علم سرامیک

ترجمه: « ابوالفضل گروئی»    از سایت رسمی شرکت SACMI

SACMI در نمایشگاه تکنارجیلا 2002 (اول تا پنجم اکتبر 2002) گوشه کوچکی از فناوری جدید Monolithos 3D را به بازدیدکنندگان عرضه کرد. Monolithos 3D نتیجه بیش از یک سال کار تحقیقاتی است که با ثبت اختراع های بین المللی (patent) محافظت می شود و راهی نوآورانه برای تولید کاشی های پرسلانی تمام بدنه (full body) به شمار می آید که مستقیما روی پرس تـزئـین می شود. این نوآوری، تولید کننده را قادر می سازد تا به سادگی و با اعمال تنها یک واحد تغذیه به پرس، شبیه سازی بسیار واقع گرایانه از الگوهائی داشته باشد که روی سنگ طبیعی (تراورتن، مرمر، گرانیت و...) دیده می شود. این یک سامانه تغذیه بسیار پیشرفته و شامل مجموعه ای از اجزای متحرک است که به صورت الکترونیکی و تحت فرمان PC کنـترل می شوند و یک رابط (interface) بسیار فعال دارد که اجازه می دهد تا پودرها با دقت در جعبه تغذیه (feeder box) انباشته شـوند و سپس بـدون هیـچ تغیـیری در الـگوی تـزئینی به داخل حـفره قالب (die cavity) انـتـقال یابند. سامانه اشـاره شده وسیـله ای دارد که با حـذف اثـرهای منـفی جدایش پودرها (skimming)، مستقیما بر الگوی تزئینی در حفره پرس تاکید می کند ]به توضیح مترجم در انتهای مطلب مراجعه کنید[.

نتایج آن قدر عالی هستند که فرآورده ها به پرداخت شدن (پولیش، polishing) و یا عملیاتی که به سطوح بافت دار مربوط می شوند، نیازی ندارند. Monolithos 3D کاشی هائی با اثرات تمام بدنه (فول بادی) به دست می دهد (یعنی اثرهائی در سرتاسر ضخامت کامل کاشی ها) و به ویژه برای فرآورده هائی که جهت تـقلید سنگ طبیعی طراحی می شوند، توصیه می گردد. این سامانه، وسیله ای فعال است و به سازنده اجازه می دهد تا کاشی هائی با اثرهای هندسی (با تاکید دوباره، به صورت تمام بدنه) تولید کند: اینها به خاطر استفاده از فرآیند لایه گذاری هماهنگ روی نواحی سطحی وسیع است. Monolithos 3D به آسانی روی تمام خطوط با پرس هائی که فاصله مابین ستون های آنها mm ۱۷۵۰  است، قابل نصب است. این پروژه یک بار دیگر بر این نکته صحه گذاشت که SACMI چگونه راه حل های فنی پیشرفته و نوآورانه را در پیش رو می گذارد.

* توضیح مترجم: تا جائی که در مرکز تحقیقات سرامیک SACMI در شهر ایمولا Imola (ژانویه 2005) و آن هم از روی پوستر در مورد این فناوری جالب متوجه شدم، این سامانه از تعدادی لوله تغذیه کننده که هر کدام از آنها رنگ مشخصی را وارد حفره قالب می کند، تشکیل شده است. میزان گرانول وارد شده به حفره قالب و نقاطی که باید آن رنگ مشخص در آنجا قرار بگیرد (منقطع، پیوسته، رگه دار و طرح های دیگر) با استفاده از برنامه کامپیوتری قابل تعریف است.

برای درک بهتر فرآیند، تصور کنید که مجموعه ای از مدادهای رنگی (یا ماژیک) را به هم بسته و در دست گرفته اید. حال می توانید چند رنگ را به طور همزمان یا تنها یک رنگ را به کاغذ اعمال نمائید و با حرکت دو بعدی این دسته مداد رنگی (یا ماژیک) بر روی صفحه مسطح کاغذ، طرح و نقش مشخصی ظاهر خواهد شد. در سامانه Monolithos 3D  با توجه به این شیوه تغذیه قالب پرس، پیوستگی هر رنگ مشخص در کل ضخامت به طور سه بعدی و بر روی تمام ضخامت بدنه کاشی پرسلانی جلوه گر می گردد - ابوالفضل گروئی

مفهوم واصول پرس

در هنگام پرس، سه عمل مختلف به طور همزمان انجام می­شود:

-  شکل دادن بدنه: که به مواد خام بی­شکل، شکل هندسی منظم و از پیش تعیین شده­ای می­دهد.

- تراکم و فشردگی بدنه: باعث استحکام و انسجام لازم هم در فرآورده پخته شده و هم در فرآورده خام در برابر تنش­های مکانیکی و شیمیایی می­گردد.

-  ضخیم شدن: به معنی کاهش فضاهای خالی بین ذرات بدنه است.

- مزایای پرس

سیستم پرس در مقایسه با دیگر تکنیک­های  مانند اکستروژن، ریخته­گری، آهنگری، الکتروفورز و غیره، دارای مزایای زیر است:

-  مقاومت خمشی خام زیاد: به علت فشار شکل دادن ویژه(250-500 کیلوگرم بر سانتیمتر مربع) اعمال شده بر روی ماده.

- قدرت تولید زیاد: با استفاده از تکنیک پرس، میزان تولید در ساعت با حداقل تعداد کارگر به حد چشمگیری می­رسد. این امر به علت ماشینی کردن آسان مراحل پایانی و انتقال کاشی­ها است.

-  سهولت خشک شدن: این مورد به ویژه زمانی که سیستم­های پرس خشک یا نیمه­خشک استفاده شوند، آشکار است.

-  سهولت بدست آوردن فراورده نهایی با اندازه وشکل دقیق.

-  حداقل تغییر شکل در طی مراحل بعدی خشک شدن، لعاب زدن و پخت.

- کاهش انقباض: به علت کاهش فضاهای خالی و متعاقب آن ضخیم شدن ذرات، میزان انقباض هم پس از خشک شدن و هم پس از پخت، کاهش می­یابد.

- سیستم­های پرس با توجه به میزان آب موجود در دوغاب

پودرهای خشک آماده برای پرس به طور یکنواخت مرطوب می­شوند تا پلاستیسیته لازم را بدست آورند و به انسجام میان ذرات برای تهیه بدن کمک کنند.

با توجه به درصد آب موجود در بدنه، تکنیک­های شکل دادن زیر به کار برده می­شوند:

-  پرس پلاستیک: مقدار آب مخلوط از 20 تا 25 درصد متغییر است. قالب گچی آبدیده بر روی قالب برده می­شود.

- پرس نیمه پلاستیک: مقدار رطوبت مخلوط تقریبا 15 تا 20 درصد است. قالب­های فلزی با سطوح بسیار هموار مورد استفاده قرار می­گیرند.

-  پرس نیمه خشک: مقدار رطوبت پودرها 6 تا 10 درصد متغییر است.

-  پرس خشک: دامنه رطوبت پودر از 0 تا 6 درصد است.

در مورد پرس پلاستیک یا نیمه پلاستیک، ترکیب به شکل تکه­ها و قطعات مواد پلاستیک در قالب­ها قرار داده می­شود در حالی که برای پرس خشک و نیمه خشک، ترکیب به شکل پودرهای فاقد انسجام با شکل­های متفاوت با ذرات کما بیش کوچک که با توجه به روش آماده­سازی و تهیه آنها روانی خوب یا نسبتا خوبی دارند، استفاده می­شود.

- انواع پرس

در صنعت کاشی از دو سیستم برای پرس کردن ااستفاده می­شود که عبارت است از:

1- پرس­های مکانیکی یا ضربه­ای

این نوع پرس نسبت به نوع هیدرولیکی دارای دو مزیت است:

*- دارای سیکل بیشتر که معمولا برابر 30 ضربه در دقیقه می­باشد( در نوع هیدرولیکی این مقدار برابر 4 ضربه می­باشد).

*- نسبت اعمال نیرو به وزن آن زیاد است.

اما این روش دارای معایبی می­باشد که از آن جمله می­توان به نوسانات زیاد فشار در طول روز اشاره کرد و این بدین خاطر است که اصطکاک چرخ وسط با دو چرخ کناری با پارامترهایی از قبیل درجه حرارت و میزان تمییزی و چرب بودن و فرسودگی چرخ­ها تغییر می­کند مثلا در اثر افزایش درجه حرارت محیط چرخ­ها منبسط شده و اعمال فشار بیشتر می­شود و در مورد کاشی دیوار تغییر فشار موجب تغییر خواص کاشی از جمله استحکام خام، دانسیته، انبساط رطوبتی و جذب آب می­شود که این تنوع در محصول را بوجود می­آورد.

2- پرس­های هیدرولیکی

در این پرس­ها عمل فرم­دهی توسط تبدیل انرژی هیدرولیکی به نیروی تغییر شکل صورت می­گیرد و داریم:         F=S.P

در این رابطهF نیروی تغییر شکل، S سطح پرس بر حسب سانتیمتر مربع و P فشار روغن بر حسب کیلوگرم می­باشد. سیکل کاری در این پرس را می­توان به سه مرحله تقسیم کرد:

1-                کشویی پودر را جمع کرده و آنرا داخل قالب می­ریزد.

2-                قالب توسط پانچ بسته می­شود.

3-        ضربه اول پرس جهت هواگیری و ضربه دوم( یا سوم) جهت تامین استحکام وشکل­گیری اعمال می­گردد.معمولا ضربه اول حدود 5 الی 50 کیلوگرم بر سانتیمتر مربع و ضربه نهایی برابر 200 الی 350 کیلوگرم بر سانتیمتر مربع است.

بعد از این مرحله، سمبه­های پایین و بالا به سمت بالا آمده و قطعه بیرون می­آید و حرکت کشویی قطعه به طرف بیرون پرس رفته و عمل پرس دوباره تکرار می­شود.

در هنگام پرس کاشی مشاهده می­شود که کناره­های کاشی دارای دانسیته بیشتر می­باشند که این ناشی از عدم خروج یکنواخت هوا از قطعه می­باشد. این وضعیت در پرس اصطکاکی تشدید می­شود زیرا در پرس هیدرولیکی بین ضربات فاصله زمانی وجود دارد و فرصت برای خروج هوا وجود دارد ولی در مورد اصطکاکی چنین نیست.

- عیوب ناشی از پرس

1- عیب عدم یکنواختی

عوامل موثر بر این عیب عبارتند از: ترکیب بدنه ، روش آماده­سازی پودر ،توزیع اندازه ذرات

2- عیب هوادار شدن(Lamination)

عواملی که سبب این عیب می­شوند عبارتند از: عدم تلورانس ابعادی بین پانچ و قالب ، ریز بودن بیش از حد پودر ، عدم پیر سازی پودر ، ضخامت زیاد پودر که داخل قالب ریخته شده است.،ترکیب بدنه،عدم یکنواختی رطوبت و توزیع اندازه ذرات، درجه حرات قالب ،خشک شدن بیش از حد پودر،فشار بیش از حد پرس

در سیستم­های پرس حتی الامکان باید دو برابر ضخامت مورد نیاز، پودر داخل قالب ریخت. اگر مقدار پودر بیش از حد در قالب باشد در حین ضربه اول فرصت خروج کامل هوا از پودر وجود نداشته و مقداری هوا در قطعه محبوس می­شود و عیب هوادار شدن بوجود می­آید.

