرامیک

شكل دادن (پرس) :

-  انواع روش هاي پرس:

پرس نيمه خشک ، پرس خشک و  پرس پودر ،  در متون فني سراميک  به طور کلي تمايز کاملاً  قاطع  و مشخصي  بين  اين اصطلاحات وجود ندارد  و حتي در فرهنگهاي فني سراميک نيز  به طور مبهم در اين باره بحث  شــده است  ولي  با  اين همه معمولاً  اصــطلاح  ( پرس نيمه خشک )  در مواردي  مورد استفاده  قرار مي گيرد که مقدار آب موجود در پودر بدنه بيشتر از حدود 5 درصد باشد (حداکثر حدود 15 درصد ) . اصطلاح  ( پرس پودر )  دقيقاً مترادف  با  اصطلاح  (پرس نيمه خشک ) به کار مي رود . از طرف ديگر از اصطلاح (پرس خشک ) در مواردي استفاده مي شود که مقدار آب موجود در پودر بدنه کمتر از حدود 4 درصد بوده و يا به طور کلي پودر بدنه فاقد رطوبت باشد . روش پرس خشک معمولاً جهت شکل دادن فرآورده هاي به کار مي رود که در بدنه آنها يا  رس وجود نداشته و يا مقدار بسيار کمي  وجود داشته باشد در اين شرايط حتماً استفاده از چسبهاي آلي براي ايجاد استحکام در فرآورده هاي خام ضروري است .

 از آنجايي که  در بدنه  انواع  فرآورده هاي سراميک ظريف مقدار زيادي رس وجود  دارد بنا براين روش  پرس خشک به ندرت ممکن است در مورد فرآورده هاي  سراميک  ظريف به کار رود به عبارت ديگر در مورد فرآورده هاي ظريف مناسبتر است که از اصطلاحات  (پرس نيمه خشک )  و يا  (پرس پودر )  استفاده شود .

روش پرس پودر در مجموع براي شکل هاي نسبتاً ساده مورد استفاده قرار مي گيرد . در محدوده سراميکهاي ظريف مهمترين کاربرد اين روش جهت توليد کاشي هاي ديواري و کاشيهاي کف ظريف مي باشد . شکل ساده و تقريباً يکسان و قرار دادي کاشيها باعث گرديده که اين روش شکل دادن در مورد کاشيها تا حدود زيادي خودکار گردد . به نحوي که در صنعت توليد کاشي مي توان يکي ازخودکارترين شاخه هاي اين صنعت را ، توليد سراميکهاي ظريف دانست . در توليد کاشي فشار پرس به طور عادي حدود 50 تا 100 تن بر هر کاشي و مقدار توليد حدود 30 تا 100 عدد در هر دقيقه مي باشد . مقدار رطوبت معمولاً حدود  4 تا 5 درصد است . در هر  صورت هر قدر فشار پرس بيشتر باشد مقدار رطوبت کمتر خواهد بود .

 

 

 

 يکي از مشکلاتي که احتمال بروز آن در هنگام  شکل دادن کاشيها وجود دارد حبس هوا در داخل پودر بدنه در خلال انجام عمل پرس مي باشد . اين عيب خود را به صورت شکافهاي افقي در طول کاشي ظاهر مي سازد . سرعت بيشتر پرس احتمال بروز اشکال را افزايش مي دهد . به علاوه وجود ذرات ريز به مقدار زياد در پودر بدنه نيز باعث شدت بروز  اين مشکل ميگردد .

شکل ذرات پودر  حاصل از خشک کن هاي  افشان کروي مي باشد  با  اين توضيح در صورت  استفاده از پودر هاي حاصل از خشک کن هاي افشان ، احتمال حبس هوا در داخل پودر بدنه کمتر خواهد بود، چرا که عمل خروج  و فرار  از هوا از بين ذرات کروي با سهولت بيشتري انجام مي شود. همچنان که مشاهده مي گردد در روش پر س پودر ، شکل و دانه بندي  ذرات  بسيار مهم  است بنابراين در اين موارد بايد کنترل و دقت لازم به عمل آيد . در دستگاه هاي پرس جديد تر جهت  مقابله با  مشکل حبس هوا  معمولاً  کاشيها با دو يا چند ضربه  شکل مي گيرند . بدين وسيله امکان خروج هوا قبل از ضربه نهايي وجود خواهد داشت .

مزايا و نقاط ضعف روش پرس پودر : 

مهمترين مزاياي اين روش را مي توان حد خودکاري  بسيار  بالا  ، حذف و يا کاهش مرحله خشک کن  فرآورده ها و در نتيجه امکان حصول  و دستيابي به فرآورده هاي با ابعاد دقيقتر و يکسان تر دانست . در مورد نقاط ضعف اين روش اگر از محدوديت استفاده از روش پرس پودر در توليد فرآورده هاي  با شکل پيچيده صرف نظر شود بايد هزينه هاي زيادي که استفاده از اين روش به دنبال دارد ، مد نظر قرار گيرد . ( استفاده از خشک کن هاي  افشان و  پرس ها  به هزينه هايي  نيازمند  است . )

مهمترين نقطه ضعف اين روش از ديدگاه فني شايد عدم  امکان  حصول  به تراکم مناسب و يکنواخت  در فرآورده ها  باشد . با توجه  به اهميت بسيار  زياد  اين مطلب  لازم  است  در اين باره  بحث کو تاهي انجام شود:

در مورد روش پرس پودر اين مطلب کاملاً  مشخص شده است که تراکم  فرآورده هايي که به  اين  روش شکل گرفته اند  در مقايسه با تراکم فرآورده هاي که به روشهاي پلاستيک و با ريخته گري شکل گرفته اند کمتر و ناهمگن تر مي باشد .اين موضوع مي تواند به طور عمده ناشي از دو عامل باشد .

الف : احتمالاً فقدان   نيروي جاذبه  بين  ذرات  در روش  پرس پودر مي باشد . با توضيحاتي که تاکنون داده شده است  يقيناً در حالت پلاستيک نيروي جاذبه  بين ذرات  باردار  وجود دارد .

 

 

ب : عدم  امکان  اعمال  فشار  يکنواخت  در حين  عمل پرس  مي باشد.

هنگام  اعمال فشار به قطعه ، تراکم ذرات در قسمتها و سطوحي که مستقيماً در تحت فشار قرار دارند در هنگام مقايسه  با  تراکم ديگر قسمتها  (قسمتهاي که در عمق قطعه قرار دارند ) بيشتر مي باشد . چرا که اصطحکاک بين ذرات  باعث  افت  فشار در قسمتهاي  عمقي ميگردد.  بدين  ترتيب  هر قدر ضخامت  قطعه  بيشتر  باشد  افت  فشار  دستگاه پرس بيشتر بوده و در نتيجه اختلاف در مقدار تراکم ذرات در لايه هاي سطحي و عمقي بيشتر خواهد بود . اين اختلاف در تراکم ممکن است خود را به صورت شکافهاي در طول قطعه نشان دهد. علاوه  بر  اين مـورد  وجود  تفاوت  در  مقدار  تراکم  باعث  بروز  تغيير شکل و حتي  ترک  در  فــرآورده  مي گردد .

در قطعاتي که داراي ضخامت کمي مي باشند اين مشکل مي تواند با اعمال فشار از دو جهت مختلف به عنوان مثال از  پايين و بالا  تا حدود زيادي حل گردد . ولي در فرآورده هاي که داراي ضخامت بيشتري مي باشند اين روش نيز موثر نمي باشد. 

-         اصول پرس :

 درهنگام پرس كلا سه عمل انجام مي شود (به صورت همزمان )

1-    شكل دادن  بدنه

2-    تراكم  و فشردگي  بدنه

3-    ضخيم  شدن

  در مرحله اول  به  مواد خام (پودر)  شكل هندسي  از  پيش مشخص شده  ميدهد. در مرحله دوم  باعث  انسجام و استحكام  در  بدنه  خام  شده تا در مقابل تنش هاي مكانيكي توانايي استقامت داشته باشد. در مرحله سوم فضاي خالي  بين ذرات  پودر  را به شدت كم مي كند . بايد توجه  داشت كه اين مراحل به صورت  همزمان انجام  ميگيرد. البته  شكل دادن  سراميك به  غير از  پرس كردن  راههاي گوناگوني دارد كه از حوصله اين بحث  خارج  است.

 

 

 

 

 

-         اجزاي تشكيل دهنده پرس و مراحل كار آن :

همانطور كه در مقدمه توضيح داده  شد  قصد اين نوشته جمع آوري اطلاعات كاربردي  در زمينه توليد است  لذا  در اين  قسمت  نيز اجزايي  از  پرس مورد  بررسي قرار  ميگيرد كه  يك توليد كننده  بايد به آن  توجه  بيشتر  بنمايد  نه  يك  مكانيك .

1-    كشو  drawer))  تغذيه  پرس

2-    قالب

كشو شامل  يك  قيف است كه پودر را از سيلوي پشت پرس گرفته و با حركت بر روي كشو پودر را به صورت يكنواخت به درون حفره كشو انتقال ميدهد .كشو كه از  زير  قيف حركت ميكند  پودر  را جمع آوري كرده  به  درون  حفره  قالب  مي ريزد.

 قالب تشكيل شده از :

1 – چار چوب

2 – سنبه بالايي (طرح پشت كاشي )

3 – سنبه پاييني (روي كاشي )

4-  قطعه نگهدارنده سنبه بالايي

5 - قطعه نگهدارنده سنبه پاييني

پس از اينكه قالب بوسيله كشو پر شد سنبه هاي پاييني وبالايي كه توسط قطعات نگهدارنده حركت ميكنند توسط دويا چند مرحله حركت بسته ميشوند . اولين  حركت  (پرس )  با  كنترل  دقيق  شدت  و  طول حركت

به  منظور خروج  هوا  از  پودر  صورت ميگيرد . عدم  دقت  در  اين مرحله  چه  بسا ممكن است اشكالاتي را در  فرآورده  ايجاد  نمايد.

در آخرين  مرحله بسته شدن  قالب  فشار  نهايي  به پودر وارد ميگردد  تا بدنه فشردگي و استحكام  لازم را بدست آورد . در آخرين مرحله  چرخه  پرس  قالب  باز  شده و  كاشي  توسط  سنبه  از  قالب خارج  شده و  با جلو  آمدن كشو  جهت  با ر گيري  مجدد  قالب  بدنه  از  فضاي  پرس  خارج  مي گردد.

 

 

 پارمتر هايي كه بايد در پرس كنترل كرد:- 

1 – رطوبت  پودر  قبل  از  پرس

2– استحكام  خمشي  بدنه  بعد  از  پرس  و مقايسه آن با استحكام خمشي بعد از دراير كه به فاكتور پرس پذيري  معروف  است .

3 – ضخامت  كاشي  بعد  از  پرس

4 – اختلاف  تراكم  در  نقاط  مختلف  سطح كاشي  بعد  از  پرس

-   براي سنجش رطوبت  مقداري از  پودر را قبل از  پرس برداشته و  توسط  ترازوي رطوبت سنج رطوبت آن را  كنترل مينماييم براي كاشي هاي ديوار اين مقدار بايد بين 4 تا 5 در صد باشد.

-   براي  بررسي فاكتور  پرس پذيري  استحكام  خمشي  بعد  از پرس و بعد از دراير را با استحكام سنج اندازه  مي گيريم  اگر نسبت آنها  از  3  كمتر باشد كاشي عيب لايه اي شدن دارد پس  بايد اقدام اصلاحي  انجام  داد.

-   ضخامت كاشي  را  بايد  بعد  از پرس با دقت دهم ميليمتر اندازه گرفت تا  از عملكرد  پرس  و  پودر ورودي  اطمينان  حاصل كرد  اين  مقدار  براي  سايز هاي  مختلف  متفاوت  است.

-   اختلاف  تراكم  در  نقاط  مختلف  سطح  كاشي  را  با  دستگاه  پنتومتري  اندازه  ميگيرند.

- عيوب پرس :

-   هرگاه  يكي از  پارامتر ها  از كنترل خارج  شوند و  يا  تنظيمات  پرس  به صورت كامل  انجام  نگيرد ممكن  است  عيوبي  در كاشي مشاهده شود كه در  زير به  صورت  اجمالي  مورد  بررسي  قرار  ميگيرد.

1-     عيب  عدم  يکنواختي  (عيب ابعاد ) :

عيوب عدم يکنواختي  بيانگر  تلرانس  در خواص  فيزيکي  و مکانيکي  محصول  است  اين  عيب  ناشي از  دانستيه و در  واقع اختلاف  ضخامت  گرانول  پر شده  در  پرس  و  يا  اختلاف در فشار  پرس , تغيير در  ترکيب  بدنه , تغييرات  مکانيزم  آماده  سازي  پودر  و  توزيع  اندازه  ذرات مي تواند  مورد  فوق را ايجاد نمايد حتي تلرانس در ميزان رطوبت  نيز منجر  به بروز عيب  مي گردد . 

 

دستگاه  پنتومتري  ميزان فشردگي در نقاط مختلف يک بدنه را نشان مي دهد .

2-    عيب پوسته اي  شدن (لمينيشن )

عواملي که سبب ايجاد  اين عيب مي شود عبارتند از :

الف - عدم تلرانس ابعادي  بين  پانج  و قالب . 

ب - ريز بودن  بيش  از حد  پودر

ج – ضخامت  زياد  پودري که داخل قالب ريخته شده است .     

د – ترکيب  بدنه .

ه - عدم  يکنواختي  رطوبت  و  توزيع  اندازه  ذرات .  

و – خشک  بودن  بيش  از حد  پودر .

ز - زياد  بودن  فشار  پرس  در  ضربه اول .

 

3-    فاکتور پرس  پذيري :

به تجربه ثابت شده  وقتي P.S  بين 3-4  باشد  بهترين حالت را در فرم دهي (شکل دهي ) داريم اگر P.S  کمتر  از 3  باشد عيب  لمينيشن _ پوستگي  شاهد خواهيم بود .

