فایل ورد کامل مقاله سرامیک؛ بررسی علمی ویژگیها، فناوری تولید و کاربردهای صنعتی و هنری این ماده
توجه : به همراه فایل word این محصول فایل پاورپوینت (PowerPoint) و اسلاید های آن به صورت هدیه ارائه خواهد شد
فایل ورد کامل مقاله سرامیک؛ بررسی علمی ویژگیها، فناوری تولید و کاربردهای صنعتی و هنری این ماده دارای ۷۲ صفحه می باشد و دارای تنظیمات در microsoft word می باشد و آماده پرینت یا چاپ است
فایل ورد فایل ورد کامل مقاله سرامیک؛ بررسی علمی ویژگیها، فناوری تولید و کاربردهای صنعتی و هنری این ماده کاملا فرمت بندی و تنظیم شده در استاندارد دانشگاه و مراکز دولتی می باشد.
توجه : در صورت مشاهده بهم ریختگی احتمالی در متون زیر ،دلیل ان کپی کردن این مطالب از داخل فایل ورد می باشد و در فایل اصلی فایل ورد کامل مقاله سرامیک؛ بررسی علمی ویژگیها، فناوری تولید و کاربردهای صنعتی و هنری این ماده،به هیچ وجه بهم ریختگی وجود ندارد
بخشی از متن فایل ورد کامل مقاله سرامیک؛ بررسی علمی ویژگیها، فناوری تولید و کاربردهای صنعتی و هنری این ماده :
سرامیک
به مواد معمولا جامدی که بخش عمده تشکیلدهنده آنها غیرفلزی و غیرآلی باشد را سرامیک میگویند. این تعریف نه تنها سفالینهها، پرسلان (چینی)، دیرگدازها، محصولات رسی سازهای، سایندهها، سیمان و شیشه را در بر میگیرد بلکه شامل آهنرباهای سرامیکی، لعابها،
فروالکتریکها، شیشه، سرامیکها و سوختهای هستهای و ; نیز شامل میشود از نظر ساختار شیمیایی همه موادی که از مخلوط خاک رس و ماسه و فلدسپار در دمای بالا بدست میآیند و با توده شیشه مانندی انسجام یافته و بسیار سخت و حل نشدنی در حلالها و تقریبا گدازناپذیرند سرامیک نامیده میشود.
تاریخچه:
برخیها آغاز استفاده و ساخت سرامیک را حدود ۷۰۰۰ سال ق- م میدانند در حالی که برخی دیگر قدمت آنرا تا ۱۵۰۰۰ سال ق.م نیز دانستهاند- ولی در کل اکثریت تاریخ نگاران بر ۱۰۰۰۰ سال ق.م اتفاق نظر دارند که بدیهی است این تاریخ مربوط به سرامیکهای سنتی است. واژه سرامیک از واژه یونانی کراموس به معنی سفال یا شیء پخته شده است. از آنجاییکه قدیمیترین بدنههای رسی در حدود ۲۲۰۰۰ سال قبل از میلاد شناسایی شدهاند سرامیک را هنری است که شروع آن در گذشتهای بسیار دور شاید قبل از اختراع خط رقم خورده ولی در حال حاضر این هنر فناوری جدیدی تلقی میشود.