در صورتیکه تلورانس کافی بین پانچ و قالب وجود نداشته باشد هوا قدرت خروج از درز موجود را نداشته و این عیب بوجود می­آید. معمولا خاکی که پیر سازی می­شود قابلیت پرس­پذیری بهتری دارد و احتمال بروز این عیب را کاهش می­یابد.

هرچه قدر دانه­بندی بهم نزدیکتر و ریزتر باشد این عیب بیشتر ایجاد می­شود. در یک فشار ثابت هر چه پودر خشک­_­­تر باشد عیب

هوادار شدن بیشتر می­شود زیرا در حالت خشک قابلیت به هم چسبیدن را ندارند و فشار بیشتری برای شکل­دهی نیاز است. زیادتر بودن رطوبت نیز باعث می­شود که یک لایه آب اطراف گرانول­ها بوجود بیاید و هوا نتواند به خوبی خارج شود.یکی از فاکتورهای هوادار شدن، ترکیب بدنه می­باشد و دیگری P_S فاکتور پرس­پذیری می­باشد:

فاکتور پرس­پذیری= مقاومت خمشی خشک / تقسیم بر مقاومت خمشی خام= 2-4 محدوده مطلوب

گاهی اوقات هم از نظر رطوبتی و هم از نظر فشار پرس و غیره خاک مطلوب است ولی باز هم عیب هوادار شدن را شاهد هستیم. اگر فاکتور پرس­پذیری در حدود 2 الی 4 باشد از نظر ترکیبی اشکال نداریم و قابلیت پرس­پذیری را داریم. در صورتیکه فاکتور پرس­پذیری خارج از این مقدار بود به دنبال پارامترهای دیگر بگردیم. هر چه فاکتور پرس­پذیری از 2 کمتر باشد پلاستیسیته خاک کمتر است و احتمال چسبیدن خاک به قالب و کثیف کردن آنها زیاد است و همچنین عیب هوادار شدن بیشتر می­شود و هرچه فاکتور پرس­پذیری بیشتر از 4 باشد خاک پلاستیسیته بیش از حد دارد و و مشکلات حشک کردن پدید می­آید.عیب هوادار شدن بطور مختلفی می­تواند بروز کند گاهی اوقات اینحالت پوسته­ای شدن را درست در وسط ضخامت کاشی مشاهده می­کنیم و برای رفع این بایستی سرعت و مقدار نهایی افزایش یابد و زمانی این عیب بر روی سطح بروز می­کند و برای رفع این عیب باید ضربه اول را کاهش داد. عوامل بروز این عیب بر سطح عبارتند از:پیر سازی نامناسب،رطوبت زیاد که از خروج هوا جلوگیری می­کند.،زیاد بودن فشار پرس در ضربه اول

3- عیب هاله

اگر میزان  ذرات ریز زیاد باشد در اثر ضربه ضربه اول و دوم، بخاطر تمایل هوا به خروج از درزها، جربان هوایی ایجاد می­شود که سبب حرکت ذرات ریز به کناره­های قالب و تجمع آن­ها در این قسمت می­شود و حالت پلیسه مانندی در کناره­ها ایجاد می­شود و همچنین این­حالت می­تواند سبب افزایش دانسیته در کناره­ها شود. برای رفع این عیب باید: ذرات ریز را کم کرد.،رطوبت پودر را افزایش داد.،سرعت بسته شدن قالب را کاهش داد و بدین ترتیب سرعت جریان هوا کم می­شود.،ضربه دوم باید آهسته­تر در صورت گیرد.

4- عیب کثیف شدن قالب­ها

قابلیت چسبیدن پودر به قالب بستگی دارد به :

درجه حرارت: هر چه درجه حرارت قالب کمتر باشد پودر کمتر خشک شده و قالب زودتر کثیف می­شود.

رطوبت پودر

ترکیب پودر: هر چه پلاستیسیته ترکیب بیشتر باشد( در رطوبت ثابت) قابلیت کثیف شدن کمتر می­شود.

اندازه ذرات: هر چه ذرات ریزتر و یا نرمتر باشند کثیف شدن قالب کمتر می­شود. به تجربه دیده شده که ذراتی با اندازه 70 تا 75 میکرون حداقل کثیفی را ایجاد می­کنند دلیل این امر این است که بدلیل کمتر بودن رطوبت نسبی ذرات ریز نسبت به کل پودر و نیز بدلیل اینکه در طی خروج هوا از ماده، این ذرات سریعتر حرکت می­کنند باعث تمییز شدن نقاط کثیف می­شود.

تکنولوژی تهیه پودر: ثابت شده که پودری که توسط اسپری درایر تهیه شده نسبت به پودری که مثلا از آسیاب خشک تهیه شده، تمایل بیشتری به کثیف کردن قالب دارد. این بدین دلیل است که گرانول­های پودر اسپری درایر توزیع رطوبت یکنواختی ندارند و وسط گرانول نسبت به سطح آن دارای رطوبت بیشتری است.در صورتی که قالب­ها کثیف باشند باعث عیوبی همچون ناصافی سطح قطعه و خراش در طول قطعه می­شود و نیز اگر این عیب زیاد باشد با مشکل هواداری روبرو هستیم زیرا تلورانس قالب و سمبه کم می­شود.برای کم کردن و رفع این عیب دو روش وجود دارد یا می­توان با گرم کردن قالب در دمای بین80 تا      100  درجه سانتی­گراد باعث خروج راحتر قطعه و در نتیجه چسبیدن کمتر پودر به قالب شد و یا می­توان با استفاده از روکش­هایی از جنس رزین­های ترانسپارنت زمان کثیف شدن قالب را افزایش داد. سختی این مواد از فولاد قالب بیشتر است و بدلیل ماهیت سطحی آن­ها ذرات کمتری به آن می­چسبند.

5- عیب عدم قائمه بودن

عدم قائمه یا چهار گوش بودن به این معنی است که گوشه­های کاشی آن حالت قائمه را از دست بدهد یعنی تابی در اضلاع وجود داشته باشد. این عیب دو دلیل دارد:  

- نحوه پخت کوره: گاهی این عیب بخاطر نحوه چیدن قطعات کنار یکدیگر می­­باشد  مثلا متراکم چیدن قطعات در سیستم دو پخت تونلی، مانع رسیدن حرارت به قسمت­های میانی قطعات شده و کناره­ها بیشتر پخت می­شوند و قطعات تاب بر می­دارند.

- عدم یکنواختی ضخامت پودر، رطوبت، میزان فشار اعمالی و توزیع اندازه ذرات که این­ها موجب عدم یکنواختی دانسیته در پرس می­شوند.

اثرات پرس بر روی خصوصیات کاشی­های پخته شده و خام  

1-                مشخصات کاشی­های خام

-  انبساط بعد از پرس

در نتیجه تراکم و فشردگی پودرها درون حفره قالب، کاشی­ها در معرض تغییر شکل تقریبا ثابت و دائمی قرار میگرند.

در زمان خروج کاشی­ها از قالب، نیروی پرس آزاد می­شود و کاشی­ها در نتیجه عکس العمل­ها و تاثیرات الاستیکی کوچک، منبسط می­شوند. میزان چنین انبساطی عموما به تکنولوژی آماده­سازی پودر و میزان رطوبت بدنه و بیش از همه به مخلوط بستگی دارد.

هنگامی که میزان انبساط کاشی­ها از 0.8 درصد فراتر رود، به خصوص در مورد سایزهای بزرگ با ضخامت بیش از 12-15 میلی­متر، لازم است که به صفحات پوشش، شکل مخروطی قابل توجهی داده و از یک نیروی خارج کننده قوی استفاده کنیم.

-  دانسیته ظاهری

دانسیته ظاهری محصولات پرس شده، عموما از 1.95 تا 2.2 گرم بر سانتی­مترمکعب تغییر می­کند. اگر وزن مخصوص واقعی بدنه­های سرامیکی را تقریبا 2.7-2.6 در نظر بگیریم، نتیجه می­شود که حجم کلی فضاهای خالی موجود در بافت کاشی پرس شده به 15-25 درصد می­رسد. برای تولید محصولات متخلخل(کاشی­های دیواری)، لزومی ندارد که از پودرهای بسیار فشرده که برای کاشی­ها مقاومت مطلوبی در برابر شوک­پذیری پدید می­آورند، استفاده شود. در مورد کاشی­های کف با انقباض پخت زیاد و هنگامی که اجزاء با تخلخل کم تولید شده­اند، کاهش فضاهای خالی توسط پرس، دمای پخت و انقباض کلی قطعات را کم می­کند.

از طرف دیگر، فشردگی بیشتر ذرات تشکیل دهنده بدنه باعث کاهش نفوذپذیری جرم پرس شده می­شود بنابراین خشک شدن کاشی­ها و خروج گازهای ایجاد شده در طی پخت مشکل می­شود.

-  مقاومت خمشی

حداقل مقدار مقاومت خمشی مطلوب برای محفوظ ماندن قطعات در برابر شکستگی­های ناشی از جابه­جایی و ضربه، برای فراورده خام تقریبا6-7 کیلوگرم بر سانتی­متر مربع است. میزان رطوبت پدرهای پرس، شدیدا به دانه­بندی آن­ها بستگی دارد که تاثیر چشمگیری بر روی مقاومت خام دارد.

-  خشک شدن

هنگامی که کاشی­ها در ماکزیمم مقدار فشار شکل دادن پرس می­شوند تا مقاومت خمشی کافی بدست آورند، باید به این مسئله توجه شود که در هنگام خشک شدن، کاشی در معرض شوک­های گرمایی قرار می­گیرد که باعث می­شود قطعه هم انقباض و هم انبساط پیدا کند.

اگر مقاومت خمشی قطعه خیلی کم باشد، در برابر انبساط و انقباض مقاومت نمی­کند و ممکن است ترک بردارد. رفتار خشک شدن بدنه­هی مختلف با هم متفاوت است. در اینجا، برخی از محدوده­های نهایی را بیان می­کنیم:

· کاشی­هایی که در طول کلیه مراحل چرخه خشک شدن، اندازه آن­ها بزرگ می­شود، به سهولت و به تندی رطوبت خود را از دست می­دهند.

·  کاشی­هایی که به میزان زیادی و به سرعت منقبض می­شوند و آن زمانی است که رطوبت خود را به سختی از دست می­دهند.

خشک شدن کاشی بویژه در طول اولین ساعات چرخه، اهمیت زیادی دارد.

2- مشخصات کاشی­های پخته شده   

- خال و مغز سیاه

این عیب عمدتا به ماهیت مواد خام به کار رفته و کوره بستگی دارد. اما زمانی که فشار شکل دادن زیادی بر ماده اعمال شود، این عیب آشکارتر می­شود. یک لکه تیره­تر و گاهی روشن­تر در وسط قسمت قطعات مشاهده می­شود.

- عیوب مربوط به شکل صاف و چهار گوش داشتن

خطاهای مربوط به پرکردن پودر درون قالب یا مقادیر مختلف فشردگی و تراکم قسمت­های مختلف کاشی، عموما باعث این مشکل پس از پخت و در مورد کاشی کف همراه با انقباض می­گردد.