 

                                      استحکام خشک

                           ---------------------- = P.S    » فاکتور پرس پذيري

                                              استحکام خام

4-     عيب هالو(Halo ) :

عيب هالو :    پليسه هاي کنار کاشي  اگر ميزان  ذرات ريز  زياد  باشد  در اثر ضربه  اول و دوم  به دليل تمايل  هوا  به  خروج  از  درزها جريان هوا ايجاد  مي شود که  سبب حرکت  ذرات ريز  به کنار هاي قالب  شده و حالت  پليسه مانندي در کناره ها ايجاد مي شود  براي رفع  اين عيب  بايد ذرات ريز  را  کم کرد  رطوبت  پودر را  افزايش داد  سرعت ضربه  اول و دوم  را  کاهش  داد و کاهش  تلرانس ابعادي بين  پانچ  و  قالب .

 

 

 

5 - عيب کثيف شدن  قالب ها :

قابليت چسبيدن گرانول  به قالب  به موارد  زير  بستگي دارد :

1-  هر چقدر درجه حرارت قالب کم  باشد گرانول کمتر خشک  شده  و قالب  زود کثيف مي شود . (به صورت نرمال اين دما 35  تا 50 درجه  است )

2-   رطوبت پودر :  هر چه رطوبت پودر بيشتر باشد قابليت کثيف شدن قالب بيشتر ميشود 

3-  ترکيب پودر :  هر پلاستيسيته  ترکيب بيشتر باشد در رطوبت يکسان قابليت کثيف شدن کمتر مي شود 4-  اندازه ذرات : هر چه ذرات ريز تر  باشد کثيف  شدن  قالب کمتر  مي شود  به  تجربه  ديده  شده  ذراتي که با اندازه 70-75  ميکرون حداقل کثيفي را  ايجاد مي کنند  . دليل اين امر اين است که :

-   کمتر بودن رطوبت نسبي ذرات ريز نسبت به کل پودر .

      - در حين خروج هوا  از قطعه  اين  ذرات سريع تر حرکت کرده و باعث تميز شدن  نقاط کثيف مي گردد .

 

5-   تکنو لوژي تهيه پودر : به تجربه ثابت شده پودري که توسط اسپري دراير تهيه مي شود تمايل بيشتري جهت کثيف کردن قالب دارد .

 

روش هاي برطرف کردن عيب کثيفي قالب :

1-   افزايش دماي قالب .

2-   استفاده از پوشش پلاستيكي مناسب جهت پانج آئينه .

3-   تميز کردن قالب توسط آب و گازوئيل .

7 - عيب عدم قائمه بودن :

در صورتي که ضخامت پودري که به داخل قالب هدايت مي شود در نقاط مختلف يکنواخت نباشد در نتيجه فشردگي منطقه حاصله در نقاط مختلف يکنواخت نخواهد بود و اين اختلاف در انقباض منجر به عيب عدم قائمه بودن مي باشد .

 

 

 

 

–        پرس چگونه كار مي كند

پودر پس از تهيه توسط اسپري دراير  بدليل همگن نبودن از نظر رطوبت نمي تواند مستقيما به پرس منتقل شود لذا براي مدتي مشخص بايد در سيلوهايي كه بعد از آن  قرار دارد انبار شود  ، سپس به سمت  پرس حركت كند قبل از پرس نيز مخزني قرار دارد كه براي ذخيره سازي در نظر گرفته شده است پس از آن پودر از مجاورت يك آهن رباي  نسبتا  قوي جهت جلوگيري از ورود موادي  از جنس آهن كه براي پرس و بدنه بسيار مضر است عبور كرده و به مخزن پشت  پرس هدايت مي شود اين پودر بايد  داراي رطوبت  4 تا 5  درصدي باشد. پودر از سيلوي پشت پرس كه توسط يك شير اتوماتيك كنترل ميشود به الك  ويبره منتقل شده و از آنجا به قيف پشت كشوي پرس هدايت مي شود  و توسط كشو به قالب ريخته شده و  پرس ميشود پس از پرس براي خارج كردن پليسه هاي  ناشي از پرس از پشت كاشي  براش خورده توسط برگردان كاشي به رو برميگردد ومجدداً روي آن نيز  از آلودگي  پليسه توسط براش پاك شده و به سمت دراير براي خشك شدن حركت ميكند . اين مرحله بايد داراي استحكام خمشي 7 تا 8 كيلوگرم بر سانتي متر مربع باشد  ، همچنين داراي تفاوت تراكم  حداكثر 4/0  ميليمتر  باشد

خشك كردن (دراير):

بعد از اينكه بدنه از پرس خارج شد براي خشك شدن بايد وارد دراير شود . باتوجه به مطالعات گسترده در اين زمينه در اين مرحله بدنه دچار تغييراتي مي شود كه عدم كنترل آن اثرات مخربي دارد .

انقباض بدنه بدليل خروج آب (رطوبت ) از آن در مرحله خشك كردن و همچنين ايجاد تخلخل در بدنه بدليل خروج آبي كه با ذرات رسي پيوند داده است درمرحله خشك كردن اتفاق مي افتد .

مراحل خشك شدن طبق مطالعات تجربي به سه مرحله تقسيم بندي مي شود :

1-    خروج آب آزاد يا آبي كه به طور ضعيف پيوند يافته است ، حجم بدنه را به همان نسبت حجم آبي كه ازدست مي دهد  كا هش مي دهد.

2-    مرحله مياني خشك شدن مرحله اي است كه در آن ايجاد فضا هاي خالي آغاز مي شود و بدنه منقبض مي شود .

3-    درمرحله آخر خشك شدن منفذ و تخلخل به علت خروج آب مقيد يعني آبي كه با ذرات رسي پيوند دارد ايجاد شده ولي حجم نمونه ثابت مي ماند.

 

منحني انقباض :

با توجه به مطالب بالا مي توان  نمودار تغييرات ابعاد يا حجم كه به صورت انقباض بيان مي شود وكنترل آن  بسيار مهم است ، را بر حسب درصد رطوبت رسم كرد :

  

m   و L جرم و طول نمونه در طول خشك شدن R انقباض و H  رطوبت است .

M1   و L1 جرم و طول نمونه خشك شده در دماي 105 درجه است .

باتوجه به منحني بالا نتايج زير حاصل مي شود:

اولين مرحله خشك شدن كه همزمان با كاهش جرم است و انقباض قابل توجهي دارد بايد با افزايش آرام دما همراه باشد. (شيب ملايم)

در قسمت پاياني كه طي آن انقباض زياد تغيير نمي كند ميتواند سرعت خشك شدن افزايش يابد.

شكل دادن (پرس) :

-  انواع روش هاي پرس:

پرس نيمه خشک ، پرس خشک و  پرس پودر ،  در متون فني سراميک  به طور کلي تمايز کاملاً  قاطع  و مشخصي  بين  اين اصطلاحات وجود ندارد  و حتي در فرهنگهاي فني سراميک نيز  به طور مبهم در اين باره بحث  شــده است  ولي  با  اين همه معمولاً  اصــطلاح  ( پرس نيمه خشک )  در مواردي  مورد استفاده  قرار مي گيرد که مقدار آب موجود در پودر بدنه بيشتر از حدود 5 درصد باشد (حداکثر حدود 15 درصد ) . اصطلاح  ( پرس پودر )  دقيقاً مترادف  با  اصطلاح  (پرس نيمه خشک ) به کار مي رود . از طرف ديگر از اصطلاح (پرس خشک ) در مواردي استفاده مي شود که مقدار آب موجود در پودر بدنه کمتر از حدود 4 درصد بوده و يا به طور کلي پودر بدنه فاقد رطوبت باشد . روش پرس خشک معمولاً جهت شکل دادن فرآورده هاي به کار مي رود که در بدنه آنها يا  رس وجود نداشته و يا مقدار بسيار کمي  وجود داشته باشد در اين شرايط حتماً استفاده از چسبهاي آلي براي ايجاد استحکام در فرآورده هاي خام ضروري است .

 از آنجايي که  در بدنه  انواع  فرآورده هاي سراميک ظريف مقدار زيادي رس وجود  دارد بنا براين روش  پرس خشک به ندرت ممکن است در مورد فرآورده هاي  سراميک  ظريف به کار رود به عبارت ديگر در مورد فرآورده هاي ظريف مناسبتر است که از اصطلاحات  (پرس نيمه خشک )  و يا  (پرس پودر )  استفاده شود .

روش پرس پودر در مجموع براي شکل هاي نسبتاً ساده مورد استفاده قرار مي گيرد . در محدوده سراميکهاي ظريف مهمترين کاربرد اين روش جهت توليد کاشي هاي ديواري و کاشيهاي کف ظريف مي باشد . شکل ساده و تقريباً يکسان و قرار دادي کاشيها باعث گرديده که اين روش شکل دادن در مورد کاشيها تا حدود زيادي خودکار گردد . به نحوي که در صنعت توليد کاشي مي توان يکي ازخودکارترين شاخه هاي اين صنعت را ، توليد سراميکهاي ظريف دانست . در توليد کاشي فشار پرس به طور عادي حدود 50 تا 100 تن بر هر کاشي و مقدار توليد حدود 30 تا 100 عدد در هر دقيقه مي باشد . مقدار رطوبت معمولاً حدود  4 تا 5 درصد است . در هر  صورت هر قدر فشار پرس بيشتر باشد مقدار رطوبت کمتر خواهد بود .

 

 

 

 يکي از مشکلاتي که احتمال بروز آن در هنگام  شکل دادن کاشيها وجود دارد حبس هوا در داخل پودر بدنه در خلال انجام عمل پرس مي باشد . اين عيب خود را به صورت شکافهاي افقي در طول کاشي ظاهر مي سازد . سرعت بيشتر پرس احتمال بروز اشکال را افزايش مي دهد . به علاوه وجود ذرات ريز به مقدار زياد در پودر بدنه نيز باعث شدت بروز  اين مشکل ميگردد .

شکل ذرات پودر  حاصل از خشک کن هاي  افشان کروي مي باشد  با  اين توضيح در صورت  استفاده از پودر هاي حاصل از خشک کن هاي افشان ، احتمال حبس هوا در داخل پودر بدنه کمتر خواهد بود، چرا که عمل خروج  و فرار  از هوا از بين ذرات کروي با سهولت بيشتري انجام مي شود. همچنان که مشاهده مي گردد در روش پر س پودر ، شکل و دانه بندي  ذرات  بسيار مهم  است بنابراين در اين موارد بايد کنترل و دقت لازم به عمل آيد . در دستگاه هاي پرس جديد تر جهت  مقابله با  مشکل حبس هوا  معمولاً  کاشيها با دو يا چند ضربه  شکل مي گيرند . بدين وسيله امکان خروج هوا قبل از ضربه نهايي وجود خواهد داشت .

مزايا و نقاط ضعف روش پرس پودر : 

مهمترين مزاياي اين روش را مي توان حد خودکاري  بسيار  بالا  ، حذف و يا کاهش مرحله خشک کن  فرآورده ها و در نتيجه امکان حصول  و دستيابي به فرآورده هاي با ابعاد دقيقتر و يکسان تر دانست . در مورد نقاط ضعف اين روش اگر از محدوديت استفاده از روش پرس پودر در توليد فرآورده هاي  با شکل پيچيده صرف نظر شود بايد هزينه هاي زيادي که استفاده از اين روش به دنبال دارد ، مد نظر قرار گيرد . ( استفاده از خشک کن هاي  افشان و  پرس ها  به هزينه هايي  نيازمند  است . )

مهمترين نقطه ضعف اين روش از ديدگاه فني شايد عدم  امکان  حصول  به تراکم مناسب و يکنواخت  در فرآورده ها  باشد . با توجه  به اهميت بسيار  زياد  اين مطلب  لازم  است  در اين باره  بحث کو تاهي انجام شود:

در مورد روش پرس پودر اين مطلب کاملاً  مشخص شده است که تراکم  فرآورده هايي که به  اين  روش شکل گرفته اند  در مقايسه با تراکم فرآورده هاي که به روشهاي پلاستيک و با ريخته گري شکل گرفته اند کمتر و ناهمگن تر مي باشد .اين موضوع مي تواند به طور عمده ناشي از دو عامل باشد .

الف : احتمالاً فقدان   نيروي جاذبه  بين  ذرات  در روش  پرس پودر مي باشد . با توضيحاتي که تاکنون داده شده است  يقيناً در حالت پلاستيک نيروي جاذبه  بين ذرات  باردار  وجود دارد .

 

 

ب : عدم  امکان  اعمال  فشار  يکنواخت  در حين  عمل پرس  مي باشد.

هنگام  اعمال فشار به قطعه ، تراکم ذرات در قسمتها و سطوحي که مستقيماً در تحت فشار قرار دارند در هنگام مقايسه  با  تراکم ديگر قسمتها  (قسمتهاي که در عمق قطعه قرار دارند ) بيشتر مي باشد . چرا که اصطحکاک بين ذرات  باعث  افت  فشار در قسمتهاي  عمقي ميگردد.  بدين  ترتيب  هر قدر ضخامت  قطعه  بيشتر  باشد  افت  فشار  دستگاه پرس بيشتر بوده و در نتيجه اختلاف در مقدار تراکم ذرات در لايه هاي سطحي و عمقي بيشتر خواهد بود . اين اختلاف در تراکم ممکن است خود را به صورت شکافهاي در طول قطعه نشان دهد. علاوه  بر  اين مـورد  وجود  تفاوت  در  مقدار  تراکم  باعث  بروز  تغيير شکل و حتي  ترک  در  فــرآورده  مي گردد .

در قطعاتي که داراي ضخامت کمي مي باشند اين مشکل مي تواند با اعمال فشار از دو جهت مختلف به عنوان مثال از  پايين و بالا  تا حدود زيادي حل گردد . ولي در فرآورده هاي که داراي ضخامت بيشتري مي باشند اين روش نيز موثر نمي باشد. 