مقدمه:
چند سالی است لغت سرامیک در ایران و بین طبقات مختلف مردم شایع و رایج و روز به روز استعمال آن بیشتر میشود و آن را بیشتر میشنویم «سرامیک» به معنای خاص که فقط به یک فن مربوط میباشد در مجامع صاحب صلاحیت دنیا مورد قبول قرار نگرفته است. در سال ۱۹۲۰ در کنگرهای که تشکیل شده بود این لغت برای تمام لوازم و موادی که از سیلیکاتها ساخته و حرارت داده میشود انتخاب گردید. ریشه آن از یونانی و به معنای پخته شده میباشد ولی ریشه
قدیمیتر آن در زبان سانسکریت معنای چیزهای پخته شده را دارد. به هر تقدیر سرامیک امروز به تمام صنایعی اطلاق میگردد که به نحوی از انحاء با مواد اولیه سیلیکاتی ساخته و سپس در درجات حرارت معین پخته و محکم گردیده باشد و معنی عام دارد. چینی – شیشه – بلور- سفال، آجرهای نسوز و معمولی، کاشی و بسیاری دیگر از صنایع سیلیکات هم جزء فن سرامیک محسوب میگردد. بطوریکه محاسبه کردهاند یک سوم صنایع موجود دنیا را صنایع سرامیک تشکیل میدهد. از جمله رشتههای سرامیک تهیه و پرداخت اشیاء هنری از خاک و سنگ میباشد که اقویم به ن
میتوان گفت به محصولاتی که بوسیله مواد معدنی بهر روشی شکل داده شده و با پختن آن بدست میآید سرامیک میگویند. همان طور که گفته شد ماده اولیه سرامیک گل رس بوده ضمنا نام کلی هر گونه اشیایی که مواد اولیهاش از گل رس بوده بوسیله دست، قالب یا چرخ خراطی شکل داده شده و در کوزه پخته شده باشد سرامیک گفته میشود. تاریخچه سرامیک با پیدایش آتش بوسیله انسانها شروع شده است برای حمل و نگهداری ان و بخاطر اجبار در ساخت ظروف سرامیک بوجود آمده است. سرامیک در طول صدها سال در ساخت ظروف مورد استفاده قرار گرفته، هم در اعصار قدیم و هم امروزه یکی از ادوات ضروری است که در تولید آجر ساختمان مورد استفاده قرار میگیرد. سرامیک، چینی خاک، در نتیجه صخرههای گرانیت andogen با ریزریز شدن در اثر سائیدگی بوسیله طبیعت بوجود میآیند. هر نوع خاک برای توید سرامیک مناسب نیست خاک مناسب برای استفاده گل رس است. گل رس ماده اصلی دنیاست – گل رس بعلت خصوصیات پلاستیکی به شکلهای گوناگونی در میآیند و اشکال خود را در حین پختن حفظ و دارای مقاومت زیادی است.
صنعت سرامیک از قدیمیترین صنایع دنیا محسوب میشود. زمانیکه گل رس با آب مخلوط میشود چون دارای خصوصیات پلاستیکی است به آسانی به یک خمیر قابل انعطاف تبدیل میگردد و این ماده بعد از پخته شدن نیز سفت و سالم و دارای یک سری خصوصیات غیرمتغیر است که در تولید هنر دیگهای گلی کاربرد دارد. در آناتولی به سبب اینکه محل تمدنهای مختلف بوده و در نتیجه
حفاریهای باستانشناسی که روشنی بخش تاریخ میباشد دیده شده است در آناتولی نمونههای بسیار قدیمی سرامیک برای اولین بار مربوط به دوران سنگی بوده که ظروف سرامیک بنامهای حاجی لار، چاتال هویوک، بیجه سلطان، دمیرجی هویوک و غیره میباشد که در نتیجه حفاریهای باستانشناسی پیدا شده است. این آثار علاوه بر آثار تزئینی به سبب داشتن شکلهای متعدد نیز مورد توجه است و ۳۵۰۰ سال قبل از میلاد در دوران کالکالیتیکها، ۱۰۰۰-۲۵۰۰ سال قبل از میلاد
قوم باستانی ساکن در آناتولی در قرن ۱۱ و ۱۳ بعد از میلاد یعنی سلجوقیان و در قرن ۱۰ میلادی عثمانیهایی که به آناتولی آمدهاند و فرهنگ سرامیک باقی مانده از دوران سلجوقی را ادامه داده در قرن ۱۵ میلادی سرامیک با خصوصیات منحصر بفرد خویش را بوجود آورده و همهشان نمونههای زیبایی را یکی پس از دیگری از خود بجای گذاشتهاند. هنر سرامیک آناتولی که منابع اولیه خود را از سرامیک ترک خارج از آناتولی اخذ نموده در دوران عثمانی یک توسعه منحصر بفرد از خود نشان داده بدین ترتیب آثار ترجیحی و صادراتی آن مورد استقبال قرار گرفته است. دوات، شکردان، فنجان،
کاسه، آفتابه، کتری، ابریق، کوزه، تنگ آب، سبو، قدح، قندیل، فانوس اجام، گلدان، لیوان آبخوری، گلابدان، بخوردان، و غیره با متر خاص و با خمیر سفید ساخته شده است. گل رسی که در تولید ظروف و اشیا سرامیکی مورد استفاده قرار خواهد گرفت با توجه به نوع ظروف تولیدی برای اینکه در دستگاههای مخلوط کن و خیس کن شکل حقیقی خود را پیدا کند سعی میشود با اضافه کردن مقدار آب معین و ضروری خمیری یکنواخت و هموژن بدست بیاید. ظروف و اشیا سرامیکی به روش دستی، قالبی، پرس کردن، دوران، فیلاژ یا با متر اتراژ و ریخته به شکل مختلف درآیند.