در این حالت کاشی­هایی که دارای عیوب خم شدن ضلع و تحدب می­باشند، همچنین قطعاتی که شکل چهاروجهی نامنظم همراه با عیوب فوق در اضلاع روبرو و مقابل دارند و کاشی­های تاب­دار، بدست می­آید.

- ترک­های پیش از پخت و سرد کردن

      مقادیر و متغییر دانسیته در قسمت­های مختلف یک کاشی باعث انقباض و انبساط قطعه­ای می­شود که در معرض پخت قرار می­گیرد.

در چنین نقاط ناهمگنی، به خصوص در بحرانی­ترین دماهای پخت اغلب تغییر الاستیکی مشاهده می­شود که باعث ترک خوردن کاشی می­گردد.

مقدمه
 

در این مقاله در مورد سفال گری صحبت می کنیم. بسیاری از تکنیک هایی که امروزه برای شکل دهی سرامیک های پیشرفته استفاده می شود. بوسیله ی سفال گران ابداع و استفاده می شده است. اما امروزه اینگونه فرآیندها اصلاح شده است و برای شکل دهی مواد درکاربردهای با فناوری بالا و سرامیک های جدید استفاده می شود.

ما تنها می توانیم پودر خشک را شکل دهی کرده وآن را زنیتر کنیم. اما این مسئله مرسوم است که مقداری مایع به پودر اضافه می شود. و سپس فرآیند شکل دهی و پخت اتفاق می افتد. (دقیقا همانند استفاده کردن از آب در سفال گری). تغییر فرم های اتفاق افتاده در فرآیندشکل دهی باعث می شود تا مخلوط با استحکام پایین چسبنده شود و به بدنه ای محکم ومنسجم تبدیل شود.این بدنه را می توان به هندسه ی دلخواه در آورد. انتخاب عملیات شکل دهی برای یک محصول خاص به ابعاد و ثبات ابعادی محصول، ویژگی های زیرساختاری ، میزان قابلیت تکثیر شدن نمونه بوسیله ی آن، مسائل اقتصادی و نوع شکل بستگی دارد.

لغات
 

فشرده سازی پودر:
 

سرامیک های ریخته گری شده
 

شکل دهی پلاستیک
 

بایندر (binder)
 

دوغاب (Slurry)
 

نرم کننده (plasticizer)
 

نمونه ی خام (green)
 

دوغاب لعاب (Slip)
 

بایندر و نرم کننده ها
 

دوغاب
 

دی فلوکولانت
 

کلوئید
 

دوغاب
 

ذرات رس در مایع به صورت سوسپانسیون در می آیند.( این مایع در مورد سفال ، آب است) . همین طور که مقدار آب دوغاب کاهش می یابد، میزان صلبیت آن افزایش می یابد. لعاب های مورد استفاده در سفال گری دارای عملکردی شبیه به رس در مایع هستند (البته میزان آب لعاب بیشتر است). گل کوزه گری از یک دوغاب اولیه تولید می شود. این دوغاب از رس های طبیعی تولید شده است. دوغاب به طور مکرر فیلتر می شود تا ماده ای هموژن و با قابلیت ثبات بالا پدید آید. سپس قطعاتی از گل بوسیله ی تبخیر رطوبت از کلوئید بوجود می آید. محصول پایانی به مرحله ی اکستروژن می رود و سپس در بسته بندی های خاص قرار می گیرد تا رطوبت باقی مانده در آن از بین نرود

پرس خشک
 

پرس خشک (Dry Pressing) فرآیندی است مناسب برای شکل دهی اشکال ساده ی جامد و دارای سه مرحله است:

پرکردن قالب
 

فشرده سازی مواد
خارج کردن قطعه ی پرس شده
درشکل 1 دیاگرامی شماتیک از فرآیند پرس خشک دو طرف (double-action dry- Pressing Process) نشان داده شده است. در پرس خشک دو طرفه بخش بالا و پایینی قالب متحرک هستند و عمل فشرده سازی را انجام می دهند. هنگامی که بخش پایینی قالب در حالت پایه قرار دارد ، فضایی بوجود می آید که این فضا بوسیله ی پودر پر می شود. در فرآیند پرس خشک مخلوط پودر می تواند بین 5-0 درصد وزنی از یک بایندر داشته باشد.

(در واقع واژه ی خشک بدین معنا نیست که درصد بایندر صفراست). وقتی قالب با شیوه ی هنرمندانه ای بوسیله ی پودر پر می شود، بخش بالایی قالب پایین می آید و پودر را فشرده می کند. (میزان فشرده سازی معین است). در طی فرایند فشرده سازی ذرات پودر باید به صورت مناسب جریان پیدا کنند تا قالب به طور مناسب پر شود. در فرآیند پرس خشک توزیع ذرات بین 200-20 میکرون ترجیح داده می شود. وجود درصد بالایی از ذرات ریز باعث پدید آمدن مشکلاتی در جریان یافتن ذرات می شود. و همچنین باعث می شود ذرات پودر به قالب ها بچسبند. فشار مورد استفاده در فرآیند پرس خشک ممکن است تا 300 مگاپاسگال نیز برسد. فشار اعمال شده در این فرآیند به نوع ماده و نوع پرس بستگی دارد و معمولا برای ماکزیمم کردن دانسیته ی جسم پرس شده از فشارهای بالا استفاده می شود. پس از مرحله ی فشرده سازی پودر بخش های بالا و پایینی قالب به سمت بالا حرکت می کنند تا اینکه بخش پایینی قالب با سطح بالایی کاست قالب هم ارتفاع شود. سپس بخش بالایی قالب به طور کامل از سطح جدا می شود و از روی کاست قالب جدا می شود. توده ی پرس شده سپس از قالب جدا می شو د و بخش پایینی قالب به سمت پایین حرکت می کند و برای فرایند پرس بعدی آماده می شود. فرآیند پرس خشک بسیار ساده است و سرمایه ی مورد نیاز برای ادوات آن نیز پایین است. از این رو از این فرآیند به طور فراوان در شکل دهی سرامیک ها استفاده می شود. سرعت تولید در این به اندازه و شکل قطعات و نوع پرس مورد استفاده بستگی دارد. سرعت تولید برای قطعات پهن مانند دیرگدازها و یا اجزای پیچیده مانند چرخ های ساینده 15-1 قطعه در دقیقه است. در مورد قطعات ساده تر یا کوچکتر مانند سیل رینگ ها (sealrings) و نازل ها ، سرعت تولید می تواند بیش از چند صد قطعه بر دقیقه باشد. قطعات مسطح کوچک مانند عایق ها ، کریرهای تراشه ای (chip Carriers) یا وسایل برش، سرعت تولید می تواند چند هزار قطعه بر دقیقه باشد.

پرس گرم
 

فرایند پرس می تواند در دمای بالا انجام شود. این فرآیند پرس گرم (hot Pressing) نامیده می شود. قالب مورد استفاده در این فرآیند بسیار شبیه به قالبی است که برای فرآیند پرس خشک استفاده می شود تفاوت اصلی این نوع قالب در این است که قالب مورد استفاده در فرآیند پرس گرم در داخل یک کوره با دمای بالا قرار دارد. (شکل 2) در طی فرآیند پرس گرم ، پودر سرامیک ممکن است در طی فرایند پرس زنیتر هم شود و این زنیتر شدن سبب تشکیل یک جزء با دانسیته ی بالا می شود.

در ادامه به بیان برخی از مزیت های این فرآیند می پردازیم:
1)نیاز نیست پودر مورد استفاده در این فرآیند از نوع خیلی مرغوب باشد.
2)تخلخل های بزرگی که بوسیله مخلوط شدن نامناسب پدید می آیند به آسانی از بین می روند.
3)ما می توانیم بدنه ای با دانسیته ی مناسب را در دمای پایین تر از دمای زنیترینگ متداول پدید آوریم. ( در واقع این دما تقریباً نصف دمای ذوب مواد است)
4)در طی فرآیند افزایش دانسیته بوسیله ی پرس گرم، رشد افراطی دانه ها یاری کریستالیزاسیون ثانویه رخ نمی دهد.
5)بوسیله ی فرایند پرس گرم می توان مواد با پیوندهای کوالانس مانند را شکل دهی کرد.
عیب اصلی فرایند پرس گرم این است که قالب های مورد استفاده در این فرآیند گران بها هستند و دوام زیادی ندارند زیرا فرآیند پرس گرم در دمای بالا انجام می شود.
فلزات به ندرت در دماهای بالاتر از 1000C° به عنوان قالب استفاده می شوند.علت این امر این است که در دمای بالاتر از 1000C° اکثر آنها نرم شده و موجب اعوجاج قالب می شوند. آلیاژهای ویژه که بیشتر آنها بر پایه ی مولیبدن (Mo) هستند، می توانند در دمای بالاتر از 1000C° و فشار 80MPa استفاده شوند. سرامیک هایی مانند رامی توان به عنوان ماده ی مورد استفاده درساخت قالب استفاده کرد و از آنها در دماهای بالاتر از 1400C° و فشار حدود 80MPa استفاده کرد.گرافیت یکی از پر استفاده ترین مواد در ساخت قالب هاست که می توان از قالب های ساخته شده از آن در دماهای بالاتر از 2200C° و فشارهای بین 10MPa استفاده کرد. مشکلی که وجود دارد این است که استفاده از قالب های گرافیتی نیازمند بوجود آوردن محیط احیایی درطی فرایند پرس کردن است.
به هر حال گرافیت دارای خواص بسیاری است که باعث می شود این ماده برای ساخت قالب مناسب باشد:
گرافیت به آسانی ماشین کاری می شود. (البته گرد وغبار آن اگر تنفس شود سمی است مانندگرد و غبار ذغال سنگ)
گرافیت ارزان قیمت است
استحکام آن با افزایش دما افزایش می یابد.
دارای مقاومت به خزش خوبی است
دارای رسانایی گرمایی استثنائی است
ضریب انبساط گرمایی آن نسبتا ً پایین است.
فرایند پرس گرم مانند پرس خشک به ساخت اشکال ساده مانند صفحات پهن، آجرها ، استوانه ها محدود می شود. ساخت قطعات پیچیده و یا اشکال بزرگ با روش پرس گرم مشکل است و در اغلب موارد امکان ساخت وجود ندارد. پرس گرم به طور گسترده در آزمایشگاههای تحقیقاتی (برای ساخت اجزای سرامیکی با خلوص و دانسیته ی بالا) استفاده می شود. اگر چه از پرس های گرم به طور گسترده در دانشگاه ها و مراکز تحقیقاتی دولتی استفاده می شود. اما به دلیل قیمت بالای فرایند و میزان تولید پایین ، این تکنیک دارای محدودیت است.
در واقع برای تولید هر قطعه ای فرآیند شکل دهی جایگزین پرس گرم وجود دارد که هزینه ی تولید آن پایین تر است. به هر حال در بازار برخی از قطعات سرامیکی وجود دارد که به روش پرس گرم تولید شده اند. در این قطعات نیاز است تا اندازه ی دانه ها کوچک باشد، دانسیته بالا باشد (تخلخل کم باشد) و یا میزان خلوص پایین است. مثال هایی از این محصولات در جدول 2 آورده شده است.