-         اصول پرس :

 درهنگام پرس كلا سه عمل انجام مي شود (به صورت همزمان )

1-    شكل دادن  بدنه

2-    تراكم  و فشردگي  بدنه

3-    ضخيم  شدن

  در مرحله اول  به  مواد خام (پودر)  شكل هندسي  از  پيش مشخص شده  ميدهد. در مرحله دوم  باعث  انسجام و استحكام  در  بدنه  خام  شده تا در مقابل تنش هاي مكانيكي توانايي استقامت داشته باشد. در مرحله سوم فضاي خالي  بين ذرات  پودر  را به شدت كم مي كند . بايد توجه  داشت كه اين مراحل به صورت  همزمان انجام  ميگيرد. البته  شكل دادن  سراميك به  غير از  پرس كردن  راههاي گوناگوني دارد كه از حوصله اين بحث  خارج  است.

 

 

 

 

 

-         اجزاي تشكيل دهنده پرس و مراحل كار آن :

همانطور كه در مقدمه توضيح داده  شد  قصد اين نوشته جمع آوري اطلاعات كاربردي  در زمينه توليد است  لذا  در اين  قسمت  نيز اجزايي  از  پرس مورد  بررسي قرار  ميگيرد كه  يك توليد كننده  بايد به آن  توجه  بيشتر  بنمايد  نه  يك  مكانيك .

1-    كشو  drawer))  تغذيه  پرس

2-    قالب

كشو شامل  يك  قيف است كه پودر را از سيلوي پشت پرس گرفته و با حركت بر روي كشو پودر را به صورت يكنواخت به درون حفره كشو انتقال ميدهد .كشو كه از  زير  قيف حركت ميكند  پودر  را جمع آوري كرده  به  درون  حفره  قالب  مي ريزد.

 قالب تشكيل شده از :

1 – چار چوب

2 – سنبه بالايي (طرح پشت كاشي )

3 – سنبه پاييني (روي كاشي )

4-  قطعه نگهدارنده سنبه بالايي

5 - قطعه نگهدارنده سنبه پاييني

پس از اينكه قالب بوسيله كشو پر شد سنبه هاي پاييني وبالايي كه توسط قطعات نگهدارنده حركت ميكنند توسط دويا چند مرحله حركت بسته ميشوند . اولين  حركت  (پرس )  با  كنترل  دقيق  شدت  و  طول حركت

به  منظور خروج  هوا  از  پودر  صورت ميگيرد . عدم  دقت  در  اين مرحله  چه  بسا ممكن است اشكالاتي را در  فرآورده  ايجاد  نمايد.

در آخرين  مرحله بسته شدن  قالب  فشار  نهايي  به پودر وارد ميگردد  تا بدنه فشردگي و استحكام  لازم را بدست آورد . در آخرين مرحله  چرخه  پرس  قالب  باز  شده و  كاشي  توسط  سنبه  از  قالب خارج  شده و  با جلو  آمدن كشو  جهت  با ر گيري  مجدد  قالب  بدنه  از  فضاي  پرس  خارج  مي گردد.

 

 

 پارمتر هايي كه بايد در پرس كنترل كرد:- 

1 – رطوبت  پودر  قبل  از  پرس

2– استحكام  خمشي  بدنه  بعد  از  پرس  و مقايسه آن با استحكام خمشي بعد از دراير كه به فاكتور پرس پذيري  معروف  است .

3 – ضخامت  كاشي  بعد  از  پرس

4 – اختلاف  تراكم  در  نقاط  مختلف  سطح كاشي  بعد  از  پرس

-   براي سنجش رطوبت  مقداري از  پودر را قبل از  پرس برداشته و  توسط  ترازوي رطوبت سنج رطوبت آن را  كنترل مينماييم براي كاشي هاي ديوار اين مقدار بايد بين 4 تا 5 در صد باشد.

-   براي  بررسي فاكتور  پرس پذيري  استحكام  خمشي  بعد  از پرس و بعد از دراير را با استحكام سنج اندازه  مي گيريم  اگر نسبت آنها  از  3  كمتر باشد كاشي عيب لايه اي شدن دارد پس  بايد اقدام اصلاحي  انجام  داد.

-   ضخامت كاشي  را  بايد  بعد  از پرس با دقت دهم ميليمتر اندازه گرفت تا  از عملكرد  پرس  و  پودر ورودي  اطمينان  حاصل كرد  اين  مقدار  براي  سايز هاي  مختلف  متفاوت  است.

-   اختلاف  تراكم  در  نقاط  مختلف  سطح  كاشي  را  با  دستگاه  پنتومتري  اندازه  ميگيرند.

- عيوب پرس :

-   هرگاه  يكي از  پارامتر ها  از كنترل خارج  شوند و  يا  تنظيمات  پرس  به صورت كامل  انجام  نگيرد ممكن  است  عيوبي  در كاشي مشاهده شود كه در  زير به  صورت  اجمالي  مورد  بررسي  قرار  ميگيرد.

1-     عيب  عدم  يکنواختي  (عيب ابعاد ) :

عيوب عدم يکنواختي  بيانگر  تلرانس  در خواص  فيزيکي  و مکانيکي  محصول  است  اين  عيب  ناشي از  دانستيه و در  واقع اختلاف  ضخامت  گرانول  پر شده  در  پرس  و  يا  اختلاف در فشار  پرس , تغيير در  ترکيب  بدنه , تغييرات  مکانيزم  آماده  سازي  پودر  و  توزيع  اندازه  ذرات مي تواند  مورد  فوق را ايجاد نمايد حتي تلرانس در ميزان رطوبت  نيز منجر  به بروز عيب  مي گردد . 

 

دستگاه  پنتومتري  ميزان فشردگي در نقاط مختلف يک بدنه را نشان مي دهد .

2-    عيب پوسته اي  شدن (لمينيشن )

عواملي که سبب ايجاد  اين عيب مي شود عبارتند از :

الف - عدم تلرانس ابعادي  بين  پانج  و قالب . 

ب - ريز بودن  بيش  از حد  پودر

ج – ضخامت  زياد  پودري که داخل قالب ريخته شده است .     

د – ترکيب  بدنه .

ه - عدم  يکنواختي  رطوبت  و  توزيع  اندازه  ذرات .  

و – خشک  بودن  بيش  از حد  پودر .

ز - زياد  بودن  فشار  پرس  در  ضربه اول .

 

3-    فاکتور پرس  پذيري :

به تجربه ثابت شده  وقتي P.S  بين 3-4  باشد  بهترين حالت را در فرم دهي (شکل دهي ) داريم اگر P.S  کمتر  از 3  باشد عيب  لمينيشن _ پوستگي  شاهد خواهيم بود .

 

                                      استحکام خشک

                           ---------------------- = P.S    » فاکتور پرس پذيري

                                              استحکام خام

4-     عيب هالو(Halo ) :

عيب هالو :    پليسه هاي کنار کاشي  اگر ميزان  ذرات ريز  زياد  باشد  در اثر ضربه  اول و دوم  به دليل تمايل  هوا  به  خروج  از  درزها جريان هوا ايجاد  مي شود که  سبب حرکت  ذرات ريز  به کنار هاي قالب  شده و حالت  پليسه مانندي در کناره ها ايجاد مي شود  براي رفع  اين عيب  بايد ذرات ريز  را  کم کرد  رطوبت  پودر را  افزايش داد  سرعت ضربه  اول و دوم  را  کاهش  داد و کاهش  تلرانس ابعادي بين  پانچ  و  قالب .

 

 

 

5 - عيب کثيف شدن  قالب ها :

قابليت چسبيدن گرانول  به قالب  به موارد  زير  بستگي دارد :

1-  هر چقدر درجه حرارت قالب کم  باشد گرانول کمتر خشک  شده  و قالب  زود کثيف مي شود . (به صورت نرمال اين دما 35  تا 50 درجه  است )

2-   رطوبت پودر :  هر چه رطوبت پودر بيشتر باشد قابليت کثيف شدن قالب بيشتر ميشود 

3-  ترکيب پودر :  هر پلاستيسيته  ترکيب بيشتر باشد در رطوبت يکسان قابليت کثيف شدن کمتر مي شود 4-  اندازه ذرات : هر چه ذرات ريز تر  باشد کثيف  شدن  قالب کمتر  مي شود  به  تجربه  ديده  شده  ذراتي که با اندازه 70-75  ميکرون حداقل کثيفي را  ايجاد مي کنند  . دليل اين امر اين است که :

-   کمتر بودن رطوبت نسبي ذرات ريز نسبت به کل پودر .

      - در حين خروج هوا  از قطعه  اين  ذرات سريع تر حرکت کرده و باعث تميز شدن  نقاط کثيف مي گردد .

 

5-   تکنو لوژي تهيه پودر : به تجربه ثابت شده پودري که توسط اسپري دراير تهيه مي شود تمايل بيشتري جهت کثيف کردن قالب دارد .

 

روش هاي برطرف کردن عيب کثيفي قالب :

1-   افزايش دماي قالب .

2-   استفاده از پوشش پلاستيكي مناسب جهت پانج آئينه .

3-   تميز کردن قالب توسط آب و گازوئيل .

7 - عيب عدم قائمه بودن :

در صورتي که ضخامت پودري که به داخل قالب هدايت مي شود در نقاط مختلف يکنواخت نباشد در نتيجه فشردگي منطقه حاصله در نقاط مختلف يکنواخت نخواهد بود و اين اختلاف در انقباض منجر به عيب عدم قائمه بودن مي باشد .

 

 

 

 

–        پرس چگونه كار مي كند

پودر پس از تهيه توسط اسپري دراير  بدليل همگن نبودن از نظر رطوبت نمي تواند مستقيما به پرس منتقل شود لذا براي مدتي مشخص بايد در سيلوهايي كه بعد از آن  قرار دارد انبار شود  ، سپس به سمت  پرس حركت كند قبل از پرس نيز مخزني قرار دارد كه براي ذخيره سازي در نظر گرفته شده است پس از آن پودر از مجاورت يك آهن رباي  نسبتا  قوي جهت جلوگيري از ورود موادي  از جنس آهن كه براي پرس و بدنه بسيار مضر است عبور كرده و به مخزن پشت  پرس هدايت مي شود اين پودر بايد  داراي رطوبت  4 تا 5  درصدي باشد. پودر از سيلوي پشت پرس كه توسط يك شير اتوماتيك كنترل ميشود به الك  ويبره منتقل شده و از آنجا به قيف پشت كشوي پرس هدايت مي شود  و توسط كشو به قالب ريخته شده و  پرس ميشود پس از پرس براي خارج كردن پليسه هاي  ناشي از پرس از پشت كاشي  براش خورده توسط برگردان كاشي به رو برميگردد ومجدداً روي آن نيز  از آلودگي  پليسه توسط براش پاك شده و به سمت دراير براي خشك شدن حركت ميكند . اين مرحله بايد داراي استحكام خمشي 7 تا 8 كيلوگرم بر سانتي متر مربع باشد  ، همچنين داراي تفاوت تراكم  حداكثر 4/0  ميليمتر  باشد

خشك كردن (دراير):

بعد از اينكه بدنه از پرس خارج شد براي خشك شدن بايد وارد دراير شود . باتوجه به مطالعات گسترده در اين زمينه در اين مرحله بدنه دچار تغييراتي مي شود كه عدم كنترل آن اثرات مخربي دارد .

انقباض بدنه بدليل خروج آب (رطوبت ) از آن در مرحله خشك كردن و همچنين ايجاد تخلخل در بدنه بدليل خروج آبي كه با ذرات رسي پيوند داده است درمرحله خشك كردن اتفاق مي افتد .

مراحل خشك شدن طبق مطالعات تجربي به سه مرحله تقسيم بندي مي شود :

1-    خروج آب آزاد يا آبي كه به طور ضعيف پيوند يافته است ، حجم بدنه را به همان نسبت حجم آبي كه ازدست مي دهد  كا هش مي دهد.

2-    مرحله مياني خشك شدن مرحله اي است كه در آن ايجاد فضا هاي خالي آغاز مي شود و بدنه منقبض مي شود .

3-    درمرحله آخر خشك شدن منفذ و تخلخل به علت خروج آب مقيد يعني آبي كه با ذرات رسي پيوند دارد ايجاد شده ولي حجم نمونه ثابت مي ماند.

 

منحني انقباض :

با توجه به مطالب بالا مي توان  نمودار تغييرات ابعاد يا حجم كه به صورت انقباض بيان مي شود وكنترل آن  بسيار مهم است ، را بر حسب درصد رطوبت رسم كرد :

  

m   و L جرم و طول نمونه در طول خشك شدن R انقباض و H  رطوبت است .

M1   و L1 جرم و طول نمونه خشك شده در دماي 105 درجه است .

باتوجه به منحني بالا نتايج زير حاصل مي شود:

اولين مرحله خشك شدن كه همزمان با كاهش جرم است و انقباض قابل توجهي دارد بايد با افزايش آرام دما همراه باشد. (شيب ملايم)

در قسمت پاياني كه طي آن انقباض زياد تغيير نمي كند ميتواند سرعت خشك شدن افزايش يابد.

حال به بررسي اجمالي كوره هاي رولري مي پردازيم

A : ساختار

كوره رولر داراي  يك ساختار فولادي است كه تكيه گاه كف ، ديواره ها وسقف آن از مواد مختلفي مانند مواد   ديرگداز  ،  عايق  و سراميك  ساخته شده اند كه با  ابعاد ، ميزان عايق بودن  و مقاومت بالا در مقابل شوك هاي حرارتي توصيف مي شود. تمامي اين مشخصات اجراي منحني پخت و سرعت گرم شدن وسرد شدن كوره را تسهيل مي كند.

B: سيستم محرك وگرداننده رولر

حمل بدنه كاشي ها در كوره توسط مجموعه اي از موتور و رولر ها صورت مي پذيرد كه جنس لوله ها در بعضي قسمت ها فولادي و در بعضي قسمت ها سراميكي است و ويژه گي آنها  براي  تمامي  دما هاي  پيش بيني شده  مناسب است.