نقش اجرای سه گانه در سرامیک:
خاک رس: موجب نرمی و انعطاف و تشکیل ذرات بلوری سرامیک میشود.
ماسه: ویژگی چین خوردن پس از خشک و گرم شدن و تشکیل ذرات بلوری سرامیک را کاهش میدهد.
فلدسپار: در کاهش دادن دمای پخت و تشکیل توده شیشهای و چسبانندهی ذرات بلوری سرامیک موثر است.
تجزیه شیمیایی
دانستن ترکیب شیمیایی مواد اولیه سرامیکی به عنوان اساسیترین نیاز در فرمولبندی صحیح ساختار بدنههای سرامیکی مطرح بوده و به علاوه در صورتی که تجزیه شیمیایی یک روش معمول و جاری در آزمایشگاههای سرامیک باشد میتوان از آن به عنوان وسیلهای جهت کنترل کیفیت مواد خام و اولیه مورد استفاده قرار داد و از نقطهنظر یکنواختی و ثبات ترکیب شیمیایی از آن بهره جست.
بایستی توجه داشت که تجزیه شیمیایی مواد به دو طریق روشهای کلاسیک و سنتی و روشهای مدرن و دستگاهی صورت میپذیرد. گروه اخیر به دلیل دقت و صحت جوابهای حاصله و همچنین سرعت بیشتر و نیاز به زمان کمتر امروزه در سطح وسیعتری مورد استفاده قرار میگیرد. البته بهرهگیری از تکنیکهای تجزیه پیشرفته نیاز به صرف هزینه بیشتر، چه از نقطهنظر قیمت دستگاهها و چه از نظر هزینه تربیت نیروهای متخصص دارد ولی با این حال کارخانجات سرامیک مجبور به تقبل
این هزینهها بوده تا بدین ترتیب بتوانند جوابهای دقیقتری را در حدقل زمان ممکن به دست آورند.
در زیر عمدهترین روشهای تجزیه شیمیایی که به طور معمول در آزمایشگاههای سرامیک به کار گرفته میشوند به طور خلاصه شرح داده شدهاند. جزئیات بیشتر این روشها در ارتباط و متناسب با نیازها و کاربردهای خاص آنها میباشد.
تجزیه شیمیایی خشک:
در این روش نمونههای متفاوتی از ماده مورد آزمون به صورت جامد در یک دستگاه فلوئورسانس اشعه X طیف نگاری میشوند.
اساس کار دستگاه فوق بر این خاصیت استوار است که وقتی یک دسته اشعه X (که پرتوهایی ب
ا طول موج پائین بوه و به عنوان مثال مقدار آن برای مس برابر با ۵۴/۱ میباشد) به سطح یک ماده برخورد مینماید، بر اثر برخورد اتمهای نمونه تحریک شده و شروع به انتشار و ساطع نمودن الکترون از خود میکنند. این انتشار به صورت تصادفی و یا پیوسته و مستمر بوده، بلکه متناسب با مشخصات خاص اتمهای منفرد ماده موردنظر در فواصل زمانی خاص میباشند، لذا هر ماده خاص در طیف نشری خود دارای پیکهایی مخصوص به خود بوده و با استفاده از آنها میتوان نمونه را از نقطهنظر کیفی مورد آزمایش قرار داد. علاوه بر آن در صورتی که از قبل منحنیهای استانداردی نیز تهیه شده باشند، نمونهها را از نقطهنظر کمی نیز میتوان مورد تجزیه و تحلیل قرار داد.
تجزیه شیمیایی تر
نظر به آنکه عناصر منفرد را تنها در محلولهای آبی میتوان تعیین و شناسایی نمود، لذا روش تجزیه شیمیایی تر کاملا شناخته شده میباشد.
در تجزیه شیمیایی تر به منظور تلاشی ساختمان بلورین مواد از دو روش متفاوت اسیدی و قلیایی استفاده میشود.
الف: روش قلیایی
در این روش امکان تعیین اکسیدهای زیر (بر حسب درصد) میسر میباشد:
واکنشگر مورد استفاده مخلوطی از کربناتهای سدیم ( ) و پتاسیم ( ) (به عنوان مواد گدازآور بسیار فعال) میباشد که جهت شکستن ساختمان بلورین نمونهها به کار گرفته میشود.