فرآیند پرس ایزواستاتیک با استفاده از اعمال فشار هیدرواستاتیک به پودر بوسیله ی یک ظرف انعطاف پذیر انجام می شود. مزیت اعمال فشار در همه ی جهات این است که فشرده گی پودر در جاهای مختلف یکسان است و می توان بوسیله ی این فرآیند اشکال پیچیده را تولید کرد.فرآیند پرس ایزواستاتیک می تواند با اعمال گرما یا بدون اعمال گرما انجام شود.

پرس ایزواستاتیک سرد
 

درکاربردهای متنوعی از پرس ایزواستاتیک سرد (Cold Isostatic Press ) استفاده می شود. که به طور محفف به آن CIP می گویند. دراینجا ما تنها به بیان مسائل اساسی درمورد این نوع فرآیند شکل دهی می پردازیم شکل 3 فرآیند پرس ایزواستاتیک سرد است که به اصطلاح به آن CIP ، وت – بگ (Wet – bag – CIP) می گویند.

در این فرآیند پودر به داخل یک کیسه ی رابری قرار داده می شود و دهانه ی کیسه بوسیله ی یک درپوش فلزی بسته می شود. کیسه ی دهانه بسته در داخل یک اتاقک با دمای بالا قرار می گیرد. که این اتاقک با مایع (معمولا یک مخلوط روغن و آب با قابلیت انحلال درهم) پر شده است. در این اتاقک به صورت هیدرواستاتیک بر پودر فشار وارد می شود. فشار اعمالی می تواند از 20MPa تا یک گیلاپاسکال متغیر باشد که فشار اعمالی بستگی به کاربرد و نوع پرس دارد. در واحدهای تولیدی معمولا از فشارهای بیش از 400 استفاده می شود. هنگامی که فرآیند پرس کردن اتمام یابد، فشار اعمالی به آهستگی برداشته می شود و اجزای پرس کنار می روند. سپس جزء پرس شده از قالب جدا می شود.
مزایای فرآیند وت – بگ عبارتند است از:
گستره ی وسیع اشکال و اندازه هایی که می توان بوسیله ی آن تولید کرد.
دانسیته ی یکنواخت محصول پرس شده
قیمت پایین ادوات مورد نیاز در این روش
معایب این روش عبارتست از :
شکل دهی وکنترل ابعاد ضعیف است (مخصوصا برای اشیاء پیچیده)
محصول تولیدی در اغلب موارد نیازمند ماشین کاری پیش از پخت است.
زمان سیکل تولید طولانی است (به طور نمونه این زمان بین 60-5دقیقه است). از این روسرعت تولید قطعه با این روش پایین است.
یک پرس ایزواستاتیک وت –بگ که برای تولید نمونه های آزمایشگاهی و اجزای با حجم کوچک استفاده می شود ، ممکن است دارای قطر داخلی 150 میلی متر وعمق 460mm باشد.پرس های وت – بگ بزرک ممکن است دارای قطر حفره ای بزرگتر از 1.8 متر و طولی بزرگتر از 3.7 متر باشند.
دیاگرام شماتیک یک قالب برای فرایند درای – بگ (dry-bag CIP) در شکل 4 نشان داده شده است.

تمایز اصلی میان درای – بگ CIP با روش قبلی در این است که قالب رابری در فرآیند درای – بگ بخش داخلی پرس محسوب می شود و مایع با فشار بالا از میان اتاقک به قالب اعمال فشار می کند. پس از فرآیند پرس، قطعه پرس شده بدون بهم خوردن قالب جدا می شود. از این رو پرس درای – بگ می تواند به سهولت به صورت اتوماتیک کار کند. واحدهای تمام خودکار از این نوع پرس ها وجود دارند و در طی 20 سال گذشته محصولات سرامیکی را با حجم بالا تولید می کنند. سرعت تولید در این سیستم ها بیشتر از 1 دقیقه بر ثانیه است و به صورت تجاری درآمده اند. در سال های متمادی است که از CIP دارای بگ برای پرس کردن بخش عایق شمع اتومبیل استفاده می شود. مراحل این فرآیند در شکل 5 نشان داده شده است.

پرس ایزواستاتیک گرم
 

پرس ایزواستاتیک گرم (hot Isostatic Press) که به طور اختصار به آن HIP می گویند، به صورتی کا ر میکند که در یک زمان هم حرارت و هم فشار برای پرس کردن استفاده می شود. در این فرآیند یک کوره در داخل یک جداره ی با فشار بالا ساخته شده است و اشیاء در داخل کوره پرس می شوند. شکل 1 وسایل یک HIP را نشان می دهد.

در این فرآیند دما می تواند بیشتر از 2000C° باشد و فشار نیز در گسترده ی 30-100MPa است. در فرایند HIP یک گاز برای ایجاد فشار استفاده می شود. برخلاف CIP که در آن از یک مایع استفاده می شود. متداوالترین گاز مورد استفاده در HIP، آرگن است البته گازهای اکسید کننده و فعال نیز در این فرآیند استفاده می شود. توجه داشته باشید که جداره ی با فشار بالا در داخل کوره قرار ندارد.
دو نوع HIP وجود دارد:
محفظه ای (ENCAPSULATED) : که از یک محفظه ی با قابلیت دفورمه شدن استفاده می کند.
بدون محفظه (Not encapsulated) : دراین روش ابتدا شکل دهی و زنیترینگ انجام می شود و سپس فرآیند پرس ایزواستاتیک گرم انجام می شود.
درروش اصلی HIP ، پودر سرامیک در داخل یک بخش فلزی انعطاف پذیر قرار می گیرد و این بخش با قابلیت تغییر فرم سپس حرارت داده شده و فشرده می شود. این روش سپس برای پودرهای با اندازه ی ذرات کوچک، اصلاح شد. در این فرآیند فشرده سازی پودر مانند فرآیندهای دیگر پرس کردن مانند پرس خشک و یا قالب گیری تزریقی انجام می شود. قطعه ی فشرده شده ی پخت شده سپس در داخل یک پوشش شیشه ای کپسوله می شود که این بخش شیشه ای پس از فرآیند HIP جدا می شود. (مانند شکل 2)

در نوع دوم فرآیند کپسوله کردن انجام نمی شود. دراین روش ابتدا پودر با یک روش شکل دهی دیگر مانند پرس خشک یا قالب گیری تزریقی شکل دهی می شود و سپس در دمای نسبتا ً بالا زنیتر می شود. فرایند زنیترینگ در یک کوره انجام می شود و هدف از این زنیترینگ از بین بردن تخلخل های سطحی نمونه است. بسته شدن تخلخل های سطحی باعث می شود که در HIP متعاقب، گاز بداخل این تخلخل ها (قطعه) نفود نکنند. مراحل این فرآیند که برخی اوقات به آن HIP زنیتر – پلاس (HIP -Sinter –plus)می گویند. در شکل 3 نشان داده شده است.

امروزه فرایند پرس گرم ایزواستاتیک برای بسیاری از اجزای سرامیک ها مانند سرمته های بر پایه ی آلومینا و نازل های سیلیسیم نیتریدی مورد استفاده درصفحاد سولفورزدایی گازی، استفاده می شود. مزیت های فرآیند HIP باعث شده است تا استفاده از آن در فرآیندهای شکل دهی سرامیک های ساختاری مانند بیشتر شود.
سرامیک های غیر اکسیدی را می توان به وسیله ی این فرآیندبه قطعات با دانسیته ی بالا تبدیل کرد . مزیت دیگر بدنه های تولیدی به این روش اندازه ی دانه ی کوچک و عدم نیاز به اضافه کردن افزودنی هاست. دانستیه ی بالا و اندازه ی دانه ی کوچک باعث تولید قطعاتی با دانسیته ی بالا و ریزدانه می شود. عیب این روش قیمت بالای آن است.

روش ریخته گری دوغابی
 

در این روش دوغاب به داخل یک قالب ریخته می شود. (معمولا قالب از جنس گچ قالب گیری است). قالب مورد استفاده به روش ریخته گری تولید شده است و به نحوه ای طراحی شده است که قطعه ی سرامیکی بوجود آمده از آن دارای شکل واندازه ی مورد نظر است. به دلیل اینکه ذرات پودر داخل دوغاب بسیار ریزند و همچنین به خاطرمساحت سطح بالا و وجود بارهای الکترواستاتیک ، ذرات در داخل دوغاب ته نشین نمی شوند. الکترو شیمی دوغاب واقعاً پیچیده است.
سیلیکات سدیم به دوغاب افزوده می شود تا از لخته شدن جلوگیری شود. پس از ریخته شدن دوغاب به داخل قالب گچی، آب دوغاب جذب قالب شده و از سوراخ های بسیار ریز آن خارج می شود و یک لایه ی سرامیکی بر روی جداره ی قالب پدید می آید. هنگامی که ضخامت این لایه به حد مطلوب رسید، دوغاب اضافی از داخل قالب خارج می شود و اجازه داده می شود تا لایه ی سرامیکی خشک شود.این مراحل در شکل 4 نشان داده شده است.

این نوع از ریخته گری دوغابی که متداوالترین روش از آن است ، همچنین ریخته گری به روش آب کشی (Casting drain) نامیده می شود.
ریخته گری دوغابی روش کم هزینه برای تولید قطعات پیچیده است و در صنعت سفالگری سنتی روش مقبولی درتولید کوزه، قوری و مجسمه است.اجزای بزرگی مانند لگن دستشوئی و سایر بدنه های بهداشتی نیز بوسیله ی ریخته گری دوغابی تولید می شوند. علاوه بر تولید بدنه ها ی توخالی از ریخته گری دوغابی برای ساخت قطعات توپر بهره برده می شود. در ریخته گری توپر دوغاب به طور مداوم به قالب تزریق می شود. تا سرانجام قطعه ی مورد نظر به طور کامل بوجود آید.
ریخته گری دوغابی همچنین در ساخت برخی از سرامیک های ساختاری و فنی استفاده می شود. این روش روشی استاندارد درتولید بوته های ذوب فلز ساخته شده از آلومینا است و به صورت موفقیت آمیز برای ساخت اجزای سرامیکی ساختاری با اشکال پیچیده مانند روتورهای توربین گازی استفاده می شود.

اکستروژن
 

فرآیند اکستروژن (extrusion) بدین صورت است که یک قطعه از جسمی با قابلیت تغییر فرم از میان روزنه ی یک قالب عبور می کند(مانند خروج خمیر دندان از تیوپ آن) . از این فرآیند درتولید بسیاری از اجزای سرامیکی که دارای سطح مقطع یکسان و طول بزرگی هستند. استفاده می شود. مثلا در ساخت استوانه های سرامیکی از این روش استفاده می شود.(شکل 5)

گل با خواص رئولوژی مناسب برای فرآیند اکستروژن را می توان با افزودن میزان مناسب آب به خاک پدید آورد.مواد غیر رسی مانند با مایعات چسبناک مانند پلی وینسیل الکل (PVA ) یا متیل سلولز و آب مخلوط می شوند تا جرمی پلاستیک پدید آورند. جدول 1 لیستی از بدنه های تولید شده بوسیله ی اکستروژن آورده شده است.

فرآیند اکسترود کردن پلیمرها از دهه ی 1860 تاکنون استفاده می شود. دراصل این فرایند ابتدا برای شکل دهی رابر طبیعی استفاده می شده است. یک پرس اکستروژن شبیه به پرسی که در شکل 6 نشان داده شده است وسیله ای استاندارد برای سفال گران است.