 

 اين سيستم داراي قسمت هاي مجزايي است كه به موتور هاي مستقلي كه سرعت آنها به صورت  مستقل قابل تنظيم  است  مجهز ميباشد  و اين سيستم  بهره برداري  بهينه از منحني  پخت را امكان پذير  ميسازد  و به ما امكان مي دهد  هرگاه  احتمال  برخورد كاشي ها  به هم وجود داشته باشد ميتوان بين رديف ها فاصله ايجاد كرد و باعث حركت منظم كاشي ها شد. براي انجام دقيق اين عمل سرعت قابل تنظيم موتور توسط كامپيوتر كوره كنترل مي شود.

C : سيستم احتراق

اين قسمت شامل مشعل هايي  است كه  با  گاز  (يا نفت سفيد و گازوييل ) و  دمش  هوا  كار  ميكند . اين مشعل ها به صورت  دسته هاي مستقل با  وسايل كنترلي اتوماتيك  و دستي در  قسمت  بالا و زير رولر ها  قرار دارند . در تنظيم  هر چه بهتر اين مشعل ها كنترل  فشار هوا  (با منومتر ) اهميت زيادي دارد  همانند سيستم محرك  و گرداننده  رولر  كنترل  دماي  حاصل از  مشعل ها  با  كامپيوتر  انجام مي شود.

D  : بخش هاي مختلف كوره

كوره  به  شش  بخش  تقسيم مي شود .

1 – پيش كوره (per kiln )

اين بخش توسط مواد سراميكي  عايق  شده و براي دماهاي  پايين (200 تا 400) مناسب است . اين قسمت  مشعل ندارد  و بوسيله  ساكشن هواي گرم كه توسط فن هاي  مكنده از قسمت هاي بعدي به اين قسمت منتقل مي شود گرم  ميگردد. اين مكنده ها در ابتدا و انتها و بالا و  زير رولر هاي  پيش كوره هستند. نقش اصلي اين بخش حذف كامل رطوبت  پس از دراير و يا لعاب زدن است . اين عمل  به منظور جلوگيري از شكستن و ترك  خوردن كاشي  در حال پخت در اثر تبخير  بسيار شديد  آب  در  بخش بعدي  ميباشد.

2 – پيش گرم  (per heating)

اين بخش داراي نوعي عايق با دماي نسبتاً بالاست به همين دليل از مواد  دير گداز  و مقاوم  در برابر حرارت و قطعات سراميكي استفاده شده است . با توجه به منحني هاي پخت اين بخش تا حدود 900 درجه گرم ميشود و در اين  بخش  دما  طوري تنظيم مي شود كه آب تركيبي آزاد  شده ، كوارتز  تغيير شكل دهد ، احتراق مواد آلي به صورت كامل صورت  پذيرد  و كربنات ها  تجزيه  شوند. در اين بخش ماشين آلات احتراق  طوري ساخته شده اند كه بتوان تغييرات را در گستره وسيعي انجام داد .

 

 

3 – پخت (firing )

اين بخش از دمايي شروع مي شود كه كه حدود 900 درجه است (بسته به نوع كاشي تا 1200درجه ) و عايق مربوط به خود را دارد. در اين بخش  براي كنترل  دقيق تر  مشعل ها  آنها را  به  دسته هاي كوچكتر تقسيم ميكنند تا اعمال  منحني پخت كه در اين ناحيه پيچيده تر است  ممكن  شود. اگر دماي اين بخش درست تنظيم نشود با مشكلاتي مانند مسطح نبودن ، ناهموار بودن ، ناهماهنگي ابعاد ويكدست نبودن ميزان شيشه اي شدن لعاب مواجه خواهيم بود.

4 –  سريع سرد كردن (rapid cooling )

دما در اين ناحيه  بين  دماي  پخت  تا تقريبا 600 درجه را شامل مي شود . هوا در اين قسمت توسط مجموعه اي تنظيم مي شود كه شامل يك  servomotor  با شير  پروانه اي خود كنترل  است كه توسط ترموكوپل هاي موجود در كوره تنظيم مي شود  .

5 – خنك كردن عادي (natural cooling )

اين ناحيه  نيز با توجه به اينكه دما در آن از حدود 600  به 500  كاهش مي يابد از حساسيت زيادي برخوردار است و بايد شيب كاهش  دما در اين بخش ملايم باشد چون بايد فرآيند تغيير شكل كوارتز بدون ترك خوردن بدنه رخ دهد.

6 – سرد شدن نهايي ( final cooling )

 دما در اين ناحيه زير 500 درجه است . در اين بخش هوا ي محيط به قسمت بالا و پايين بدنه ميدمد تا دماي آن در خروجي به زير 100 درجه برسد . 

عيوب:

تقريباً  كليه  عيوب  پس از پخت  نمايان مي گردد. اما  فقط تعدادي از آنها  مربوط به كوره هستند البته  طبقه بندي  عيوب  بر اساس منشا آن كار سختي است چون علت ايجاد يك  عيب ممكن است يك  عامل نباشد. اما ميتوان عيوب اصلي كه در هر فرآيند  مشخص مي شود  را  با  ديگر  فرآيند ها  مورد  مقايسه  قرار داد .

 

 

1 - ترك هاي پيش گرم

به صورت شكستگي هاي نا برابر از لبه به سمت مركز وجود دارند .

-         طول آنها 3 تا 4 سانتيمتر است.

-         تعداد آنها هميشه بيش از يكي است.

-         دليل آن  بالا بودن دماي منطقه پيش گرم است .

2 -مغز سياه (black core ) :

 در اثر احتراق  ناقص  مواد آلي  در داخل  بدنه  مشاهده  مي شود .

-         در بدنه هاي سفيد به رنگ هاي زرد – سبز  و خاكستري ديده ميشود.

-         در بدنه هاي قرمز به رنگ هاي زرد – سياه  و خاكستري ديده ميشود.

اين عيب  ممكن است  باعت  تغيير شكل  و اندازه كاشي شود و سوراخها  و ترك هايي  در لعاب پديد آورد و در لعاب ايجاد سايه  نمايد .

به طور كلي همه عواملي كه باعث جلوگيري از خروج گاز ها از بدنه ميشوند ،  مانند رطوبت ، دانه بندي ‌، فشار پرس ،  ضخامت زياد  نقطه  ذوب  لعاب  و بدنه  باعث  ايجاد  اين  عيب شوند .

براي رفع اين عيب بايد كاشي در دماي  پيش گرم كه  قبلاً  به آن اشاره شد بيشتر  بماند تا احتراق مواد آلي كامل گردد . در  اثر عيب  مغز سياه  سه  وضعيت  به شكل هاي  زير متصور  است.

شكل 1   

دليل : اگر وجود عيب در يك   طرف كاشي باشد نشان  از مشكل  در  پر كردن  قالب  در حين  پرس است كه  بيانگر عدم كنترل تراكم (penetrometer)  در نقاط مختلف كاشي  در پرس  است  و اگر  عيب در           تمامي  پيرامون  كاشي  باشد  بيان مي كند كه سرعت  ضربه  پرس  بالا  بوده  است.

 

 

 

 

شكل  2  

دليل :  فشار پرس بالاست  يا اينكه لعاب در دماي پايين تر ذوب شده  و مانع از خروج گاز ها از بدنه شده است و احتراق ناقص مانده . كه بايد مقداري هوا از قسمت روي كاشي به لعاب داده شود تا دير تر ذوب گردد.

شكل 3 

دليل :  وجود ناخالصي  ويا  وجود  لخته هاي  رطوبتي  پودر در بدنه  باعث چنين  عيبي  مي شود اين عيب در كوره حل  نمي شود و بايد الك هاي  پرس  و ماشين آلات  آن  قسمت  مورد  بازديد  قرار گيرد .

3 - عيوب شكل هندسي

طي فرآيند پخت  بدليل عدم تنظيم مناسب مراحل مختلف ممكن است كاشي ها دچار دفرمگي با اشكال مختلف هندسي شوند كه توضيح هر تعدادي از عيوب با شكل در زير مي آيد.

شكل 1

با شرط اينكه  فراواني عيب در همه  محل ها يكسان  باشد و در  واحد زمان خيلي تغيير نكند ،هر گاه كاشي به ميزان  بالاي  شيشه اي  شدن  برسد  اين مشكل مشاهده مي شود كه بايد روي  پارامتر هاي  زير كار  شود.

1-    اندازه ذرات  پودر(كنترل مش )

2-    دانسيته قسمت هاي  پرس شده -  رطوبت و فشار پرس

3-    گرما در قسمت پيش گرم

4-     شيب حرارتي در نواحي بحراني

 

 

 

شكل 2

 

 

با شرط  اينكه  فراواني  عيب  در همه محل ها يكسان باشد و در واحد زمان خيلي تغيير نكند ،اين  عيب  در قطعات  كناري  كوره كمتر مشاهده  مي گردد و  مربوط  به  ناحيه  پخت است .

براي رفع اين مشكل با در نظر گرفتن سايز متوسط به صورت زير عمل مي كنيم.

1-    اگر  ابعاد صحيح  بود دما در قسمت  بالاي سطح  رولرها را  (5 تا 10 درجه يا كمي بيشتر) كاهش داده و  در قسمت  پايين  زياد  مي كنيم .

2-     اگر ابعاد بزرگتر بود   دما را 5  تا 10 درجه  و يا كمي بيشتر در زير سطح  رولر ها  افزايش مي دهيم .

3-    اگر ابعاد كوچكتر بود  دما را به ميزان 5  تا 10  درجه در بالاي سطح رولر ها كاهش مي دهيم .

شكل 3

با شرط اينكه  فراواني عيب  در همه محل ها يكسان باشد و  در واحد زمان خيلي تغيير نكند ، نشان ميدهد دما در قسمت  بالا و  زير سطح  رولر ها يكسان  نيست پس  با توجه به سايز متوسط ابعاد كاشي هاي خروجي از كوره تنظيم هاي زير  را  انجام مي دهيم .

 

 

1-    اگر ابعاد صحيح بود دما را درپايين 5 تا 10درجه كاهش و به همان اندازه در بالا افزايش مي دهيم.

2-    اگر ابعاد بزرگتر بود دما را 5 تا 10درجه و ياكمي بيشتر در بالاي سطح رولر ها افزايش مي دهيم.

3-    اگر ابعاد كوچكتر بود  دما را به ميزان 5 تا 10 درجه در زير سطح رولر ها كاهش مي دهيم.

شكل 4

با شرط اينكه فراواني عيب درهمه محل ها يكسان باشد و در واحد زمان خيلي تغيير نكند ،نشان ميدهد دما در قسمت بالا و زير سطح  رولر ها يكسان نيست پس با توجه به سايز متوسط  ابعاد كاشي هاي خروجي از كوره ،    تنظيم هاي زير را انجام مي دهيم .

1-    اگر ابعاد صحيح بود دما را در بالا  5  تا  10  درجه كاهش و به همان  اندازه  در پايين  كاهش مي دهيم

2-    اگر ابعاد بزرگتر بود   دما را 5 تا 10درجه  و يا كمي بيشتر  در زير  سطح  رولر ها  افزايش مي دهيم

3-    اگر ابعاد كوچكتر بود  دما را به ميزان 5 تا 10 درجه در بالاي سطح رولر ها كاهش مي دهيم

شكل 5

با شرط اينكه فراواني عيب در همه محل ها يكسان باشد و در واحد زمان خيلي تغيير نكند ، بخشي از كوره در مورد اين شكل اهميت دارد كه دما در آنجا 800 تا  900 درجه  و50 تا 100 درجه است .

بايد دماي بالاي سطح رولر ها را افزايش و پايين را كاهش داد .

 

 

 

شكل 6

با شرط اينكه فراواني عيب درهمه محل ها يكسان باشد و در واحد زمان خيلي تغيير نكند  اين عيب ممكن است مربوط باشد به :

1-    كاشي  در ناحيه سريع سرد شدن (rapid cooling ) كه در رديف هاي دنبال هم قرار دارد به يكديگر  فشار مي آورد  . (سرعت را افزايش دهيم )

2-    اين شكل حالت شديد تر شكل يك است (از راهكار مربوط استفاده كنيم ) بايد توجه داشت كه هميشه رد گيري كردن  دماها به منظور توجيه اين پديده كفايت نمي كند  مخصوصاً زماني كه اين پديده ها به دنبال توقفات كمابيش  طولاني  اتفاق مي افتد  و همچنين كنترل فشار گاز و هوا براي مشعل ها را بايد مد نظر قرار داد.

شكل 7

اشكال زير معمولا داراي فراواني يكساني نيستند ولي به صورت پيوسته وجود دارند تغيير شكل اين عيوب بستگي زيادي به نحوه شارژ كوره دارد (فرستادن كاشي به داخل كوره ) از  قبيل اينكه فاصله بين كاشي ها و خالي بودن  رديف ها  و تميز بودن  رولر ها و...

بنا بر اين مشكل را ميتوان با انتخاب تمهيدات  لازم  براي اصلاح شكل هندسي شارژ  و همچنين نگهداري دقيق رولر ها  حل نمود و ناحيه بحراني براي اين عيوب بخش firing   و rapid cooling  است .

لعاب:

مقدمه

لعاب قشرنازك شيشه اي يا شيشه  مانندي  است كه ( در فرآيند لعابكاري ) برسطوح بعضي اجسام سراميكي پوشش داده مي شود . ماده تشكيل دهنده  لعاب را كه پودر بسيار نرمي است بوسيله اي  روي جسم مورد نظر لعاب كاري مي كنند وسپس مي پزند. لعاب ، تمام سطح جسم سراميكي راكاملا به صورت يك پوشش نازك مي پوشاند .لعاب هميشه در دماي كمتري  نسبت به بدنه هاي سراميكي، به حالت خميري و مذاب در مي آيد ، يعني نقطه  خميري  پايين تري  دارد.

لعابكاري جسم سراميكي موجب تراكم ،سختي ، صيقلي  ورنگي بودن آن مي شود و آن را درمقابل بعضي از عوامل شيميايي مستحكم وپايدارمي سازد.

لعاب ،  اجسام سراميكي متخلخل را كاملاً  متراكم  و از  نفوذ  مايعات وگازها  به داخل  بافت آنها جلوگيري مي كند و درنتيجه از تاثير خوردگي وعوامل نامساعد ديگر برآنها مي كاهد.