ب: روش اسیدی
در این روش ابتدا نمونه خشک مورد آزمون توسط محلول داغ اسیدنیتریک ( ) و اسید فلوئوریدریک (HF) حل شده و بر اثر آن محلولی حاصل میگردد که به راحتی میتوان از طریق طیف نگاری جذب اتمی خصوصیات آن را تعیین نمود.
این تکنیک با بهرهگیری از منحنیهای درجهبندی صورت گرفته و نیاز به آن دارد که محلول در معرض یک شعله با درجه حرارت بالا قرار گیرد.
منحنیهای درجهبندی با استفاده از محلولهای حاوی غلظتهای معلوم از عناصر منفرد موردنظر تهیه میگردند. با روش اسیدی میتوان میزان اکسیدهای زیر (بر حسب درصد) را تعیین نمود:
خواص فیزیکی – سرامیکی
به منظور تعیین خواص فیزیکی و سرامیکی، بایستی روند اجرایی زیر جهت آمادهسازی نمونهها صورت پذیرد:
– سایش تر در یک آسیاب
– عبور دادن دوغاب از یک الک ۱۰۰۰ (چشمه / سانتیمتر مربع)
– خشک کردن محلول معلق حاصله (شامل آب و ذرات نمونه)
– خردایش و از هم پاشی ماده خشک شده به وسیله آسیاب چکشی
– مرطوب کردن پودر و عبور آن از یک الک ۹۰ (چشمه/سانتیمتر مربع)
– فشرده نمودن پودر مرطوب شده با استفاده از یک پرس هیدرولیک چهار تن آزمایشگاهی و با فشار مخصوص ۳۰۰ (کیلوگرم/سانتیمتر مربع)
بعد از آماده شدن نمونهها، آزمایشات زیر بر روی آنها صورت میگیرد:
انبساط بعد از پرس
ابتدا یکی از ابعاد نمونه ( ) به وسیله یک اندازهگیر با دقت یک صدم واحد اندازهگیری میشود. اکنون تفاضل دو مقدار و طول ضلع مشابه در قالب پرس ( ) تقسیم بر ضربدر ۱۰۰ برابر با درصد انبساط بعد از پرس (E%) خواهد بود. به عبارت دیگر:
مقاومت مکانیکی در برابر تنش خمشی
به منظور تعیین مقدار بار شکست نمونه در مقابل تنش خمشی (بر حسب کیلوگرم/سانتیمترمربع) از دستگاهی ویژه استفاده میگردد. نمونههای موردنیاز جهت این دستگاه دارای ابعاد ۱۰ ۵ سانتیمتر مربع بوده و از رابطه زیر مقدار بار شکست آنها تعیین میگردد.
CRF= مقدار بار شکست (بر حسب کیلوگرم/سانتیمترمربع)
Rd= مقدار خوانده شده توسط دستگاه (بر حسب کیلوگرم نیرو ( )
L= فاصله بین دو تیغه نگاهدارنده نمونه در دستگاه (بر حسب سانتیمتر)
h= ضخامت نمونه (بر حسب سانتیمتر)
b = عرض نمونه، متناظر با سطح مقطع شکست (بر حسب سانتیمتر)
در این مرحله نمونهها درون یک خشک کن آزمایشگاهی تحت دمای ۱۱۰ و تا رسیدن به وزن ثابت حرارت داده شده و سپس آزمایشات و محاسبات زیر بر روی آنها صورت میپذیرد:
انقباض خشک
یکی از ابعاد نمونه بلافاصله بعد از پرس ( ) و بعد از خشک کن ( ) به وسیله یک اندازهگیر با دقت یک صدم واحد اندازهگیری میشود. تفاضل مقادیر و تقسیم بر ضربدر ۱۰۰، درصد انقباض خشک (R%) را تعیین میکند. به عبارت دیگر:
مقاومت مکانیکی خشک در برابر تنش خمشی
در این حالت بر روی نمونههای خشک نظیر روند ذکر شده عمل میگردد.