اکستروژن همچنین در تولید حفاظ های آلومینایی مورد استفاده در لامپ های بخار سدیم استفاده می شود. (این لامپ ها در وسایل کنترل کننده ی نشر اتوماتیک (derices automotive emission- Control) استفاده می شود.) پایه های کاتالیست بخاطر پدید آوردن مساحت زیاد ساخته می شوند. این بخش ها می توانند در هر سانتی متر مربع صدها سلول باز داشته باشند. برای تولید این اشکال پودر سرامیک کوئوردیریتی با رزین پلی پوریتان با قابلیت سفت شدن هیدرولیک مخلوط می شود. مخلوط حاصله به داخل یک حمام آب اکسترود می شود. سرعت اکسترود شدن بستگی به زمان گیرش پلی یوریتان دارد.این سرعت معمولا دو میلی متر بر ثانیه است. شکل حاصله سپس پخته می شود وسرامیک نهایی پدید می آید.

قالب گیری تزریقی
 

قالب گیری تزریقی یکی دیگر از فنونی است که به طور گسترده در شکل دهی پلیمرهای ترموپلاست استفاده می شود. پلیمرهای ترموپلاست این خاصیت را دارند که هنگام گرم شدن نرم می شوند و هنگامی که سرد می شوند. محکم می شوند. یک چنین رویه ای می تواند برای دفعات فراوان تکرار شود. اگر پودر سرامیکی با یک پلیمر ترموپلاست مخلوط شود، می توان از آن در شکل دهی اجزای سرامیکی استفاده کرد. هنگامی که فرآیند قالب گیری تزریقی برای مخلوط پودر سرامیک و پلیمر انجام شود، پلیمر به عنوان بایندر در نظر گرفته می شود. پودر سرامیک اضافه شده به بایندر معمولا با تعدادی ماده ی آلی دیگر مخلوط می شود تا خواص رئولوژی آن بهبود یابد. جدول 23.4 افزودنی هایی که برای شکل دهی SiCبوسیله ی قالب گیری تزریقی استفاده می شوند را نشان داده است. تقریبا 40 درصد حجمی مخلوط را بخش آلی تشکیل می دهد.
توده ی پلاستیک بوجود آمده از مخلوط پلیمر وسرامیک ابتدا حرارت داده می شود تا نرم شود.

سپس با فشار به داخل قالب ( مانند شکل 7) فرستاده می شود. مخلوط حرارت داده شده سیالیت بالایی دارد(این تفاوت میان این نوع قالب گیری با روش اکستروژن است). اجازه داده می شود تا مخلوط در داخل قالب سرد شود. سرد شدن مخلوط باعث سخت شدن پلیمر می شود. بخاطر آنکه حجم بالایی از مواد آلی در این مخلوط وجود دارد، شرینکیج اتفاق افتاده در طی زنیترینگ اجزای تولیدی بوسیله ی قالب گیری تزریقی بالاست. به طور نمونه وار این شرینکیج بین %20-15 است از این رو کنترل دقیق ابعاد قطعات تولیدی مشکل است. به هر حال اشکال پیچیده ی تولیدی به این روش در طی فرایند زنیترینگ به میزان کمی اعوحاج پیدا می کنند.
قالب گیری تزریقی برای تولید اجزای سرامیکی با شکل پیچیده استفاده می شود. علت آن این است که زمان سیکل تولید در این روش کم است و از این رو این فرآیند می تواند حجم زیادی تولید داشته باشد. محدودیت اصلی این روش این است که قیمت ابزار آلات اولیه ی این فرایند بسیار بالاست.مثلاً قالب مورد استفاده در ساخت پره های توربین بیش از 10000 دلار قیمت دارد. همچنین قالب مورد استفاده در ساخت روتور توربین ممکن است 100000 دلار قیمت داشته باشد .البته این قالب ها به خاطر عدم مواجهه با دمای بالا، طول عمر بالایی دارند.
منبع انگلیسی مقاله : Caramic Materials/C.Barry Carter.M.GrantNorton

پرس ایزواستاتیک گرم (hot Isostatic Press) که به طور اختصار به آن HIP می گویند، به صورتی کا ر میکند که در یک زمان هم حرارت و هم فشار برای پرس کردن استفاده می شود. در این فرآیند یک کوره در داخل یک جداره ی با فشار بالا ساخته شده است و اشیاء در داخل کوره پرس می شوند. شکل 1 وسایل یک HIP را نشان می دهد.



در این فرآیند دما می تواند بیشتر از 2000C° باشد و فشار نیز در گسترده ی 30-100MPa است. در فرایند HIP یک گاز برای ایجاد فشار استفاده می شود. برخلاف CIP که در آن از یک مایع استفاده می شود. متداوالترین گاز مورد استفاده در HIP، آرگن است البته گازهای اکسید کننده و فعال نیز در این فرآیند استفاده می شود. توجه داشته باشید که جداره ی با فشار بالا در داخل کوره قرار ندارد.
دو نوع HIP وجود دارد:
محفظه ای (ENCAPSULATED) : که از یک محفظه ی با قابلیت دفورمه شدن استفاده می کند.
بدون محفظه (Not encapsulated) : دراین روش ابتدا شکل دهی و زنیترینگ انجام می شود و سپس فرآیند پرس ایزواستاتیک گرم انجام می شود.
درروش اصلی HIP ، پودر سرامیک در داخل یک بخش فلزی انعطاف پذیر قرار می گیرد و این بخش با قابلیت تغییر فرم سپس حرارت داده شده و فشرده می شود. این روش سپس برای پودرهای با اندازه ی ذرات کوچک، اصلاح شد. در این فرآیند فشرده سازی پودر مانند فرآیندهای دیگر پرس کردن مانند پرس خشک و یا قالب گیری تزریقی انجام می شود. قطعه ی فشرده شده ی پخت شده سپس در داخل یک پوشش شیشه ای کپسوله می شود که این بخش شیشه ای پس از فرآیند HIP جدا می شود. (مانند شکل 2)




در نوع دوم فرآیند کپسوله کردن انجام نمی شود. دراین روش ابتدا پودر با یک روش شکل دهی دیگر مانند پرس خشک یا قالب گیری تزریقی شکل دهی می شود و سپس در دمای نسبتا ً بالا زنیتر می شود. فرایند زنیترینگ در یک کوره انجام می شود و هدف از این زنیترینگ از بین بردن تخلخل های سطحی نمونه است. بسته شدن تخلخل های سطحی باعث می شود که در HIP متعاقب، گاز بداخل این تخلخل ها (قطعه) نفود نکنند. مراحل این فرآیند که برخی اوقات به آن HIP زنیتر – پلاس (HIP -Sinter –plus)می گویند. در شکل 3 نشان داده شده است.



امروزه فرایند پرس گرم ایزواستاتیک برای بسیاری از اجزای سرامیک ها مانند سرمته های بر پایه ی آلومینا و نازل های سیلیسیم نیتریدی مورد استفاده درصفحاد سولفورزدایی گازی، استفاده می شود. مزیت های فرآیند HIP باعث شده است تا استفاده از آن در فرآیندهای شکل دهی سرامیک های ساختاری مانند
بیشتر شود.
سرامیک های غیر اکسیدی را می توان به وسیله ی این فرآیندبه قطعات با دانسیته ی بالا تبدیل کرد . مزیت دیگر بدنه های تولیدی به این روش اندازه ی دانه ی کوچک و عدم نیاز به اضافه کردن افزودنی هاست. دانستیه ی بالا و اندازه ی دانه ی کوچک باعث تولید قطعاتی با دانسیته ی بالا و ریزدانه می شود. عیب این روش قیمت بالای آن است

پرس خشک

پرس خشک (Dry Pressing) فرآیندی است مناسب برای شکل دهی اشکال ساده ی جامد و دارای سه مرحله است:

پرکردن قالب

فشرده سازی مواد
خارج کردن قطعه ی پرس شده
درشکل 1 دیاگرامی شماتیک از فرآیند پرس خشک دو طرف (double-action dry- Pressing Process) نشان داده شده است. در پرس خشک دو طرفه بخش بالا و پایینی قالب متحرک هستند و عمل فشرده سازی را انجام می دهند. هنگامی که بخش پایینی قالب در حالت پایه قرار دارد ، فضایی بوجود می آید که این فضا بوسیله ی پودر پر می شود. در فرآیند پرس خشک مخلوط پودر می تواند بین 5-0 درصد وزنی از یک بایندر داشته باشد.




(در واقع واژه ی خشک بدین معنا نیست که درصد بایندر صفراست). وقتی قالب با شیوه ی هنرمندانه ای بوسیله ی پودر پر می شود، بخش بالایی قالب پایین می آید و پودر را فشرده می کند. (میزان فشرده سازی معین است). در طی فرایند فشرده سازی ذرات پودر باید به صورت مناسب جریان پیدا کنند تا قالب به طور مناسب پر شود. در فرآیند پرس خشک توزیع ذرات بین 200-20 میکرون ترجیح داده می شود. وجود درصد بالایی از ذرات ریز باعث پدید آمدن مشکلاتی در جریان یافتن ذرات می شود. و همچنین باعث می شود ذرات پودر به قالب ها بچسبند. فشار مورد استفاده در فرآیند پرس خشک ممکن است تا 300 مگاپاسگال نیز برسد. فشار اعمال شده در این فرآیند به نوع ماده و نوع پرس بستگی دارد و معمولا برای ماکزیمم کردن دانسیته ی جسم پرس شده از فشارهای بالا استفاده می شود. پس از مرحله ی فشرده سازی پودر بخش های بالا و پایینی قالب به سمت بالا حرکت می کنند تا اینکه بخش پایینی قالب با سطح بالایی کاست قالب هم ارتفاع شود. سپس بخش بالایی قالب به طور کامل از سطح جدا می شود و از روی کاست قالب جدا می شود. توده ی پرس شده سپس از قالب جدا می شو د و بخش پایینی قالب به سمت پایین حرکت می کند و برای فرایند پرس بعدی آماده می شود. فرآیند پرس خشک بسیار ساده است و سرمایه ی مورد نیاز برای ادوات آن نیز پایین است. از این رو از این فرآیند به طور فراوان در شکل دهی سرامیک ها استفاده می شود. سرعت تولید در این به اندازه و شکل قطعات و نوع پرس مورد استفاده بستگی دارد. سرعت تولید برای قطعات پهن مانند دیرگدازها و یا اجزای پیچیده مانند چرخ های ساینده 15-1 قطعه در دقیقه است. در مورد قطعات ساده تر یا کوچکتر مانند سیل رینگ ها (sealrings) و نازل ها ، سرعت تولید می تواند بیش از چند صد قطعه بر دقیقه باشد. قطعات مسطح کوچک مانند عایق ها ، کریرهای تراشه ای (chip Carriers) یا وسایل برش، سرعت تولید می تواند چند هزار قطعه بر دقیقه باشد