لعابهاي سراميكي در واقع يكي ازانواع شيشه ها  هستند بدين جهت براي آشنايي  با آنها  لازم است اول به بررسي خود شيشه بپردازيم.

بيشتر موادي كه قشر جامد زمين را تشكيل مي دهند متبلور هستند وشكل بلورهاي آنها نيز  متفاوت  است . علت تفاوت آنها به نحوه قرارگرفتن مولكولهاي آنها بستگي پيدا مي كند . وقتي ماده متبلوري را حرارت مي دهيم مولكولها ارتباط ثابت خود را از دست مي دهند وحالتي بخود مي گيرند كه  ذوب ناميده  مي شود. موادي كه به حالت مذاب هستند ديگر  بلوري در آنها مشاهده  نمي شود ولي پس از سرد شدن اين بلورها در كسري از ثانيه مجدداً به وجود مي آيند . موادي مانندكوارتزفاقد خاصيت  اخير هستند  يعني پس ازسرد شدن  ديگر  نظم مولكول هاي آنها به حال  اول بر نمي گردد و به همان حالت بدون بلور باقي مي ماند يعني حالت شيشه به خود مي گيرد . كوارتز  در1710 درجه سانتي گراد  ذوب مي شود  و به  شيشه تبديل مي گردد.

شيشه اي كه بدين طريق  بدست مي آيد  بسيار مقاوم و سخت مي باشد. اگر ظروف شيشه اي معمولي را بدين طريق بسازند به علت ديرگدازبودن كوارتز بسيار گران تمام مي شود و بدين جهت  ماده اي  به كوارتز اضافه  مي كنند .

 

 

تا نقطه ذوب آنرا پايين بياورد.كوارتز به  وفور  در طبيعت يافت مي شود و از آن مي توان  با قيمت ارزان شيشه ساخت.

لعاب نيز همان كوارتز است كه ماده اي به آن اضافه مي كنند تا نقطه  ذوب آن خيلي  پايين  بيايد و مثلا به 1000 درجه برسد.موادي كه نقطه ذوب كوارتز را پايين مي آورند اصطلاحا فلاكس (fluxe)  ناميده مي شوند. كربنات  دو سود ، كربنات دوپتاس ، كربنات  ليتيم  و بوراكس مي توانند چنين خاصيتي را داشته باشند .البته مخلوطي از كوارتز و  فلاكس  پس از ذوب شدن بسيار سيال است و غلظت ندارد و از جداره ظرف سرازير وجاري مي شود .براي رفع اين نقص ماده اي به آن دو اضافه  مي كنند كه بتواند در موقع ذوب شدن به لعاب غلظت بدهد ،چنين ماده اي مي تواند اكسيد آلومينيوم  باشد . اكسيد آلومينيوم  را آلومينا مي نامند.

لعابي كه بدين طريق تهيه مي شود بيرنگ است و براي  رنگين  نمودن آن بايد ازيك اكسيد رنگ كننده كمك بگيريم.

ساختار لعاب:

لعاب درنتيجه ذوب كردن مخلوطي از سيليكات ها در دماي مختلف به وجود مي آيد. اتمهاي بعضي از اين مواد مذاب كه گرانروي آنها نسبتا زياد بوده ، يعني اصطكاك داخلي آنها شديد است ،در حين انجماد نمي تواند مجدداً  نظم كامل بگيرند ، بطوريكه امكان تشكيل جوانه بلور نمي يابند ودراين صورت همان حالت شيشه اي (بي شكل) خود راحفظ ميكنند .تفاوت بين بلورها وشيشه ها، درچگونگي تشكيل شبكه فضايي آنهاست.يونهاي مواد بلوري ، تشكيل شبكه فضايي منظم بلوري مي دهد، در صورتيكه در شيشه (لعاب)  اين  يونها  نظم كافي حاصل نمي كند و در نتيجه شبكه اي  نامنظم تشكيل مي دهد.

لعاب سازي 

پوشش هاي سراميكي از لايه هاي نازك شيشه كه سطح كاشي ها را مي پوشاند ساخته شده است و بر روي بدنه سراميك كه به صورت بيسكويت در آمده  يا فقط خشك شده بكار برده مي شود و يا به عبارتي ديگرلعاب پوشش شيشه اي است كه به منظورايجادويژگيهايي ازقبيل : زيبايي ، عدم نفوذپذيري در برابر رطوبت و…. در سطح بدنه هاي سراميكي مورد استفاده  قرارمي گيرد .لعابها داراي ويژگيهاي مهم زيرمي باشند.

 

 

 

1-    لعابها درمقابل موادشيميايي باPH اسيدي وقليايي مقاوم هستند.

2-    وجود لعاب ، مقاومت به خراشيدگي سراميكها را افزايش مي دهد.

1-    لعابها ، مقاومت گرمايي نسبتا مناسبي دارند.

همانطور كه گفته شد  كريستال ها منحصرا آرايش چهار وجهي متناسب با ساختار هندسي منظم از خود نشان مي دهند اما شيشه ها ساختاري كاملا  بي نظم و نا متقارن  از خود نشان مي دهند پس شيشه داراي شبكه نا منظم و پيچيده اي  است كه عمدتاً  از سيليسم  و اكسيژن تشكيل شده است

 

در شكل زير FIG.1 مربوط به ساختار كرستتالي و FIG.2 مربوط به ساختار شيشه است

مواد اصلي شيشه:

كليه مواد شيشه اي (لعاب) از ذوب انواع مختلف مواد زير ساخته مي شود:

1-    عوامل شيشه ساز agents vitrifying      (Sio_{2   -} B₂o₃ )

2-    مواد كمك ذوب يا گداز آور      fluxes    (Na ₂o –K ₂o – Pbo – B ₂o₃ – L i₂o )

 

 

 

 

3-    پايدار ساز ها و تثبيت كننده ها   stabilizers      (Cao – Bao – Mgo  - Pbo – Al₂o_{3 -} Zno )

4-    اوپك كننده ها    opacefiers    (Zro₂ – Sno₂ – Tio₂ )

5-    عوامل تبديل كننده شيشه به كريستال  devetrificants    (Zno – Cao – Bao – Mgo – Tio₂ )

مهمترين خواص لعاب ها :

در هنگام  محاسبه و طراحي فرمول لعاب ابتدا بايد چند خاصيت عمده و اصلي را در آن در نظر گرفت و بر اساس اين خواص فرمول مناسب را انتخاب كرد ويا ارايه داد. مهمترين خواص مورد نظر لعاب ها عبارتند از نقطه ذوب ، كشش سطحي  ،  ويسكوزيته ، تناسب و تطابق بين بدنه و  لعاب ، مقاومت شيميايي ، فراريت ، سختي و خواص الكتريكي لعاب .

1-   ذوب :

بديهي است كه يك لعاب بايد در درجه حرارت پخت خود بايد قادر به تشكيل فاز مايع باشد . با توجه به اينكه سيليس به عنوان عمده ترين اكسيد شيشه ساز در لعاب هاي سراميكي داراي نقطه ذوب 1710 درجه  به كار مي رود بنابر اين در عمل بايد اكسيد هايي به سيليس اضافه شود تا درجه حرارت پخت لعاب به اندازه مورد نظر كاهش يابد اگر اين موضوع را بخواهيم به صورت كاربردي بيان كنيم مي توان گفت كه عملا مهمترين و رايج ترين گداز آور هاي قليايي عبارتند از :

Lio₂ – Pbo - Na ₂o - K ₂o– Bao – Cao – Sro – Mgo – Zno

كه خاصيت گداز آوري آنها از چپ به راست كمتر ميشود. البته بايد توجه داشت كه هر يك از اين گداز آور ها عكس العمل ها و ويژگي خاص خود را دارد و در هر مورد مشخص با يد به اين ويژگي ها توجه كرد .

 

 

 

مهمترين ويژگي گداز آور ها محدوده استفاده از آنهاست  به اين معني كه بعضي از گداز آور ها صرفا در درجه حرارت پايين قابل استفاده بوده و در درجه حرارت بالاتر فرار مي باشند.(به عنوان مثال اكسيد بور و اكسيد سرب) از طرف ديگر بعضي از اكسيد ها ي گداز آورصرفا در درجه حرارت بالا به عنوان گداز آور فعالند و در حرارت هاي پايين دير گداز محسوب مي شوند(مانند اكسيد كلسيم و منيزيم). بعلاوه بعضي از گداز آور ها  فقط در كنار گداز آور ديگري ميتواند به طور فعال عكس العمل نشان دهد و اصطلاحا گداز آورنده كمكي ويا فرعي است.(مانند اكسيد منيزيم واكسيد روي). اين موضوع داراي دلايل شيميايي است كه از حوصله اين بحث خارج است.

شكل زير محدوده فعاليت رايجترين گداز آور ها ي مصرفي در لعاب را نشان ميدهد. خطوط بريده شده در اين شكل نشان دهنده فراريت گداز آورنده در آن دما ست.

 

 

 

 

2- ويسكوزيته:

ويسكوزيته لعاب در درجه حرارت پخت يكي از مهمترينويژگي لعاب هاست . ويسكوزيته زياد لعاب ها يكي از مهمترين عوامل در جلوگيري از تبلور آنها مي باشد ولي اين مورد صرفا دليل اهميت خاصيت ويسكوزيته در لعاب ها نمي باشد.

اگر ويسكوزيته لعاب كم بوده وبه عبارتي ديگر لعاب بيش از حد روان باشد در بالا ترين درجه حرارت پخت تحت تاثير وزن خود حركت نموده و اصطلاحا" شره " ميكند . اين عمل علاوه بر آسيبي كه به ظاهر كاشي ميرساند باعث چسبيدن كاشي به رولر ها نيز ميگردد.

لعاب با ويسكوزيته كم اگر روي بدنه هاي با تخلخل بالا مورد استفاده قرار گيرد به بدنه جذب شده و سطح مناسب و صافي ايجاد نمايد. چون براحتي به بدنه جذب شده و تغييراتي شيميايي را در بدنه و خود لعاب بوجود مي آورد.

از طرفي لعاب هاي با ويسكوزيته زياد قادر به ايجاد سطوح يكدست وبدون موج نيستند.مضاف اينكه در بالاترين درجه حرارت پخت حباب هاي موجود در فاز مايع (لعاب ) قادر به خروج نيستندو سطح لعاب به صورت حفره حفره ديده مي شود.

ويسكوزيته نه فقط در مورد لعاب بلكه در مورد رورنگي ها كه بعد از لعاب و براي پخت سوم روي كاشي اعمال ميگردد نيز قابل توجه است .

بديهي است كه درجه حرارت و نيز مدت زمان پخت در مقدار ويسكوزيته لعاب بسيار مؤثر است ولي علاوه بر اين دو تركيب لعاب  و اكسيد هاي تشكيل دهنده آن (با توجه به نقش اكسيد هاي مختلف در ساختمان لعاب ) نيز عامل بسيار مهمي در تعيين  مقدار ويسكوزيته مي باشد. به طور كلي اكسيد هاي قليايي بيشترين تآثير را دركاهش ويسكوزيته واكسيد آلومينيوم بيشترين تآثير را در افزايش ويسكوزيته لعاب ها دارند .

2        – كشش سطحي:

از آنجايي كه كشش سطحي سيالات تمايل دارد سطح مايع را به حد اقل ممكن كاهش دهد. واز آنجايي كه دراحجام كروي سطح كمينه است اگر مقدار مايع كم باشد يك قطره از مايع تحت تآثير كشش سطحي به كره تبديل مي گردد.

 

 

لعاب هاي مذاب در مقايسه با مايعات ديگر داراي كشش سطحي قابل ملاحظه اي مي باشند. لعاب هايي كه داراي كشش سطحي بالايي هستند در هنگام ذوب تمايل دارند كه شكل كروي به خود بگيرند و خود را جمع كنند. در نتيجه قسمتي از بدنه بدون لعاب باقي مي ماند . اين عيب در صنعت سراميك با اصطلاح لعاب نگرفتگي مشخص مي شود.

از طرف ديگر لعاب هايي كه داراي كشش سطحي كمي هستند مانند لعاب هاي با ويسكوزيته كم تمايل دارند از سطح كاشي سرازير شده و "شره" نمايند.

به طور كلي لعاب هايي كه داراي ويسكوزيته زيادي هستند داراي كشش سطحي قابل ملاحظه اي هستند ولي اين بدان معني نيست كه لعاب هاي با ويسكوزيته بيشتر هميشه داراي كشش سطحي بيشتري هستند. به هر حال باتوجه به ارتباط كلي ويسكوزيته و كشش سطحي مي توان نتيجه گرفت كه تركيب لعاب و به طور اخص اكسيد هاي تشكيل دهنده لعاب همانگونه كه در ويسكوزيته مؤثر

 مي باشند در كشش سطحي نيز تاثير دارند.

 

3        - تناسب لعاب و بدنه :

تناسب لعاب و بدنه با بررسي  پارامتر اختلاف انبساط حرارتي لعاب و بدنه (كه عمدتا به تركيبات اين دو و تنش هاي موجود بستگي دارد )   مورد ارزيابي قرار مي گيرد.

ضريب انبساط خطي عبارت است از افزايش واحد طول به ازاي ازدياد يك درجه سانتي گراد دما .اين مقدار در دماهاي مختلف متفاوت است لذا بايد قيد كنيم كه اندازه گيري در چه محدوده اي از حرارت انجام  شده است. مثلا ضريب انبساط خطي شيشه 5x10^-7 در محدوده دمايي 20 تا 500 درجه است.

مهمترين شرط ايجاد تناسب و تطابق بين لعاب وبدنه كاشي است .

براي بررسي بهتر اين موضوع حالت هاي مختلف را مورد بررسي قرار مي دهيم:

1-       ضريب انبساط لعاب بيشتر از بدنه باشد: بديهي است كه لعاب موقع سرد شدن تمايل دارد بيشتر از بدنه منقبض شوداما بدليل اتصال بين بدنه ولعاب ، بدنه بدليل انقباض كمتر خود ازوقوع اين عمل جلوگيري نموده ودرنتيجه لعاب تحت تنش كششي قرار ميگيرد. كه نتيجه آن چيزي نيست جز ترك خوردن لعاب و يا تقعر كاشي .