نمونههای خشک شده در مرحله قبل، درون یک کوره الکتریکی مافلی (در دامنههای حرارتی متفاوت ۱۰۶۰ تا ۱۱۲۰) و همچنین در یک کوره مرحله به مرحله پیوسته با دوره پخت یک ساعت و در درجه حرارتهای ۱۰۰۰، ۱۱۵۰، ۱۲۰۰ پخت داده میشوند. بعد از تهیه نمونههای پخته شده آزمایشات زیر روی آنها انجام میشود:
افت اشتعال
ابتدا نمونه پخته شده در دمای ۱۰۶۰ وزن میگردد ( ). تفاضل مقدار از وزن همان قطعه بعد از خشک کن ( ) تقسیم بر ضربدر ۱۰۰ برابر با درصد افت وزنی حاصل از اشتغال (PF%) میباشد. به عبارت دیگر:
رنگ و فرم ظاهری سطح
در درجه حرارتهای پخت مختلف رنگ بدنههای حاصل نیز متفاوت خواهد بود و علاوه بر آن عیوبی نظیر وجود ناخالصیها، حفرههای سوزنی، کراترینگ یا گودی و غیره خود را در این شرایط در سطح بدنه نمایان میسازند.
انقباض پخت
ابتدا طول بعد از پخت یکی از ابعاد نمونه ( ) اندازهگیری شده و سپس با توجه به طول همان بعد در قالب ( ) میزان درصد انقباض پخت با استفاده از رابطه زیر تعیین میگردد:
در این رابطه RF% مبین درصد انقباض پخت میباشد.
جذب آب:
ابتدا نمونههای پخته شده در دماهای متفاوت وزن شده ( ) و سپس درون یک ظرف آب که بر روی یک چراغ بونزن قرار گرفته، به مدت سه ساعت جوشانده میشوند. بعد از گرفتن آب اضافی قطعات توسط یک پارچه مرطوب، نمونهها مجددا وزن میگردند. ( ). تفاضل دو مقدار و تقسیم بر وزن اولیه ضربدر ۱۰۰ میزان درصد جذب آب (A%) را بیان میدارد. به عبارت دیگر:
بعد از تعیین و محاسبه مشخصات فوقالذکر، مقادیر آنها بر روی برگههای اطلاعات فنی مخصوص مواد پلاستیک و نیمه پلاستیک ثبت میگردند.
مراحل تهیه سرامیک:
۱- خشک کردن
۱-۱) مکانیزم انتقال حرارت
۱-۱-۱) خشک کردن از طریق هدایت
۱-۱-۲) خشک کردن از طریق جابجایی
۲-۱) دستهبندی مواد خشک شونده
۳-۱) پارامترهای موثر در خشک کردن
۴-۱) گروههای مختلف آب
۵-۱) خشک کردن بدنه خام
۱-۵-۱) شدت خشک شدن بر حسب دانهبندی مواد و درصد رطوبت
۲-۵-۱) انقباض تر به خشک
۲- پخت بدنه
۱-۲) پختن یا رنینترینگ
طرز تهیه سرامیک
مشخصه ویژه مواد جامد در این است که برای خارج کردن رطوبت همراه آنها، ابتدا آن را به غبار تبدیل نموده و سپس به راحتی آب را از مواد جامد جدا میسازند در شرایط عادی از حرارت به عنوان منبع انرژی برای تبخیر مایع استفاده میشود.
مکانیزمهای انتقال حرارت:
مکانیزم انتقال حرارت در خشک کنها، اکثرا جابجایی و یا رطوبت میباشد اگر چه تقریبا و تمام خشککنها بخشی از حرارت از طریق تشعشع انتقال مییابد، ولی این مکانیزم بندرت عامل اصلی انتقال حرارت است. این امر ناشی از این واقعیت است وسایلی که برای انتقال حرارت به طریق جابجایی یا هدایت بکار برده میشوند به طور طبیعی امکان خارج کردن غبار را فراهم میآورند در حالیکه در انتقال حرارت به طریق تشعشع که نیازی به این وسایل نیست امکان خارج کردن همزمان بخار آب از سیستم وجود ندارد به همین علت انتقال حرارت تشعشعی در بیشتر موارد عامل اصلی نیست پس میتوان آن را به صورت جزء اصلاحی مکانیزم جابجایی و یا رطوبت در نظر گرفت.