پرس چیست و چگونه کار میکند؟                                                           

پرس دارای چندین قسمت است اما دو قسمت مهم از نظر ما اول آیینه پرس ودوم سنبه پرس است.آینه در پایین است و خاک روی آن میریزد وروی کاشی را ایجاد میکند.اختلاف ضخامت همیشه مربوط به آینه است.سنبه در بالا است که پایین آمده وروی خاک قرار گرفته وبدنه کاشی را میزند.چون سنبه کمی کوچکتراز آینه است کاشی که از پرس بیرون می آید دارای کمی پلیسه است .اختلاف در پنتیومتری مربوط به سنبه پرس است. قبل از پرس کردن گرانولها باید سیلو شوند تا هموژنیزه شوند. هموژنیزه کردن گرانولها دو نتیجه خواهد داشت اول اینکه در هر گرانول رطوبت سطح گرانول از مغز گرانول کمتر است با هموژنیزه کردن رطوبت سطح و مغز یکسان می شود و دوم اینکه میزان رطوبت در گرانولهای ریزتر با گرانولهای درشت تر مقاومت خواهد بود. در گرانولهای ریزتر فاصله دیفوزیونی مغز تا سطح گرانول کوتاه تر است لذا گرانولهای کوچکتر رطوبت کمتری دارند. پس از بیات کردن رطوبت بین گرانولهای ریز و درشت یکسان می شود. درصد رطوبت گرانولها بطور غیر دقیق اما نسبتاً مناسب توسط دستگاهی به نام رطوبت سنج یا S.P.D اندازه گیری می شود

پرس ها به دو دسته تقسیم می شوند:

1- هیدرولیکی 2- ضربه ای

 پرسهای قدیمی بیشتر از نوع ضربه ای بودند که سرعت کار پرس های ضربه ای بیش از هیدرولیک است به نحویکه در هر دقیقه پرسهای ضربه ای می توانند 30سیکل یا 30مرتبه پرس انجام دهند. در ضمن وزن پرسهای ضربهای نسبت به فشاری که اعمال می کنند کم است. اما در پرس های هیدرولیک توزیع فشار بر سطح قطعه یکنواخت تر است و عیب ابعاد ناشی از اختلاف فشار پرس در طول روز با استفاده از پرسهای هیدرولیک کمتر دیده می شود. اما وزن و اندازه پرسهای هیدرولیک نسبت به فشاری که می توانند اعمال کنند بالا است.

 مزایای استفاده از روش پرس برای شکل دادن:

 1- استحکام خام و خشک و پخت قطعه بیشتر است.

 2- سرعت تولید در این روش شکل دهی بالا است.

 3- حین خشک شدن، از آنجایی که در روش پرس درصد رطوبت کمتر است میزان ضایعات کمتر خواهد بود.

 4- ابعاد محصول دقیقتر خواهد بود.

 5- انقباض حین خشک شدن و حین پخت کمتر خواهد بود.

سیکل کاری پرس های هیدرولیک:

جهت پرکردن قالب از گرانولها از ابزاری به نام دراور یا کشویی استفاده می شود. شکل کشویی ها حائز اهمیت است. داخل برخی از کشویی ها لوزی است و پنجره ای است. داخل بعضی دیگر از کشویی ها به شکل های متنوع است. پس از24 ساعت هموژنیزه شدن گرانولها، رطوبت گرانولها از %7 به %5 افت می کند. سیکل کاری پرس به قرار زیر است: ابتدا از سیلوی بالای پرس، دراور یا کشویی پر از گرانول می شود. سپس دراور به سطح قالب می آید سطح زیرین یا فوقانی دراور باز است وقتی دراور به سطح قالب می آید گرانولها به داخل قالب ریخته می شود و با برگشت دراور به جای خود سطح گرانولها در داخل قالب صاف می شود. توجه داشته باشید که کشویی یک حرکت رفت و برگشتی دارد با صاف شدن سطح گرانولها و کنار رفتن دراور پانچ فوقانی پائین می آید و فشار اولیه را اعمال می کند سپس نیرو حذف می شود. البته عملاً پانچ بالا نمی رود اما حذف فشار مهلت هواگیری را به قطعه پرس شده خواهد داد. یعنی هواگیری در فرصت کوتاهی مثلاً 2/0 ثانیه صورت می گیرد. سپس مجدداً توسط پانچ فوقانی فشار نهایی اعمال می شود. فشار اولیه حدودKg/Cm2 60-40 و فشار ثانویه و نهایی حدودKg/Cm2 340-220 بسته به نوع بدنه انتخاب می شود. سپس پانچ بالایی بالا می رود در این هنگام پانچ پائینی بالا می رود. با بالا آمدن پانچ پائین قطعه از داخل قالب خارج می شود. در اینجا کشویی جلو آمده و قطعه را از سطح قالب بیرون می راند سپس پانچ پائینی پائین رفته، گرانولها در محفظه قالب با پائین رفتن پانچ زیرین تخلیه می شوند در اینجا دراور به جای اول خود باز می گردد و سطح گرانولها را صاف می کند. سپس پانچ بالایی پائین آمده و فشار اولیه را اعمال می کند. کاشی های با ابعاد بزرگتر دارند کمتر بصورت دو ضرب تولید می شوند و بیشتر به صورت سه ضرب و حتی چهار ضربه ای تولید می شوند. مثلاً کاشی 60*60 و 50*50 را بصورت دوضربه ای نمی توان تولید کرد. تغییرات گرانولها حین مراحل مختلف پرس کاری: در اثر حرکت دراور یا کشویی، قالب از گرانولها پر می شود دانسیته ای که در این حالت بدست می آید برابر خواهد بود با Df یا فیل دسیتی. هر چه خواص جریان یابی گرانولها بیشتر و بهتر باشد در واقع هنگام پر شدن قالب، لرزش گرانولها بر روی یکدیگر ساده تر بوده است در نتیجه Df یا دانسیته پر شدن بالاتری حاصل می شود. از نظر شکل ظاهری، هر چه شکل گرانولها کروی تر باشد، Df بالاتری حاصل می شود. در مرحله اعمال فشار ابتدا گرانولها خرد می شوند و تخلخلها کاهش می یابد. بعضی از ذرات در اثر اعمال فشار می شکنند و برخی دچار تغییر فرمهای پلاستیک می گردند. همچنین بعضی از تغییر فرمهای پلاستیک نیز حادث می شود. دانسیته پس از اعمال فشار(Dc) از رابطه زیر قابل محاسبه است: Dc= Df + m LnPa/Py m (ضریب ثابت) Pa (فشار اعمالی) Py (فشار در حد تسلیم) در سیستم تک پخت، قطعات پس از پرس وارد Rapid Drier می شوند و ممکن است   Rapid Drier ها رولری و یا سیاره ای باشند. در Rapid Drier، کاشی ها به صورت انفرادی خشک می شوند. دمای Rapid Drier بسیار بالاتر از خشک کن های تونلی است و حتی تا 180 درجه سانتی گراد می تواند باشد. بعد از Rapid Drier ، اگر کاشی داغ باشد سطح کاشی را مقداری خنک می کنند نمکهایی که حین خشک شدن در سطح متمرکز شده اند و دهانه های لوله های مویین را مسدود کرده اند فرصت می کنند که در آب حل شده و در نتیجه دهانة لوله های مویین باز می شوند و قطعه آب دوغاب را جذب می کند و پس از انگوب ، لعاب و چاپ اول اعمال می شود در اینجا نیز اسپری لوبریکنت اعمال می شود. تذکر: نکته بسیار مهم در سیستمهای تک پخت؛ قطعه به هنگام چاپ هنوز خام است و هنوز پخته نشده و چاپ بر سطح قطعه خشک شده اعمال می گردد نه بدنه پخت شده لذا داشتن استحکام خام و خشک بالا در مورد سیستمهای تک پخت، بسیار اهمیت دارد. استحکام خشک؛ برای اعمال یک چاپ توسط سیلک اسکرین باید حدود kg/cm214 باشد و هر چه تعداد چاپ بیشتر می شود، استحکام خشک قطعات باید بالاتر باشد به نحوی که برای پیشگیری از ضایعات در سیستمی که سه چاپ اعمال می شود؛ استحکام خشک باید 225kg/cm باشد. توجه داشته باشید که در صورت نیاز به چاپ راکتیو ، این چاپ در آخرین مرحله اعمال می گردد. چاپ راکتیو در سطح لعاب، فرورفتگی ایجاد می کند که می تواند یک لعاب با خاصیت راکتیو بسیار قوی باشد و در بعضی موارد از سرنج برای ایجاد راکتیو استفاده می کنند . سپس لعاب می زنند و چاپ و در نهایت پخت لعابی، نوبت به درجه بندی و بسته بندی محصول و در نهایت فروش می رسد.

 فاکتور پرس پذیری:

 نسبت استحکام خشک به استحکام خام قطعات را فاکتور پرس پذیری گویند. فاکتور پرس پذیری باید بین 4-2 باشد. اصولاً فاکتور پرس پذیری بدنه هایی که در ایران مصرف می شود حدود 5/2-2 است. اگر فاکتور پرس پذیری کمتر از 2 باشد یعنی پلاستیسیته بدنه کم و احتمال ضایعات ناشی از حمل و نقل زیاد است و همچنین احتمال کثیف شدن پانچ زیاد خواهد بود. اگر فاکتور پرس پذیری بیش از 4 باشد پلاستیسیته بدنه بالاست و حین خشک شدن بدنه می تواند معیوب شود. اگر قالب کثیف باشد روی محصولات بعدی خط می افتد.

عیوب ناشی از انبساط پس از پرس زیاد: 1- ترک لبه 2- لب پر شدن

Pressing

در كارخانه هاي با سيستم تك پخت به چه چيزي بيسكويت اطلاق مي شود؟

قطعات خاكي كه قبل از اعمال لعاب و چاپ از خشك كن خارج مي شوند، بيسكويت گفته مي شود كه اگر ضايعات اين نوع بيسكويت به بدنه افزوده شود، انقباض حين خشك شدن كم نمي شود زيرا رس پخته شده است.

معمولا كاشي لعابدار را به عنوان ضايعات بيسكويت استفاده نمي كنند با اينكه مصرف اينگونه ضايعات در بدنه بسيار بسيار خوب است.چرا؟

زيرا سايش آن در بالميل مشكل است. اما اگر بتوان آنرا وارد فرمول كرد بسيار مفيد خواهد بود. همچنين سنگ شكن كردن كاشي ديواري لعابدار با كاشي كف لعابدار متفاوت بوده و سهل تر مي باشد. اگر چنانچه بخواهيم ضايعات اينگونه را وارد بدنه نمائيم، بهتر است آنرا به كدام بدنه اضافه نمائيم؟

بهتر است اين ضايعات وارد كاشي كف آن هم در ابعاد بزرگش شود. چرا كه اين نوع از بدنه هاي كف، استحكام خام و خشكشان نسبتاً كم است و افزودن ضايعات مي تواند سبب كاهش انقباض حين خشك شدن شده و همچنين شوك پذيري بدنه را افزايش دهد. دماي پخت كاشي كف به اندازه اي نيست كه مولاليت ثانويه(3Al2O3.2SiO2 ) بتواند در آن تشكيل شود.

طرح Sparek با استفاده از قالبهاي راستيك:

در صورتيكه بر سطح پانچ قالبها طرحهاي برجسته وجود داشته باشد اين طرحهاي برجسته بر سطح محصول به صورت فرورفتگي خواهد بود. از اين تكنيك در توليد كاشي هاي پرسلاني و يا گرانيتي استفاده مي كنند.