 

 

 

2-       ضريب انبساط لعاب و بدنه يكسان باشد:  اين حالت از نظر تئوري ايدآل است اما تجربه خلاف اين مطلب را به اثبات مي رساند . بدين معني كه در چنين مواردي در سطح لعاب كاشي در عمل ودر هنگام مصرف (بعد از مدت كوتاهي )ترك هايي به وجود مي آيد . چراكه تغييرات درجه حرارت محيط به طور يكسان بدنه و لعاب را تحت تأثير قرار نمي دهد بلكه اين لعاب است كه قبل از بدنه تحت تأثير درجه حرارت قرار گرفته  و بنابراين  علي رغم   ضرايب  انبساط  برابر  باز  هم در عمل تحت تنش كششي قرار  مي گيرد . پس نتيجه مي گيريم كه يكسان بودن ضرايب انبساط لعاب و بدنه  به  معني  تناسب و تطابق لعاب  و بدنه نيست .

3-        ضريب انبساط بدنه بيشتر از لعاب باشد : در اين مورد بدنه تمايل دارد كه هنگام سرد شدن بيشتر از لعا ب منقبض شود و بنا بر اين لعاب را تحت تنش فشاري قرار مي دهد .اما فرآورده هاي سراميكي تنش هاي فشاري را بهتربسيار ازبهتر از تنش هاي كششي تحمل مي كنند . بنابراين اگر تنش فشاري بيش از حد نباشد در نتيجه لعاب قادر به تحمل آن خواهد بود. ولي اگر بيشتر از حد معمول باشد لعاب به صورت پوسته از بدنه جدا گرديده و اصطلاحا لعاب پوسته مي شود و در اين صورت لعاب به راحتي حتي بوسيله ناخن  كنده شده وبه صورت فلس هاي نازك لعاب جدا مي شوند.

 با توجه به سه مورد اشاره شده در بالا مي توان نتيجه گرفت كه براي ايجاد بك تناسب واتصال صحيح بين لعاب و بدنه لازم است كه ضريب انساط لعاب تاحدودي (البته نه بيش از حد ) كمتر از ضريب انبساط بدنه بوده و به عبارت ديگر انقباض لعاب كمي كمتر از بدنه باشد تا بدين ترتيب به جاي اينكه لعاب تحت عوامل مخرب قرار گيرد تحت تنش فشاري مناسب قرار گيرد . براي ايجاد ذهنيت مناسب از اين موضوع جا دارد كه اشاره شود به عنوان مثال بدنه هاي ارتن ور معمولا داراي ضريب انبساطي 7-7.5x10^-6   ولعاب هاي ارتن ور داراي ضريب انبساطي 6.5x10^-6 ميباشند. (درمحدوده دمايي 20 تا500 درجه )

اكسيد هاي سديم و پتاسيم بيشترين تاثير را در افزايش ضريب انبساط داشته واكسيد هاي قليايي خاكي مانند اكسيد هاي ليتيم ،سرب و روي با شدت كمتري ضريب انبساط لعاب را افزايش مي دهند

و به صورت معكوس اكسيد هاي شبكه ساز (Sio₂ – B₂o₃  )  باعث كاهش قابل ملاحظه اي در مقدار انبساط حرارتي ميگرند.

 

 

5 - مقاومت شيميايي :

از انجايي يكي از اهداف بكارگيري لعاب بر روي  كاشي مقاومت آن دربرابر مواد شيميايي است لذا قبل از تهيه آن بايد به اين مشخصه توجه خاصي كرد .

به طور كلي مقاومت شيميايي لعاب هايي كه داراي درجه حرارت پخت بالايي هستند بيشتر است اكسيد هاي قليايي تاثير زيادي در كاهش مقاومت شيميايي لعاب عا دارند.

اكسيد هاي قليايي خاكي داراي تاثير حد وسط هستند و اكيسد روي ، اكسيد سيليسيم و اكسيد آلومينيوم تاثير زيادي بر افزايش مقاومت شيميايي دارند.

6 - فراريت:

بسياري از اكسيد هاي موجود در لعاب ها ممكن است در خلال پخت تبخير گرديده و باعث تغيير در تركيب لعاب شده ونيز تاثير مخرب ونامطلوبي ايجاد نمايد.

به طور كلي مهمترين عوامل مؤثر در فراريت لعاب ها تركيب شيميايي آنها ، درجه حرارت ، زمان پخت و محيط كوره است

توجه به اين موضوع با توجه به جدولي كه در قسمت ذوب امده است به هنگام طراحي فرمول لعاب از اهميت زيادي برخوردار است .

7 – سختي :

            سختي خاصيتي است كه به صور مختلفي تعريف ميگردد و مي توان ان را مقاومت در برابر نفوذعمقي نسبت به خراش دانست . سختي لعاب مانند ديگر خواصي كه تاكنون مورد بررسي قرار گرفت به تركيب لعاب بستگي دارد .  به طور كلي لعاب هايي كه درجه پخت بالاتري دارند داراي سختي بيشتري  مي باشند و بنا بر اين لعاب پرسلان ها از لعاب ارتن ور ها بسيار سخت ترند واين بدان معنا ست كه گداز اور ها (به جز اكسيد بور) با عث سختي لعاب ها مي گردند .به طور مشخص شبكه ساز ها باعث افزايش شبكه مي گردند .( سيليس و اكسيد بور ) البته بايد توجه  داشت كه اكسيد بور اگر از مقدار مشخصي فراتر رود معكوس عمل مي كند.

 

 

8 – خواص الكتريكي :

در مورد لعاب كا شي ها اهميت زيادي ندارد

مواد خام و تاثير آنها بر خصوصيات لعاب

اكسيدها:

موادي كه درساختن لعاب بكارمي روندپس ازديدن حرارت تبديل به اكسيدمي شوند.اكسيديعني تركيب يك فلز با اكسيژن.درلعابسازي آشنايي بااكسيدها بسيارلازم است بدين جهت  شرح آنهايي كه درلعابسازي دخالت دارند لازم است :

سيليسSIO2:

 سيليس يا كوارتزيكي ازاكسيدهاي اصلي موجود درلعاب است.مقدارسيليس درلعاب به درجه حرارت لعاب بستگي پيداميكند يعني در درجات پايين مقدارسيليس كم و دردرجات بالا مقدار آن بيشتر مي شود.در صد زيادي از قشرجامد زمين راسيليس تشكيل مي دهد. سيليس ماده اي سخت و بادوام است وكمتر تحت تاثير تغييرات شيميايي قرارمي گيرد وهمين خاصيت آن را براي لعاب سازي مناسب نموده است.لعاب هاي درجات بالا كه سيليس بيشتري دارند نسبت به لعاب هايي كه سيليس كمتري دارند مقاوم ترندوجود مقدارزياد سيليس درتركيبات لعابي هيچ عيبي نداردوفقط نقطه ذوب لعاب رابالا مي برد.

آلوميناAL2O3:

 اگرچه مقدار اين اكسيد درلعاب بسيارناچيز است ولي وجود ان اهميت بسزايي دارد زيرا هم به لعاب غلظت مي بخشد وهم ازمتبلورشدن ان جلوگيري مي كند.

آلومينا ماده ديرگذاري است كه در2040درجه سانتي گرادذوب مي شودبه همين جهت مقدارزيادآن درلعاب ازذوب شدن آن جلوگيري مي كند.هرلعابي كه آلومينانداشته باشددرموقع سردشدن كدرمي شود.آلومينا همچنين دوام وسختي لعاب رازيادمي كند.

 

اكسيدسديمNA2O:

اكسيدسديم فلاكسي قوي بشمارمي رودودرلعاب هاي ديرگداز وزودگدازسهم مهمي دارد.لعاب هايي كه اكسيدسديم دارندمي توانندتحت تاثيراكسيدهاي رنگ كننده رنگ هاي جالبي رابه وجود بياورند.مثلا رنگ فيروزه اي از اضافه نمودن اكسيدمس به لعاب سديم داربوجودمي آيد.ضريب انبساط سديم زياداست وباعث مي شودكه لعاب ترك بخورد.عيب ديگر لعاب سديم دراين است كه نرم وقابل خراشيدن بوده ودراسيدحل شده ودرمجاورت هوانيز تجزيه مي شود.بسياري ازشاهكارهاي سفالي ايران بعلت عوامل اخيرازبين رفته اند.منابع سديم اغلب درآن محلولندوتنها فلدسپات هايي كه سوددارنددرآب غيرمحلول مي باشند.

اكسيد پتاسيمK2O:

وجوداكسيدپتاسيم درلعاب هماننداكسيدسديم بوده ولي ضريب انبساط آن كمترازضريب انبساط سديم است.اكسيدمنگنز درلعاب پتاسيم داربنفش متمايل به آبي ودرلعاب سديم داربنفش متمايل به قرمز به وجودمي آورد.

اكسيدسربPbO:

اكسيد سرب يكي ازفلاكس هاي قوي بشمار مي رود ودربيشتر نقاط دنيا ازآن استفاده مي شود.نقطه ذوب اين اكسيدپائين است ودرحدود886 درجه سانتيگراد مي باشد. اكسيدهاي رنگ كننده درلعابهايي كه اكسيدسرب دارندرنگ هاي شفاف ومتنوعي رابوجودمي آورند.ضريب انبساط سرب كم است وبابيشترسفال ها سازگار مي باشد.

ولي اكسيدسرب صرف نظرازمزاياي فوق عيوبي نيزدارد.مثلابايد درمحيط اكسيداسيون حرارت ببيند(كوره اي كه درداخل آن جريان هواوجودداردمانند كوره هاي سنتي) واگر با دود يا شعله تماس حاصل كندسياه مي شود(محيط ريداكسيون يا احياء). لعاب هاي سربي همچنين دردرجه حرارت هاي بالاتراز1200درجه فرارميشوندوبه همين جهت در درجات بالا آنرابكارنمي برندوبه جاي آن ازموادديگري استفاده مي كنند.

 

 يكي ازعيوب ديگر ان سمي بودن آن است زيرا سرب به معده وروده ها واردشده وجذب خون مي شود.اگردست بريدگي داشته باشد ازآنجا واردبدن مي شود.معالجه مسموميت هاي ناشي ازسرب كاري مشكل است.ولي لعاب سربي اگر فريت شود كاربا آن مشكلي ندارد.

 اكسيد كلسيمCaO:

بيشترلعاب ها اكسيد كلسيم دارند.اكسيد كلسيم يك پايدار ساز است ،نقطه ذوب اكسيدكلسيم 2572درجه مي باشدودرلعاب هاي درجه حرارت هاي بالا خاصيت فلاكسي دارد.وجود كلسيم درلعاب باعث ازدياد دوام آن مي شود.اكسيدكلسيم روي رنگ ها تاثيرمهمي ندارد.كلسيم اگردرلعاب سربي به كار رود استحكام آنرا زيادميكند ولي ازديادمقداردرصدآن درلعاب باعث ماتي وزيري مي شود.

اكسيدباريمBaO:

عمل اكسيد باريم وكلسيم درلعاب شبيه به هم اند.باريم دردرجه حرارت هاي بالا خاصيت فلاكسي داردولي چندان فعال نيست.اگراكسيدباريم درلعاب مصرف شودباعث ماتي وصافي سطح آن مي شود.درلعاب هايي كه مقدارآن زيادباشدوجوداكسيدباريم ايجادماتي نمي كند.وجوداكسيدباريم درلعاب ها بادرجه حرارت بالا وشرايط ريداكسيدن(دودزدگي) ايجادرنگ فولادي يابرگ بيدي مي كند.

اكسيدمنيزيمMgO:

اين اكسيدبعنوان فلاكس درلعاب هاي ديرگذارمورداستفاده قرار ميگيرد اكسيد منيزيم در لعاب بسيار شبيه اكسيد كلسيم است وتنها تفاوت آن تشكيل لعاب هاي با ويسكوزيته بيشتر مي باشد . بدليل اينكه دماي پخت را بالا مي برد با درصد زياد قابل استفاده نيست .اكسيد منيزيم ضريب انبساط را كاهش مي دهد اما باعث افزايش كشش سطحي ميگردد .

انيدريد بوريكB2o3   :

پس از سيليس بور مهمترين جزء به علت داشتن قابليت شيشه اي كردن است از آنجايي كه استفاده از آن منجر به تشكيل شيشه هاي زود ذوب ميشود به تنهايي استفاده نمي شود در شيشه هاي سيليسي به عنوان عامل گداز

 

آور عمل مي كند استفاده از آن در لعاب هاي بدون سرب با نقطه ذوب پايين ضروري است . بور ف، اكسيد هاي رنگي مختلف را ذوب وحل مي كند . به لعاب شفافيت مي دهد . مقدار ويسكوزيته را كاهش ميدهد و ضريب انبساط لعاب را تقليل ميدهد .

پس از آشنايي مختصر با تاثيرات مواد مختلف بر لعاب اينكه بدانيم اين مواد به چه صورت وارد تركيب مي شوند از درجه اهميت زيادي بر خودار است . جدول زير به صورت خلا صه نشان مي دهد كه اين مواد به چه صورت وارد تر كيب مي شوند.

انگوب ها تركيبات رسي شيشه اي هستند كه قبل از لعاب روي سطح  بدنه قرار ميگيرند تا در هنگام  انجام  لعاب هاي ترانس از تاثير رنگ بدنه بر روي  رنگ  لعاب جلوگيري  شود و همچنين تخلخلي روي سطح نباشد

انگوب همچنين از خروج مواد فرار (مانند Co₂ وSo₂ ) از بيسكويت جلوگيري ميكند.

انگوب ترکيبی است که مابین بدنه بیسکوئيت و لعاب قرار می گيرد.

اصولاً به سه دليل عمده انگوب اعمال می شود

1- پوشاندن رنگ بدنه

2- تطابق بیشتر ضريب انبساط حرارتی بدنه و لعاب

3- کاهش احتمال بروز عيبpinhole    

منظور ما در اينجا از اعمال انگوب، کمتر موارد 1 و 2 می باشد و دليل عمده اعمال انگوب کاهش احتمال بروز عيبpinhole  است.