خشک کردن از طریق هدایت:
خشک کردن از طریق هدایت با خشک کردن از طریق جابجایی اندکی تفاوت دارد. در حالت هدایت، مواد جامد مرطوب در محفظهای که از بیرون حرارت داده میشود، قرار داده شده و بخاریهای حاصله از اگزوزی که در نظر گرفته شده، خارج میشوند. معمولا فشار محفظه را پایین نگه میدارند تا نیروی محرکه حرارتی افزایش یابد. در حالت جابهجایی، گاز داغ بر روی سطح مواد جامد مرطوب دمیده و در نتیجه منبع حرارتی تامین و نیز امکان خارج نمودن غبار فراهم میشود در مدتی که عمل خشک کن در یک خشک کن هدایتی صورت میگیرد، شدت خشککن معمولا به طور یکنواخت
کاهش مییابد که این امر ناشی از کاهش انتقال حرارت از سطح قطعه خشک به عمق مواد جامد در حال خشک شدن میباشد. زیرا یکی از عوامل اصلی انتقال حرارت، آب موجود در خمیر بدنه بوده که به مرور در حال خارج شدن میباشد شدت خشک شدن در یک خشک کن هدایتی به سرعت انتقال جرم بستگی چندانی ندارد بلکه به سرعت تبخیر مایع و حرکت از داخل ماده به سطح بستگی دارد.
خشک کردن از طریق جابجایی:
ضریب انتقال حرارت در مجموع بالا بوده و در طول پروسس خشک کردن تغییر زیادی نمیکند. محدودیت شدت خشک شدن در این حالت تا حدود زیادی ناشی از ضریب انتقال جرم است. این امر در دو مرحله متفاوت، خشک شدن موسوم به «خشک شدن با شدت ثابت» و «خشک شدن با شدت نزولی» ظاهر میگردد. در خشک شدن با شدت ثابت، زمان عملیات به وسیله انتقال حرارت، مواد کنترل میشود. زیرا خشک شدن قطعات مانند تبخیر آب از سطح آزاد دریا بوده و قطعات با مطلوبیت بالا دارای ضریب هدایت حرارتی بسیار بزرگی هستند و روند آن قابل پیشبینی بوده که کم و بیش مستقل از کیفیت مواد عمل میکند.
در خشک شدن با شدت نزولی عملیات به وسیله انتقال جرم آب از عمق قطعه به سطح محدود شده و به خواص مواد در حال خشک شدن بستگی دارد و روند آن قابل پیشبینی نیست.
دستهبندی مواد خشک شونده:
در صنایع، مواد خشک شونده را میتوان به صورت زیر دستهبندی نمود:
الف) بلورهای مواد آلی یا معدنی و مواد دانهای شکل (معمولا در مخلوطها) که غالبا بزرگتر از یک میلیمتر هستند.
ب) مواد جامد متخلخل نظیر بدنههای سرامیکی و ذرات لاستیک مصنوعی
ج) خمیرها و مواد گلی شکل حاصل از فیلتر پرسها و سانتریفوژها
د) پودرهای سیال که معمولا کوچکتر از ۲۰۰ میکرون بوده که در حالت مربوط بطور نسبی سیال و در حالت خشک همچون گردوغبارند.
هـ) مایعات غلیظ که بدون جدا کردن مواد جامد مرطوب بایستی خشک شوند.
و) مایعاتی نظیر محلولهای حاصل از استخراج، امولسیونها و تعدادی از محلولهای دیگر.
پارامترهای مؤثر در خشک کردن:
۱) انتقال حرارت ۲) محیط خشک کن
۳) خواص فیزیکی سیستمهای جامد ۴) خواص مواد جامد
گروههای مختلف آب:
در این قسمت به گروههای مختلف آب بر اساس نقش و وظایف مختلف آنها که در ساختمان بدنه خام تقسیمبندی شدهاند، اشاره میگردد که به طور خلاصه عبارتند از: «آب پیوندی» (Bonded- water) – «آب خلل و فرج» (por-water) «آب پلاستیسیته» (plasticity-water)
خشک شدن بدنه خام:
خشک شدن یک بدنه خام در ارتباط با هوای محیط اطراف، با تبخیر آب از سطح آن آغاز میگردد. مانند تبخیر آب از داخل نعلبکی در فضای اتاق یا تبخیر آب از سطح آزاد اقیانوس. همچنان که آب در سطح فرآورده تبخیر میشود. آبهای موجود در لایههای داخلی به سطح آمده و جانشین آب تبخیر شده میگردند. همزمان با تبخیر آب، ذرات بدنه خام نیز به یکدیگر نزدیک میشوند. این روند همچنان ادامه مییابد تا اینکه ذرات همراه با لایه آبی که سطح آنها را پوشانده (آب خلل و فرج) تا حد تماس با یکدیگر نزدیک شده و نهایتا آبهای باقیمانده در محل خود حبس شده و قادر به حرکت به طرف لایه سطحی نخواهند بود.