 از جمله موارديكه در توليد اين نوع محصول براي افزايش زيبايي بكار برده مي شود، استفاده از لعاب خشك است. لعاب خشك مي تواند رنگي ترانسپارت و يا سفيد (اپك) باشد. در واقع لعابهاي خشك فريت دانه بندي شده هستند كه مي توانيم آنها را بر سطح محصول بريزيم.

براي اولين بار در ايران، كاشي مرجان اصفهان از اين تكنيك استفاده كرد.

لعابهاي خشك رنگي در تركيب batch اوليه، هنگام تهيه مذاب فريت حاوي عوامل رنگزا هستند.

نحوه اعمال لعاب خشك:

قبل از كابين اعمال لعاب خشك، سطح بدنه را باد مي زنند تا گرد و غبار زدوده شود. سپس لعاب خشك بر سطح بدنه ريخته شده و پس از آن سطح بدنه جاروب مي شود لذا لعاب خشك در مواضع فرورفتة بدنه باقي مي ماند و از سطح مسطح كاشي جاروب مي شود. پس ار جاروب بر سطح محصول چسب اسپري مي شود (محلول P.V.A ) تا لعاب خشك در حالت خام و پيش از پخت بر سطح بدنه ثابت شود. لعاب خشك نبايد اصولاً هيچگاه زياد ريز دانه باشد

قبل از پرس كردن گرانولها بايد سيلو شوند تا بيات شوند. بيات كردن گرانولها دو نتيجه خواهد داشت اول اينكه در هر گرانول رطوبت سطح گرانول از مغز گرانول كمتر است با بيات كردن رطوبت سطح و مغز يكسان مي شود و دوم اينكه ميزان رطوبت در گرانولهاي ريزتر با گرانولهاي درشت تر مقاومت خواهد بود. در گرانولهاي ريزتر فاصله ديفوزيوني مغز تا سطح گرانول كوتاه تر است لذا گرانولهاي كوچكتر رطوبت كمتري دارند. پس از بيات كردن رطوبت بين گرانولهاي ريز و درشت يكسان مي شود.

درصد رطوبت گرانولها بطور غير دقيق اما نسبتاً مناسب توسط دستگاهي به نام رطوبت سنج يا S.P.D اندازه گيري مي شود. پرس: پرس ها به دو دسته تقسيم مي شوند:

1- ئيدروليكي

 2- ضربه اي پرسهاي قديمي بيشتر از نوع ضربه اي بودند

كه سرعت كار پرس هاي ضربه اي بيش از هيدروليك است به نحويكه در هر دقيقه پرسهاي ضربه اي مي توانند 30سيكل يا 30مرتبه پرس انجام دهند. در ضمن وزن پرسهاي ضربهاي نسبت به فشاري كه اعمال مي كنند كم است. اما در پرس هاي هيدروليك توزيع فشارشانت بر سطح قطعه يكنواخت تر است و عيب ابعاد ناشي از اختلاف فشار پرس در طول روز با استفاده از پرسهاي هيدروليك كمتر ديده مي شود. اما وزن و اندازه پرسهاي هيدروليك نسبت به فشاري كه مي توانند اعمال كنند بالا است.

مزاياي استفاده از روش پرس براي شكل دادن: 1

- استحكام خام و خشك و پخت قطعه بيشتر است.

2- سرعت توليد در اين روش شكل دهي بالا است.

3- حين خشك شدن، از آنجايي كه در روش پرس درصد رطوبت كمتر است ميزان ضايعات كمتر خواهد بود. 4- ابعاد محصول دقيقتر خواهد بود.

5- انقباض حين خشك شدن و حين پخت كمتر خواهد بود.

سيكل كاري پرسهاي هيدروليك: جهت پركردن قالب از گرانولها از ابزاري به نام دراور يا كشويي استفاده مي شود. شكل كشويي ها حائز اهميت است. داخل برخي از كشويي ها لوزي است و پنجره اي است.

داخل بعضي ديگر از كشويي ها به شكل هاي متنوع است. پس از24 ساعت بيات شدن گرانولها، رطوبت گرانولها از %7 به %5 افت مي كند. سيكل كاري پرس به قرار زير است: ابتدا از سيلوي بالاي پرس، دراور يا كشويي پر از گرانول مي شود.

سپس دراور به سطح قالب مي آيد سطح زيرين يا فوقاني دراور باز است وقتي دراور به سطح قالب مي آيد گرانولها به داخل قالب ريخته مي شود و با برگشت دراور به جاي خود سطح گرانولها در داخل قالب صاف مي شود. توجه داشته باشيد كه كشويي يك حركت رفت و برگشتي دارد با صاف شدن سطح گرانولها و كنار رفتن دراور پانچ فوقاني پائين مي آيد و فشار اوليه را اعمال مي كند سپس نيرو حذف مي شود.

 البته عملاً پانچ بالا نمي رود اما حذف فشار مهلت هواگيري را به قطعه پرس شده خواهد داد. يعني هواگيري در فرصت كوتاهي مثلاً 2/0 ثانيه صورت مي گيرد. سپس مجدداً توسط پانچ فوقاني فشار نهايي اعمال مي شود. فشار اوليه حدودKg/Cm2 60-40 و فشار ثانويه و نهايي حدودKg/Cm2 340-220 بسته به نوع بدنه انتخاب مي شود.

 سپس پانچ بالايي بالا مي رود در اين هنگام پانچ پائيني بالا مي رود. با بالا آمدن پانچ پائين قطعه از داخل قالب خارج مي شود. در اينجا كشويي جلو آمده و قطعه را از سطح قالب بيرون مي راند سپس پانچ پائيني پائين رفته، گرانولها در محفظه قالب با پائين رفتن پانچ زيرين تخليه مي شوند در اينجا دراور به جاي اول خود باز مي گردد و سطح گرانولها را صاف مي كند.

سپس پانچ بالايي پائين آمده و فشار اوليه را اعمال مي كند. كاشي هاي با ابعاد بزرگتر دارند كمتر بصورت دو ضرب توليد مي شوند و بيشتر به صورت سه ضرب و حتي چهار ضربه اي توليد مي شوند. مثلاً كاشي 60*60 و 50*50 را بصورت دوضربه اي نمي توان توليد كرد.

تغييرات گرانولها حين مراحل مختلف پرس كاري: در اثر حركت دراور يا كشويي، قالب از گرانولها پر مي شود دانسيته اي كه در اين حالت بدست مي آيد برابر خواهد بود با Df يا فيل دسيتي. هر چه خواص جريان يابي گرانولها بيشتر و بهتر باشد در واقع هنگام پر شدن قالب، لرزش گرانولها بر روي يكديگر ساده تر بوده است در نتيجه Df يا دانسيته پر شدن بالاتري حاصل مي شود. از نظر شكل ظاهري، هر چه شكل گرانولها كروي تر باشد، Df بالاتري حاصل مي شود.

در مرحله اعمال فشار ابتدا گرانولها خرد مي شوند و تخلخلها كاهش مي يابد. بعضي از ذرات در اثر اعمال فشار مي شكنند و برخي دچار تغيير فرمهاي پلاستيك مي گردند. همچنين بعضي از تغيير فرمهاي پلاستيك نيز حادث مي شود. دانسيته پس از اعمال فشار(Dc) از رابطه زير قابل محاسبه است: Dc= Df + m LnPa/Py m (ضريب ثابت) Pa (فشار اعمالي) Py (فشار در حد تسليم) در سيستم تك پخت، قطعات پس از پرس وارد Rapid Drier مي شوند و ممكن است Rapid Drier ها رولري و يا سياره اي باشند. در Rapid Drier، كاشيها به صورت انفرادي خشك مي شوند. دماي Rapid Drier بسيار بالاتر از خشك كن هاي تونلي است و حتي تا 180 درجه سانتي گراد مي تواند باشد. بعد از Rapid Drier ، اگر كاشي داغ باشد سطح كاشي را مقداري خنك مي كنند نمكهايي كه حين خشك شدن در سطح متمركز شده اند

و دهانه هاي لوله هاي مويين را مسدود كرده اند فرصت مي كنند كه در آب حل شده و در نتيجه دهانة لوله هاي مويين باز مي شوند و قطعه آب دوغاب را جذب مي كند و پس از انگوب ، لعاب و چاپ اول اعمال مي شود در اينجا نيز اسپري لوبريكنت اعمال مي شود.

 تذكر: نكته بسيار مهم در سيستمهاي تك پخت؛ قطعه به هنگام چاپ هنوز خام است و هنوز پخته نشده و چاپ بر سطح قطعه خشك شده اعمال مي گردد نه بدنه پخت شده لذا داشتن استحكام خام و خشك بالا در مورد سيستمهاي تك پخت، بسيار اهميت دارد. استحكام خشك؛ براي اعمال يك چاپ توسط سيلك اسكرين بايد حدود kg/cm2 14 باشد و هر چه تعداد چاپ بيشتر مي شود، استحكام خشك قطعات بايد بالاتر باشد به نحوي كه براي پيشگيري از ضايعات در سيستمي كه سه چاپ اعمال مي شود؛ استحكام خشك بايد 25kg/cm2 باشد.

توجه داشته باشيد كه در صورت نياز به چاپ راكتيو ، اين چاپ در آخرين مرحله اعمال مي گردد. چاپ راكتيو در سطح لعاب، فرورفتگي ايجاد مي كند كه مي تواند يك لعاب با خاصيت راكتيو بسيار قوي باشد و در بعضي موارد از سرنج براي ايجاد راكتيو استفاده مي كنند . سپس لعاب مي زنند و چاپ و در نهايت پخت لعابي، نوبت به درجه بندي و بسته بندي محصول و در نهايت فروش مي رسد.

عيوب پرس: عيب عدم يكنواختي: عدم يكنواختي را از دو جنبه مي توانيم مورد توجه قرار دهيم. يكي عدم يكنواختي بين قطعات مختلف و ديگري عدم يكنواختي در نقاط مختلف قطعه. عدم يكنواختي بين قطعاتي با يك كد مخصوص توليد مي شود. ميزان فشار پرس در توليد يك محصول در دو روز متوالي متفاوت بنابراين فشردگي بدنه پس از پرس متفاوت خواهد بود. هر چه قطعه متراكم تر باشد انقباض حين پختش كمتر خواهد بود. وقتي فشردگي محصولاتي كه در دو روز متوالي پرس شده اند يكسان نباشد نتيجتاً انقباض حين پختشان نيز متفاوت خواهد بود. 1

- با تغيير فشار پرس فشردگي تغيير مي كند انقباض پس از پخت تغيير مي كند. 2

- تغيير درصد رطوبت گرانولها: اگر رطوبت گرانولها كاهش پيدا كند افت رطوبت باعث كاهش تغيير فرمهاي پلاستيك و در نتيجه فشردگي كاهش مي يابد. كاهش فشردگي منجر به افزايش انقباض حين پخت مي شود كه اين منجر به تغيير ابعاد محصول مي شود.