نکته ای که لازم به ذکر است اين است که هر چه وزن ليتر دوغاب بالاتر باشد یعنی ميزان درصد آب دوغاب کمتر انتخاب شود ميزان تخلخلهای موجود در قشر لعاب پس از خشک شدن کمتر خواهد بود. تخلخلهای موجود در قشر لعاب بعداً تبديل به حباب داخل قشر مذاب لعاب در حين پخت خواهد شد و بعداً اين حبابها می توانند بهpinhole  تبديل شوند

دوره مرتبط با کامپوزيت کربن-کربن
دوشنبه ، 2 ارديبهشت 1387 ، 20:16 مدیریت    انجمن سرامیک ایران قصد دارد جهت ارتقاء سطح علمی متخصصین مراکز علمی، تحقیقاتی و صنعتی سرامیک کشور کارگاه آموزشی تولید سرامیک های مدرن و الیاف سرامیکی از پلیمرها (Polymer Pyrolysis- A way of manufacturing modern ceramic fibres, composites, and monolitic) را در تاريخ ۲۵ ارديبهشت سال ۱۳۸۷ برگزار نماید. مدرس ...

 

مدرس این دوره آموزشی آقای دکتر اصفهانیان عضو هیات علمی دانشگاه کالسروهه آلمان می‌باشند که بیش از 10 سال در زمینه ساخت سرامیک‌ها، کامپوزيت‌ها و الیاف نوین به روش پیرولیز کار کرده‌اند. این دوره آموزشی می‌تواند برای علاقمندان موضوع کامپوزيت‌هاي کربن-کربن مفید باشد. براي دريافت اطلاعات بيشتر اينجا را کليک کنيد.

توضيح اينکه يکي از روش‌هاي ساخت کامپوزيت‌هاي کربن-کربن، ساخت کامپوزيت الياف کربن و يک رزين زغال‌گذار مناسب (مانند فنوليک) و تبديل رزين به کربن در يک فرآيند پيروليز کنترل شده مي‌باشد. کامپوزيت‌هاي کربن-کربن در کاربردهاي دماهاي بسيار بالا استفاده مي‌شوند

دو واحد دیگر تولید کاشی و سرامیک با ظرفیت تولید سالانه 9 میلیون و 400 هزار مترمربع امروز در میبد راه اندازی شد.

به گزارش "میبدما"، آن طور که واحد مرکزی خبر گزارش داده، این واحدهای تولیدی با سرمایه گذاری بخش خصوصی، یکی در شهرک صنعتی جهان آباد و دیگری در کیلومتر 6 جاده میبد - یزد افتتاح شد.

زارع رئیس سازمان صنعت، معدن و تجارت استان یزد گفت: این واحدهای تولیدی با سرمایه ثابت 300 میلیارد ریال راه اندازی شد و زمینه اشتغال 360 نفر را فراهم کرد.

ایران با تولید سالانه 400 میلیون مترمربع کاشی و سرامیک چهارمین کشور جهان در تولید این محصولات به شمار می رود.

سالانه 16 درصد از تولیدات کاشی و سرامیک ایران به کشورهای عراق ، افغانستان و کشورهای آسیای میانه صادر می شود.

رئیس سازمان صنعت ، معدن و تجارت استان یزد گفت: هم اکنون 46 واحد تولید کاشی و سرامیک بین 20 تا 99 درصد پیشرفت فیزیکی در این استان دست ساخت است که با بهره برداری از این واحدها ظرفیت سالانه تولید کاشی و سرامیک در استان یزد به 300 میلیون مترمربع خواهد رسید.

Structure and Properties of Ceramics

 

با تشکر

دهقانی

۵ دوره نمایشگاه ساختمان اربیل عراق

لوح دریافتی از دولت عراق

   

 

 

 

عیب ترکهای شبکه ای یا مویی Crazing:

معرفی عیب:

ترکهای بسیار ظریف و ریزی می باشند که بصورت شبکه ای در سطح لعاب بعنوان عیب ظاهر می شوند البته در برخی از مصنوعات سرامیکی که مصرف تزئینی دارند این ترکها را میتوان به عنوان دکور و تزئین در نظر گرفت.

دلایل بوجود آمدن عیب:

-عدم تطابق ضریب انبساط حرارتی بدنه و لعاب بگونه ای که همواره لعاب باید دارای ضریب انبساط حرارتی کمتری نسبت به بدنه داشته باشد تا همواره در موضع فشار قرار گیرد.

-اعمال لعاب خیلی ضخیم

-پخت بدنه یا لعاب در دمای پائینتر از حد لازم با توجه به اینکه ضریب انبساط خاک تا حد زیادی بستگی به میزان پختی که دریافت  می کند دارد.

-انبساط رطوبتی بدنه.

راههای رفع عیب:

-افزایش انبساط حرارتی بدنه از طریق پخت بدنه در دمای بالاتر و یا نگه داشتن بدنه در بالاترین دما به مدت طولانیتر،افزایش میزان سیلیس بدنه.

-کاهش انبساط حرارتی لعاب از طریق افزایش سیلیس یا کائولن به لعاب،کاهش ضخامت لعابو کاهش تخلخل بدنه

هدف:

تعیین مقاومت کاشی در برابر شوک حرارتی در شرایط معمول.

اصول کار:

۱-تعداد سیکل حرارتی:۱۰ سیکل حرارتی بین درجه حرارتهای آب سرد و بالای آب جوش.

۲-درجه حرارت انجام تست:بین ۱۵ و ۱۰۵ درجه سانتیگراد.

۳-روش انجام آزمایش:به دو روش غوطه وری و یا بدون غوطه وری انجام میگیرد.

نکته:روش آزمایش بسته به جذب آب کاشی متفاوت است.برای کلیه کاشی های دارای جذب آب کمتر از ۱۰ درصد از روش غوطه وری استفاده می شود و برای کاشیهای لعابی دارای جذب آب بیشتر از ۱۰ درصد از روش غیر غوطه وری.

وسایل مورد نیاز:

۱-وان آب سرد با دمای ۵+۱۵ درجه سانتیگراد درتمام مدت آزمایش و با ابعادی متناسب با روش آزمایش.

نکته:زمانی که از روش غوطه وری برای تست استفاده می شود وان نبایدسرپوشیده باشد و باید از عمق کافی برای قرار دادن کاشیها بصورت عمودی و غوطه وری کامل برخوردار باشد.

نکته۲:زمانی که از روش غیرغوطه وری برای تست استفاده می شود وان آب با یک صفحه آلومینیومی به ضخامت ۵ میلیمتر پوشیده می شودبگونه ای که آبی که در وان جریان دارد با صفحه آلومینیومی تماس داشته و روی صفحه با پودر آلومینیومی با قطر ۳/۰ الی ۶/۰ و به ضخامت ۵ میلیمتر پوشانده می شود.

۲-خشک کن با دمای ۵+۱۱۰ درجه سانتیگراد.

۳-تعداد ۵ نمونه برای تست.

روش کار:

۱-بررسی نمونه های انتخاب شده برای تست از نظر عاری بودن از عیب و نقص.

۲-الف- کاشیهای با جذب آب کمتر از ۱۰ درصد:

غوطه ور نمودن نمونه ها بصورت عمودی در آب سرد با دمای۵+۱۵ درجه سانتیگراد بگونه ای که هیچ یک در تماس با هم نباشند.

ب-کاشیهای با جذب آب بیشتر از ۱۰ درصد:

قرار دادن سطح لعابدار کاشی در تماس با پودر آلومینیومی و صفحه آلومینیومی که بر روی آب سرد با دمای ۵+۱۵ درجه قرار دارد.

۳-استراحت زمانی ۵ دقیقه ای نمونه ها در هر دو روش در درجه حرارت پایین و سپس انتقال سریع آنها به خشک کن با دمای ۵+۱۱۰ و استراحت زمانی ۲۰ دقیقه ای در این درجه حرارت به منظور یکنواخت شدن دمای آنها و انتقال آنها به شرایط درجه حرارت پایین.

۴-تکرار سیکل آزمایش برای ۱۰ بار پی در پی.

۵-بررسی نمونه ها از نظر عیوب قابل رویت با چشم.

ریشه لغوی
واژه «خلا» به معنی تهی و خالی ترجمه واژه لاتین vacuum می‌باشد. این واژه معمولا در مورد محیطی بکار می‌رود که به ‌نحویشایجاد آن در فیزیک از اهمیت زیادی برخوردار است.
اطلاعات اولیه
در آزمایش فوتوالکتریک ، برای اینکه الکترونهای گسیل شدهاز کاتد بتوانند خود را به آند رسانده و جذب آن شوند، لازم است که درون محفظه شیشه‌ای که کاتد و آند در داخل آن قرار دارند، خالی از هوا باشد، تا الکترون بعد ازگسیل ، بدون برخورد با اتمهای هوا به آند برسد. بنابراین اگر نتوانیم محفظه شیشه‌ایرا از هوا خالی کنیم، آزمایش فوتوالکتریک ایجاد نمی‌شود.
آنچه ذکر شد فقطیک مورد از موارد فراوانی است که برای مشاهده نتایج آزمایش به خلاسازی نیازمندیم. بنابراین روشن است که این کار تا چه اندازه دارای اهمیت است. این مساله باعثشده‌است تا روشهای مختلف خلاسازی مورد مطالعه قرار گرفته و انواع پمپ‌های خلا طراحیو ساخته شوند.
تعریف خلا
فشارهای پایین‌تر از فشار اتمسفر را به ‌عنوانخلا تعریف می‌کنند. به عنوان مثال ، چون در شهر تبریز فشار اتمسفر در حدود 650میلیمتر جیوه است. لذا فشارهای 649 و پایین‌تر را به‌ عنوان خلا در نظر می‌گیرند. نواحی مختلف خلا
واحدهای فشارسنجی همان واحدهای خلاسنجی هستند. بنابراین در خلاسنجی نیز واحدهای پاسکال (pascal) و میلی‌متر جیوه (mmHg) بکارمی‌روند. توریچلی در تقسیم‌بندی خلا به نواحی مختلف بجای واحدهای فوق از واحد تور (Torr) استفاده کرد. وی نواحی مختلف خلا را به صورت زیر مشخص کرد.
خلا پایین (low vacuum): به محیطهای با فشار یک اتمسفر یا یک توراطلاق می‌گردد.
خلا متوسط (medium vacuum): محیطهایی که فشار در آنهابین الیباشد، خلا متوسط می‌گویند.
خلا بالا (high vacuum): اگر فشار هوا الی باشد، چنین محیطی را خلا بالا می‌گویند.
خلا فرا بالا (ultra high vacuum): اگر در سیستمی فشار هوا و پایین‌تر باشد، در اینصورت خلا موردنظر خلا فرا بالا نامیده می‌شود.
از آنجا که سیستمهای کم ‌فشار بیشترماهیت گازی دارند، بنابراین بررسی خلاسازی بیشتر در این حالت از ماده انجاممی‌گیرد. ابزارهای خلاسازی
خلاسازی توسط پمپ خلا صورت می‌گیرد. متناسببا مقدار خلا مورد نیاز از پمپهای مختلفی استفاده می‌شود. انواع متداول این پمپهارا می‌توان بصورت زیر تعریف کرد:

پمپ افشانه‌ای: این پمپها برایایجاد خلاهایی با مقدار 80 Torr بکار می‌روند.
پمپ دوار هوابندی روغنی: این پمپ می‌تواند خلاهایی با مقدار یک اتمسفر تا ایجاد کند. این پمپها با اینکهگستره خوبی دارند، اما سطوح آنها نیاز به روغن‌ کاری دارد. همچنین سیستم باید خنکنگه ‌داشته شود و فشار نهایی آن قابل توجه نیست.
پمپ روتس (Roots): گستره عمل این پمپها در فاصله تا قرار دارد. عیب این پمپها این است که نیاز به پیش‌پمپ دارند، همچنین فشار آنچنان پایینی هم ایجاد نمی‌کنند. از محاسن این پمپهامی‌توان به سرعت تخلیه بالای آنها اشاره کرد، که در این حالت باید پس ‌پمپی نیزبرای جلوگیری از افزایش فشار وجود داشته‌ باشد.
پمپ مولکولی: دراینگونه از پمپها از زمان خواب ذرات در جداره پمپ استفاده می‌کنند. ذرات برجداره‌های پمپ می‌خوابند، یا آنها را در مدت زمانی کمتر از زمان خواب ذرات از دورخارج می‌کنند و یا آنها را در جایی جمع کرده و با حرکت ویسکوزی خارج می‌کنند،سازنده این پمپ شخصی بنام Gade بود. محدوده عمل این پمپها از فشار شروع شده و تافشار نیز می‌رسد. بزرگترین عیب این پمپها این است که به دلیل دوران خیلی زیاد دارایلرزش هستند، همچنین مانند پمپ دوار نیاز به روغن‌ کاری دارند.
پمپ تربومولکولی: در این نوع از پمپها رانش ذرات شبیه پمپ دوار است، اما مکانیزم عمل ودوران آن شبیه پمپ مولکولی است. این پمپ در گستره بالایی از فشار (در حدود ) ایجادخلا کرده و سرعت تخلیه‌اش نیز ثابت است. قیمت این پمپها خیلی زیاد است.
پمپ دیفوزیون: از این نوع پمپ برای ایجاد خلا در محدوده تا استفادهمی‌گردد. بیشتر در کارهای تحقیقاتی از این نوع پمپ و پمپ دوار استفاده می‌کنند، امااین پمپ بیشتر کاربرد صنعتی دارد.
پمپ جذبی: اساس کار این نوع پمپ براساس برهمکنش گاز با جامدات است. فرآیند جذب عمدتا به دو صورت جذب فیزیکی و جذبشیمیایی صورت می‌گیرد. پمپهای جذبی انواع مختلف دارند، که پمپ جذبی یونی از جملهآنهاست. با استفاده از اینگونه پمپها می‌توان به خلاهایی با فشار دست یافت.
پمپ زمزائیک: در این نوع پمپ ، با هلیوم مایع هوا را منجمد می‌کنند. برای دستیابی به خلاهای فرابالا ابتدا هوا را آنالیز کرده ، سپس در دماهای مربوطهآن را منجمد می‌کنند. با افزایش تراکم و کاهش فوق‌العاده دما ، هلیوم مایع بدستمی‌آید. هلیوم‌های نفوذی به خارج را با تزریق هلیوم جبران می‌کنند. بوسیله اینپمپ‌ها می‌توان خلاهایی با فشار ایجاد کرد.