شدت خشک شدن بر حسب دانهبندی مواد و درصد رطوبت:
هر خانم خانهداری نیز از این موضوع اطلاع دارد که لباسها در محیط گرم و خشک و متحرک در مقایسه با محیط سرد و مرطوب و بدون تحرک سریعتر خشک میشود. به دلیل خشک شدن توام بدنه خام و قالب گچی و افزایش رطوبت نسبی محیط، این شرایط خاص به بدنه خام نیز در اکثر اوقات تحویل میشود. به ظاهر حساسیت قالب گچی، درجه حرارت خشک کن از ۴۵ تا ۵۰ درجه بیشتر نشود. اشاره شد که به طور کلی مقدار، نوع و دانهبندی رسی موجود (همان عواملی که در
پلاسیتسیته و استحکام خشک میشوند) و به عبارت دیگر ترکیب بدنه خام تاثیر عمیقی در خشک شدن فرآوردهها دارد. بدیهی است در بدنههایی که دارای مقادیر زیادی رسی بوده و یا در ترکیب آنها، رسیها بسیار پلاستیک با دانهبندی ریزدانه بکار رفته باشد، دارای مقادیر زیادی ذرات کلوئیدی و کوچک هستند بنابراین مسیر حرکت آب از لایههای داخلی به لایههای سطحی بسیار طولانی و پیچیده بوده (بخصوص در قطعات بزرگ و ضخیم) بنابراین سرعت تبخیر آب بسیار کم خواهد بود. باید
توجه داشت که در چنین شرایطی زمان زیادی به قطع جهت کاهش مقدار رطوبت تا نقطه بحرانی داده شود. در غیر این صورت عمل خشک شدن به طور یکنواخت صورت نگرفته و در نتیجه انقباض متفاوت در نقاط مختلف و نهایتا تجمع تنش، قطع تغییر شکل داده و یا ترک خواهد خورد. ترکیب بدنه خام صرفا در سرعت تبخیر و خشک شدن فرآوردهها مؤثر نبوده بلکه در مقدار انقباض تر به خشک نیز تاثیر دارد. چنانچه اشاره شد هب عنوان یک قانون کلی مقدار زیادتر و دانهبندی ریزتر رسی (مانند پلاستیسیته و استحکام خشک) به معنی انقباض تر به خشک بیشتر است عموما به دلیل جذب آب بیشتر بدیهی است که نوع رسی مصنوعی نیز در این مورد موثر است در هر صورت باید نتیجهگیری کرد که در بدنه با پلاستیسیته بالاتر به دلیل انقباض بیشتر، احتمال بیشتری جهت وقوع ترک وجود دارد (در مقایسه با بدنه دارای پلاستیسیته کمتر و در نتیجه انقباض کمتر) در کل با کشیدن پلاستیک بر روی قسمتهای بسیار حساس، سرعت خشک شدن را کاهش میدهند.
انقباض تر به خشک:
در تولید فرآوردههای سرامیکی و از جمله سرامیکهای ظریف، مهمترین وظیفه آب در بدنه ایجاد مادهای مناسب (پودر، خمیر و یا دوغاب) جهت شکل دادن است. بعد از شکل یافتن فرآوردهها آب وظیفه خود را انجام داده و باید از فرآورده یا بدنه خامه خارج شود. عمل خشک شدن عبارت است از خروج آب به وسیله تبخیر (از بدنه خام) بدیهی است که خروج آب به معنای کاهش حجم و یا
ایجاد فرآورده خام میباشد اصطلاحا به کاهش ابعاد فرآوردههای سرامیکی در این مرحله از تولید «انقباض خشک» و یا به صورت دقیقتر «انقباض تر به خشک» گفته میشود. انقباض همواره عامل ایجاد تنش و در نتیجه احتمال تغییر شکل و وقوع ترک در بدنه میباشد.