3- توزيع دانه بندي گرانولها: با تغيير دانه بندي گرانولها كه مي تواند ناشي از تغييرات فشار پمپ يا درصد آب دوغاب باشد Df (دانسيته پر شدن قالب) تغيير مي كند و در نتيجه Dc يعني دانسيته پس از پرس تغيير خواهد كرد و در نتيجه ميزان فشردگي قطعه پس از پرس تغيير مي كند و در نهايت انقباض حين پخت تغيير مي كند و در نتيجه محصول توليد شده در دو روز متوالي ابعاد متفاوت خواهد داشت و علاوه بر اين استحكام خمشي محصول و جذب آب محصول نيز تغيير مي كند كه در واقع تفاوت در خواص ذاتي محصول است و مطلوب نمي باشد. عيب پوسته اي شدن يا lamnation يا لايه اي شدن:

 اولين عامل اگر گرانولها زيادي ريزدانه باشد بخصوص در حالتيكه توزيع دانه بندي هم وسيع نباشد. وقتي توزيع دانه بندي وسيع باشد(توزيع اندازه دانه گرانولها) بر طبق تئوري آندريازن ميزان تخلخلها كاهش يافته و ميزان هواي محبوس شده در قطعه افزايش مي يابد و احتمال lamnation بالا مي رود. Lamnation عبارت است از دو پوست شدن يا لايه اي شدن محصول پس از پرس به موازات سطحي كه پانچ پرس بر آنها فشار وارد مي كند قطعه ر يك صفحه دچار گسستگي مي شود. اگر ذرات گرانولها ريز باشند و هم سايز باشند هواي محبوس در قطعه افزايش و ميزان فشردگي در اثر فشار اوليه كاهش و در نتيجه احتمال lamnation افزايش مي يابد. كمبود رطوبت گرانولها هنگام پرس باعث مي شود هنگام اعمال فشار پرس در غياب آب ذرات خاصيت پلاستيسيته نداشته به يكديگر نمي چسبند.

عدم اتصال منجر به بروز عيب lamnation مي گردد. هر چه يك بدنه پلاستيسيته اش بالاتر باشد به ميزان رطوبت بيشتري هنگام پرس احتياج دارند. رطوبت لازم براي ماجوليكا بيشتر از ارتن ور هاست چون ماجوليكا از دو رس متشكل شده است. هر چه پلاستيسيته بدنه اي بيشتر باشد يعني ميزان رسهاي پلاستيكش بيشتر باشد براي پرس نمودن محصول درصد آب بيشتري نياز است

 تا خاصيت پرس پذيري قطعه مناسب باشد. اگر بدنه ماجوليكا با %5 رطوبت و زبره %5 روي مش 230 دچار lamnation ناشي از خشكي شود بدنه ارتن ور قلدسپاتي – آهكي با %5/3 آب و زبره %5 روي مش 230 دچار عيب lamnation ناشي از خشكي مي شود. اگر رطوبت گرانولها بيش از حد باشد حين پرس يك فويل آب راه خروج آب را مي بندد و در نتيجه هوا در بين لايه هاي قطعه محبوس مي شود و نتيجتاً عيب lamnation بروز مي كند.

مناسب نبودن ميزان و سرعت ضربه اول Lamnation دو حالت كلي دارد: يا در سطح قطعه رخ مي دهد يا در وسط ضخامت قطعه كه هر يك دليل جداگانه اي دارد. اگر سرعت اعمال ضربه اول زياد باشد lamnation در سطح قطعه بروز مي كند دز ايمن حالت بايد سرعت اعمال ضربه اول را كندتر و آهسته تر كنيم. Lamnation ممكن است در مغز قطعه باشد اگر ميزان ضربه اول كافي نباشد lamnation در مغز قطعه بروز مي كند. در اينجا بايد ميزان اعمال فشار ضربه اول را افزايش دهيم.

اگر ضخامت گرانول در داخل قالب بيش از حد مناسب باشد عيب lamnation بروز مي كند. ميزان مناسب ضخامت گرانول در داخل قالب حدود دو برابر ضخامت قطعه است. مثلاً ضخامت گرانول براي قطعه اي كه قرار است ضخامت 5 ميليمتر پس از پرس داشته باشد بايد حدود 10 ميليمتر باشد. اگر بجاي 10 ميليمتر ضخامت گرانول 12 ميليمتر باشد در واقع در فشار اول فشردگي سطح قطعه زياد مي شود به نحويكه از خروج هواي محبوس شده جلوگيري مي كند و لذا عيب lamnation بروز مي كند. پر كردن بيش از حد قالب دومين عيبش فرسودگي بيش از حد و زودرس قالبهاست و سومين عيبش گرانتر شدن بدنه است چرا كه اصولاً (البته نه هميشه)

كاشي را متري مي فروشند نه كيلويي. دماي قالبها حدود 80-50 درجه مي باشد. اگر دماي قالب بيش از حد باشد افت رطوبت بخصوص در سطح قطعه داريم با افت بيش از حد رطوبت انسجام ذرات بدنه به يكديگر كاهش مي يابد و بخصوص دو پوست سطحي افزايش مي يابد. تلورانس ابعادي كم بين پانچ و قالب اگر به ميزان كافي وجود نداشته باشد

 درز بين گرانولها بسته شده و در مرحله هواگيري فرصت كافي و منفذ كافي براي خروج هوا وجود نخواهد داشت و هواي محبوس شده باعث بروز lamnation مي گردد. عدم خواب كافي گرانولها: عدم خواب كافي باعث مي شود كه رطوبت سطح و مغز گرانولها يكسان نباشد. مغز گرانولها به دليل رطوبت بالا مي تواند منجر به بروز lamnation شود و سطح گرانولها به دليل رطوبت پائين مي تواند lamnation را عامل شود. مورفولوژي ذرات: اگر در بدنه ماده اوليه پولكي شكل مانند تالك زياد موجود باشد احتمال لايه اي شدن افزايش مي يابد. تالك به دليل داشتن مورفولوژي پولكي احتمال بروز lamnation را افزايش مي دهد. فاكتور پرس پذيري: نسبت استحكام خشك به استحكام خام قطعات را فاكتور پرس پذيري گويند. فاكتور پرس پذيري بايد بين 4-2 باشد.

اصولاً فاكتور پرس پذيري بدنه هايي كه در ايران مصرف مي شود حدود 5/2-2 است. اگر فاكتور پرس پذيري كمتر از 2 باشد يعني پلاستيسيته بدنه كم و احتمال ضايعات ناشي از حمل و نقل زياد است و همچنين احتمال كثيف شدن پانچ زياد خواهد بود. اگر فاكتور پرس پذيري بيش از 4 باشد پلاستيسيته بدنه بالاست و حين خشك شدن بدنه مي تواند معيوب شود. ا

گر قالب كثيف باشد روي محصولات بعدي خط مي افتد. عيوب ناشي از انبساط پس از پرس زياد:

 1- ترك لبه

2- لب پر شدن عيب Halo يا پليسه لبه:

اگر مواد ريزدانه زياد باشد تلورانس بين پانچ و قالب زياد باشد و رطوبت گرانول كم باشد هنگام پرس در مرحله هواگيري وقتي هواي داخل قطعه به سمت لبه ها مي آيد تا از درز بين پانچ و قالب خارج شود به همراه خود در بدنه هاي خشك ذرات ريزدانه را به سمت لبه قطعه مي آورد و در لبه عيب پليسه ايجاد و اين عيب بلافاصله بعد از پرس مشاهده مي كند. به دليل بروز عيب پليسه و لب پريدگي كه مورد دوم ناشي از انبساط بعد پرس اضافي است كاشيها را اصولاً بصورت وارونه پرس مي كنند يعني سطح آينه اي كه قرار است لعاب بخورد به سمت پائين و پشت كاشي كه آنرا سطح آرم يا مارك گويند به سمت بالاست. براي اينكه عيب Halo را كاهش دهيم:

1- ميزان ذرات ريزدانه را كاهش دهيم. 2

- رطوبت گرانول را در حد امكان افزايش دهيم.

3- سرعت اعمال ضربه اول را كاهش دهيم.

عيب كثيف شدن قالبها: هر چه دماي قالب بالاتر باشد، بدنه كمتر به آن مي چسبد و در نتيجه كثيف شدن قالب كمتر بروز ميكند. رطوبت پودر: هر چه بيشتر باشد احتمال چسبيدن گرانولها به سمبه يا پانچ بيشتر مي شود. تركيب بدنه: بدنه هايي كه فاكتور پرس پذيري بالاتري دارند بدنه را كمتر كثيف مي كنند گرانولهاي تهيه شده از اسپري دراير نسبت به گرانولهايي كه با آسياب خشك تهيه مي شوند تمايل بيشتري به كثيف كردن قالب دارند. راه حل هاي كاهش عيب كثيفي قالب: ساده ترين راه حل دماي قالب را بالا مي بريم اما دما را كه زياد مي كنيم احتمال بروز lamnation سطحي پيش مي آيد. راه حل ديگر تميز كردن با دستمال آغشته به گازوئيل است.

 راه حل ديگر سطح قالبها توسط رزين ترانسپارتي پوشانده شده باشد. عيب عدم قائمه بودن زوايا يا squerness هر عاملي باعث شود يك ضلع كاشي بيش از ضلع مقابلش انقباض كند منجر به بروز عيب squerness خواهد شد. توسط پنتومتري فشردگي نقاط مختلف كاشي را اندازه گيري مي كنيم. هر چه فشردگي بيشتر باشد

ميزان فرورفتن سوزن پنتومتري در كاشي كمتر خواهد بود. فرض كنيد يك ضلع كاشي فشردگي زياد و ضلع مقابلش فشردگي كم دارد در ضلعي كه فشردگي زياد داريم انقباض حين پخت كم خواهد بود و زواياي مقابل آن از 90درجه كمتر خواهد بود. در ضلعي كه فشردگي كمتري داريم انقباض بيشتر بوده و زواياي مجاور آن از 90درجه بزرگتر خواهد بود يعني اگر شكل قطعه پس از پخت به صورت ABCD باشد در ضلع AB فشردگي بيشتر است و در ضلع CD فشردگي كمتر خواهد بود. همينطور يك عامل ديگر اينكه دراور حركت رفت و برگشتي دارد وقتي سرعت حركت دراور زياد مي شود به يك ضلع( پيشوني قالب) خوراك زيادي نمي رسد و احتمال بروز عيب squerness افزايش مي يابد. تراز نبودن دراور و پانچ قالب باعث عدم فشردگي يكنواخت در داخل قالب مي شود چون نقاطي كه پانچ مثلاً روي آن كج است فشردگي بيشتر و نقاط مقابل به آن فشردگي كمتر خواهد داشت پس اگر سطح پانچ تراز نباشد اضلاع كناري (نه جلويي و عقبي) يعني BC و AD فشردگي يكنواخت نداشته اين بار اختلاف انقباض در ضلع سمت راست و چپ داريم.

مثلاً ضخامت گرانول در ضلع AD بيشتر بوده است لذا فشردگي بيشتر بوده است و انقباض حين پخت كمتر بوده است. عيب عدم قائمه بودن مي تواند در كوره نيز ناشي از اختلاف دماي ديواره چپ و راست كوره ايجاد شود. آن سمتي از كاشي كه حرارت بيشتري ديده است اصولاً (نه هميشه) انقباض بيشتري خواهد داشت. لازم به ذكر است كه رطوبت خروجي از اسپري بايستي 2-1% بيش از مقدار مورد نياز پرس باشد.

لطفاً برای بهبود ویلاگ نظرات و پیشنهادات و سوالات خود را در قسمت نظرهای وبلاگ یا ایمیل اینجانب ارائه دهید. متشکرم