خلاسنجهاخلاسنجهای مستقیم: ایننوع خلاسنجها دارای لوله U شکل هستند که مستقیما فشار خلا را اندازه می‌گیرند. بااین وسیله می‌توان تا فشار یک‌ تور را اندازه گرفت.
خلاسنجهای شبهمستقیم: در این حالت از سنجش مقاومت و ظرفیت خازن و ضریب خودالقایی سلفها به منظورفشارسنجی استفاده می‌گردد.
خلاسنج مک لئود: این دستگاه نیز بر اساساندازه‌گیری طول به فشارسنجی می‌پردازد. به این معنی که با توجه به رابطه P = ρgl می‌توان با افزایش یا کاهش طول ، مقدار فشار را اندازه‌گیری کرد. که در این رابطه ، l طول ، g شتاب گرانشی ، ρ چگالی حجمی می‌باشد. با این وسیله می‌توان تا فشار رااندازه گرفت.
خلاسنج یونشی: این نوع خلاسنجها که بر اساس یونسازی کارمی‌کنند، بسته به نوع روش بکار رفته برای این کار به انوع مختلف تقسیم می‌شوند، کهاز آن جمله می‌توان به خلاسنج یونی گرم و خلاسنج یونی گرم متعارف اشاره کرد.
خلاسنجهای دیگری وجود دارند که بر اساس رابطه P = nkT کار می‌کنند و ازطریق دماسنجی و یا هدایت‌سنجی به فشار می‌رسند. مشهورترین این خلاسنجها ، خلاسنجترموکوبل است. در رابطه اشاره شده T دما ، k ثابت بولتزمن و n تعداد اتمهای گازاست. بطور عملی گستره بهینه این خلاسنجها در فاصله تا است.

نمونه سووالات فرآیندهای قبل از پخت سرامیکها            

1.        (الف) شباهت و تفاوت این تعاریف را در ارتباط با یک پودر سرامیکی بیان کنید: آگلومره، گرانول، منعقد، سنگدانه بارم: 2 نمره

2. (الف) تواناییها و محدودیتهای روش میکروسکوپی و روش تراسب را جهت آنالیز یک پودر سرامیکی با یکدیگر مقایسه نمایید. بارم: 2 نمره

3.       (الف) پارامترهای عدم تقارن و حجیم بودن را تعریف و کاربرد آنها را تشریح کنید. (ب) توضیح دهید اگر هدف تولید پودر برای کاربردهای کاتالیستی باشد این دو پارامتر باید کوچک باشند یا بزرگ؟ (ج) برای پودرهای دارای شکل کروی این دو پارامتر چقدر است؟ (د) برای پودر به شکل مکعب مستطیل به ابعاد  این دو پارامتر را تخمین بزنید. (و) برای پودر به شکل میله به شعاع a و طول 2a این دو پارامتر را تخمین بزنید. بارم: 4 نمره

4. دلیل مشاهده پله های متعدد در تست نفوذسنجی جیوه را توضیح دهید. بارم: 2 نمره
5. توضیح دهید علی رغم افزایش قابل ملاحظه راندمان زینترینگ در پدیده رشد افراطی دلیل ممانعت از این پدیده به چه علت است؟ بارم: 2 نمره
6. دو نمونه قطعه خام اکسید روی با متوسط اندازه دانه  و  را در دماهای 600°C و 700°C زینتر کرده ایم. شماتیک منحنیهای  L/L_e برحسب زمان این دو قطعه در اين دماها را در كنار یكديگر رسم کنید. براي ضريب ديفوزيون حجمي فرض كنيد Q/R=1  بارم: 4 نمره
7. دیاگرام فاز ZnO-Bi₂O₃ دارای یوتکتیک در دمای 735°C است. دو نمونه قطعه خام اکسید روی با با افزودني اكسيد بيسموت با متوسط اندازه دانه  و  را در دماي 800°C زینتر کرده ایم. شماتیک منحنیهای  L/L_e برحسب زمان این دو قطعه در دماهای مختلف را رسم کنید. بارم: 4 نمره
8. توضیح دهید چرا در آسیابهای امروزی نحوه طراحی آسیاب به سمت غلبه ضربه بر سایش رفته است؟ بارم: 2 نمره
9. نواحي مختلف نمودار زير را تحليل كنيد.

10. (الف) با استفاده از نوشتار کروگر- وینک بهبود زینترینگ آلومینا هنگام افزودن اکسید تیتانیوم را توجیه کنید. آلومینا را استوکیومتریک فرض کنید. (ب) توضیح دهید چگونه افزودن MgO به ترکیب پودر سبب کاهش اندازه دانه های قطعه زینتر شده آلومینایی می شود؟ بارم: 2 نمره

11.    (الف) توضیح دهید چرا در آسیابهای امروزی طراحی آسیاب به سمت غلبه ضربه بر سایش رفته است؟

شرح مختصر روش:

ریخته گری دوغابی یک روش فرم دهی بسیار جالب است که به صورت گسترده در تولید تجاری سرامیک به کار میرود یکی از دلایل محبوبیت این روش کیفیت بالای محصولات بدست امده میباشد که معمولا به میکرو ساختار خوب ان نسبت داده میشود این روش بهبود یافته روش سنتی ریخته گری دوغابی است جایی که قالب های پلیمری به جای قالب های گچی مورد استفاده قرار میگیرندو همچنین دوغاب تحت فشار قرار دارد تا نرخ ریخته گری افزایش یابد  روش ریخته گری تحت فشار اجزای سرامیکی قابل اطمینان و با کیفیتی میدهد این روش امروزه روش کارامدی در تولید سرامیک های سنتی ساخته شده از رس  مانند سفال و لوازم بهداشتی میباشد .

ریخته گری دوغابه ای در اصل فیلتر کردن دوغابه از آب است این بدنه جامد از قالب جدا و خشک می شود در نهایت نمونه ها خشک شده و سینتر می شود.نمونه های خشک شده از ریخته گری تحت فشار،خواص میکانیکی بهتری دارد.آزمایشات نشان می دهد که کنتیک ریخته گری تحت فشار 20 مرتبه از ریخته گری دوغابی سریع تر است.ریخته گری دوغابی روش شناخته شده ای برای قطعات سرامیکی چگال می باشد.از سوی دیگر ریخته گری دوغابی تحت فشار مزایای زیادی در تولید قطعت پیشرفته در تولیدات بزرگ دارد.مشاهده شده است که فشار اعمالی بالاتر باعث می شود تا آهنگ تشکیل دیواره ضخیم تر سریع تر باشد بنابراین آهنگ ریخته گری افزایشی در ریخته گری دوغابی تحت فشار تولید را بهبود می دهد علاوه بر این ریخته گری تحت فشار باعث  بهبود توزیع یکنواخت اجزای سرامیک در بدنه ریخته گی می شود.

تعریف نانو:

• فناری نانو فناوری است که بر پایه دستکاری تک‌تک اتم‌ها و مولکول‌ها استوار است بدین منظور که بتوان ساختاری پیچیده را با خصوصیات اتمی تولید کرد.

اهمیت نانو ابعاد:

• 1) خصوصیات مواد در اندازه های نانو متری باعث تغییراتی در خصوصیات ماکروسکوپی و میکروسکوپی ماده می شود.
• 2) ترکیبات نانو متری دارای نسبت سطح به حجم بسیار زیادی هستند.
• 3) سیستم های ماکروسکوپ ساخته شده از نانو ساختارها می توانند چگالی بسیار بیشتری نسبت به مواد ساخته شده از میکرو ساختارها داشته باشند و همچنین هدایت الکتریکی بهتری دارند.

روشهای ساخت نانو ذره :
الف)روش پایین به بالا :
چینش اتم به اتم ، مولکول به مولکول  از یک ماده کنار هم بطور دلخواه جهت ایجاد وساخت مواد نانو متری
ب)روش بالا به پایین :
ذرات و ترکیبات بزرگتر ماده را با استفاده از روش متداول مانند خرد کردن به مقیاس نانو متری تبدیل میکنیم.

چگالش از یک بخار:

شامل تبخیر یک فلز جامد و سپس چگالش سریع آن برای تشکیل خوشه هایی نانو متری است  که به صورت پودر ته نشین می شوند. مهمترین مزیت این  روش میزان کم آلودگی است. روش تبخیر در خلاء بر روی مایعات روان و روش سیم انفجاری جز این روش محسوب می شوند.

سنتز شیمیایی:

استفاده از روش سنتز شیمیایی شامل رشد نانو ذرات در یک محیط مایع حاوی انواع واکنشگرها است. روش سل – ژل چنین روشی است.

فرآیندهای حالت جامد:

 از روش فرآیند جامد (آسیاب یا پودر کردن) می توان برای ایجاد نانو ذرات استفاده نمود.

تقسیم بندی نانو مواد:

1-  نانو مواد صفر بعدی

در صورتیکه ابعاد ماده کمتر از 100 نانو متر باشد آنرا نانو ماده  صفر بعدی می نامیم.

انواع نانو مواد صفر بعدی :

1-1- فولرن: از دگر شکلهای مصنوعی کربن است که از گرما دادن به گرافیت ساخته می شود.

1-2- نانو پودر: ذرات ریزی هستند که از خرد کردن قطعات جامد و بزرگ یا ته نشین شدن ذرات جامد معلق در محلول بدست می آیند.

نانو مواد یک بعدی :

در یک راستا اندازه ای بزرگتر از اندازه 100 نانو متر دارند.

انواع نانو مواد یک بعدی :

نانو سیم

نانو لوله:از کنار هم قرار گرفتن اتم ها در ساختار استوانه ای شکل توخالی پدید می آیند

نانو مواد 2 بعدی :

صفحاتی گسترده با ضخامت حدود چند نانو متر هستند و در 2 راستا اندازه های بزرگتر از 100 نانو متر دارند.

 

 

انواع نانو مواد 2 بعدی:

نانو روکش ها: پوششی است که از مواد نانو متری درآن استفاده می شود.

صفحات گرافن: صفحاتی هستند با ضخامتی کمتر از1 نانو متر که به تازگی تولید شده اند.

نانو مواد  سه بعدی :

 در هر سه بعد اندازه هایی بیش از 100 نانو متر دارند.انواع نانو مواد 3 بعدی:

نانو کامپوزیت :فاز تقویت کننده آن دارای ابعادی درمقیاس یک تا صد نانو متر می باشد.

نانو حفره ها: ساختارهای متخلخل هستند که اندازه خطرات آنها کمتر از 100 نانو متر می باشد.

خلاصه قالب گیری تزریقی

قالب گیری تزریقی یکی از روش های شکل دهی است .که برای سرامیک ها- فلز ها – پلیمر ها و پلاستک ها استفاده می شود .

قالب گیری تزریقی شامل سه مرحله است :

-        تهیه مخلوط مواد اولیه

-        تزریق مخلوط درون قالب وقالب گیری

-        زینترینگ قطعه

مراحل قالب گیری تزریقی سرامیک ها :

1-    انتخاب پودر

2-    انتخاب سیستم چسب

3-    مخلوط کردن پودر و چسب و تهیه مواد اولیه

4-    قالبگیری

5-    رفع بایندر ها

6-     زینترینگ

7-    پرداخت نهایی

محدودیت های روش های شکل دهی قدیمی:

1-تردی وشکنندگی قطعات

2- سختی مواد اولیه

3- شکل دهی با اشکال پیچیده

مزایای قالبگیری تزریقی

1-    شکل دهی قطعات با اشکال پیچیده

2-    قابلیت تکرار پذیری برای تولید انبوه با سرعت بالا

3-    تولید با خواص بالا

4-    سرعت عملیات بالا برای رسیدن به کیفیت خوب

 

 

کاربردها:

دندان پزشکی – ارتباطات تلفنی – نساجی -در ابزارهای ایمنی الکترون- نوری 

عیوب در(CIM)

-         چسب مورد استفاده دائمی نیست واز قطعه خارج می شود.

-         جمع شدن بیش از اندازه پودر در روی دریچه و گوشه ها

-         گرادیان دما و فشار در قسمت های مختلف قالب

دو واحد دیگر تولید کاشی و سرامیک با ظرفیت تولید سالانه 9 میلیون و 400 هزار مترمربع امروز در میبد راه اندازی شد.

به گزارش "میبدما"، آن طور که واحد مرکزی خبر گزارش داده، این واحدهای تولیدی با سرمایه گذاری بخش خصوصی، یکی در شهرک صنعتی جهان آباد و دیگری در کیلومتر 6 جاده میبد - یزد افتتاح شد.

زارع رئیس سازمان صنعت، معدن و تجارت استان یزد گفت: این واحدهای تولیدی با سرمایه ثابت 300 میلیارد ریال راه اندازی شد و زمینه اشتغال 360 نفر را فراهم کرد.

ایران با تولید سالانه 400 میلیون مترمربع کاشی و سرامیک چهارمین کشور جهان در تولید این محصولات به شمار می رود.

سالانه 16 درصد از تولیدات کاشی و سرامیک ایران به کشورهای عراق ، افغانستان و کشورهای آسیای میانه صادر می شود.

رئیس سازمان صنعت ، معدن و تجارت استان یزد گفت: هم اکنون 46 واحد تولید کاشی و سرامیک بین 20 تا 99 درصد پیشرفت فیزیکی در این استان دست ساخت است که با بهره برداری از این واحدها ظرفیت سالانه تولید کاشی و سرامیک در استان یزد به 300 میلیون مترمربع خواهد رسید.

Structure and Properties of Ceramics

 

Structure and Properties of Ceramics