از طرف دیگر انقباض زیاد باعث ایجاد تغییراتی در ابعاد قطعه گردیده و بنابراین در مواردی که ابعاد بسیار دقیقی برای یک قطعه موردنیاز است انقباض تا حد امکان باید کاهش داده شود احتمال بروز چنین خطراتی، به طور کلی باعث شده است که مرحله خشک شدن در صنعت سرامیک به عنوان یکی از خطرناکترین مراحل تولید معرفی گردد. ولی با این همه اگر چه مقدار زیاد انقباض تر به خشک مسئلهساز است ولی مقدار کم آن همیشه موردنیاز و مطلوب بوده چرا که باعث سهولت در خروج فراورده شکل یافته از قالب میگردد.
پخت بدنه
پختن یا زینترینگ:
زینترینگ عبارت است از فرایندی شیمیایی – فیزیکی که در طی آن در اثر تاثیر فاکتورهای مختلفی نظیر دما- فشار مقطع مورد نظر به جامد پلی کریستال تبدیل شده و به استحکام میرسد بعبارت دقیقتر زینترینگ پیوستن و محکم شدن پودرهای سرامیکی در اثر فرایند واکنش حالت جامد (فقط شیمیایی) درجه حرارتی پایینتر از دمائی که برای تشکیل فاز مذاب لازم است میباشد. بنابراین از نظر ترمودینامیکی فرایند زینترینگ یک استحاله برگشتناپذیر است که در آن انرژی آزاد به لحاظ کاهش مساحت سطح کاهش مییابد. در بحث عمومی ترمودینامیکی، حالت جامد حالت سیلان و حرکت نداشته و میگویند که مراکز و پودرها نسبت به همدیگر در مقطع مربوط (در اثر فرایند متراکم شدن) ثابت میماند و پل ایجاد شده در بین آنها تغییر نخواهد کرد.
عیوب بدنه
تاب برداشتن بدنه:
یکی از عوامل عمده برای تاب برداشتن حین پخت، اختلاف دانسیته در بدنه خام است. دلایل بسیاری برای اختلاف در میزان تخلخل بدنه خام (در نتیجه دانسیته) وجود دارد. بنابراین در قسمتهایی از بدنه در حالت خام که دارای دانسیته کمتری میباشند یعنی تخلخل بالاتری دارند، انقباض بیشتری نسبت به قسمتهایی که دارای دانسیته بالاتری در حالت خام هستند، رخ میدهد.
گرادیان دمائی:
منبع دیگر تاب برداشتن در فرآیند پخت، وجود گرادیان دمایی است. اگر بدنه روی صفحه مسطحی گذاشته شود و از سمت بالا گرم شود، اختلاف دمایی مابین بالا و پایین قطعه بوجود میآید که ممکن است باعث انقباض بیشتری در بالای قطعه نسبت به پایین آن شده و موجب تاب برداشتن شود.
جهتگیری ترجیحی ذرات صفحهای رسی:
منبع دیگر برای تاب برداشتن پخت، آرایش ترجیحی (جهتگیری ترجیحی) ذرات صفحهای رسی حین فرایند شکل دادن است. این عامل موجب میشود که انقباض خشک و پخت به جهت شکلدهی بستگی پیدا کند.
نیروی اصطکاک بین بدنه و ستر:
یکی دیگر از عواملی که در تاب برداشتن قطعه حین پخت تأثیر دارد، نیروی اصطکاک بین بدنه و ستر است. بدین معنا که سطح زیری از سطح بالایی کمتر انقباض پیدا میکند. در این نوع طراحی بدنه بایستی طوری طراحی شود که شکل نهایی پس از انقباض، مستطیل شکل شود و مشکلات بوجود آمده به وس
یله اختلاف انقباض پخت و کجی و تاب برداشتن قطعه را میتوان به سه طریق حذف نمود:
۱- تغییر دادن روش فرمدهی، برای به حداقل رساندن عوامل تاب برداشتن.
۲- طراحی شکل به طریقهای باشد که تاب برداشتن را جبران کند.
۳- بکارگیری روشهای چیدن محصولات که اثرات تاب برداشتن را حین پخت به حداقل میرساند.
- لینک دانلود فایل بلافاصله بعد از پرداخت وجه به نمایش در خواهد آمد.
- همچنین لینک دانلود به ایمیل شما ارسال خواهد شد به همین دلیل ایمیل خود را به دقت وارد نمایید.
- ممکن است ایمیل ارسالی به پوشه اسپم یا Bulk ایمیل شما ارسال شده باشد.
- در صورتی که به هر دلیلی موفق به دانلود فایل مورد نظر نشدید با ما تماس بگیرید.
یزد دانلود |
دانلود فایل علمی 