مترجم: حبیب الله علیخانی
منبع:راسخون
منبع:راسخون
مواد اولیه
یک گستره ی وسیع از مواد اولیه در صنعت سرامیک مورد استفاده قرار می گیرد. علت استفاده از مواد اولیه متنوع، وجود تنوع در محصولات سرامیکی است. در این صنعت، مواد طبیعی و مصنوعی مورد استفاده قرار می گیرد.فرمولاسیون یا بدنه ی سرامیک های رسی ممکن است شامل یک یا چند رس باشد. این رس با مینرال های اصلاح کننده مخلوط می شود که اصطلاحا به این مینرال های اصلاح کننده، مواد غیر پلاستیک می گویند. پودر کوارتز و فلدسپار از جمله ی این مواد غیر پلاستیک هستند.
مینرال های رسی متداول (رس های پلاستیک)، سیلیکات های آلومینیوم هیدراته هستند که از هوازدگی سنگ های دیگر ایجاد شده اند. در بیشتر مینرال های رسی، دو واحد ساختاری، وجود دارد. یکی صفحات سیلیسی که از تتراهدرال های SiO_4 تشکیل شده اند و دیگر واحد ساختاری، آلومینیوم هیدروکسیدها یا صفحات ژیپسی هستند. این صفحات ژیپسی از اکتاهدرال های Al(OH)_6 تشکیل شده اند. این صفحات اکتاهدرالی به صورت متراکم با صفحات سیلیسی ترکیب می شوند و مینرال های رسی را تشکیل می دهند.
گونه های مینرالی مختلفی وجود دارد اما مهم ترین آنها، کائولینیت، مونت موری لونیت و هالوسیت هستند.
محصولات سرامیکی پیشرفته که تنها شامل بخش اندکی رس هستند و یا حتی در آنها رس استفاده نشده است، عبارتند از اکسیدها، کاربیدها، نیتریدها و بوریدهای آلومینیوم، منیزیم، منگنز، نیکل، سیلیسیم، تیتانیوم، تنگستن، زیرکونیوم و برخی از یون های فلزی دیگر. مثال های نمونه وار عبارتست از آلومینا، منیزیا، سیلیسیم کاربید، تیتانیوم نیترید و کاربید تنگستن.
رس ها یا مواد رس دار اغلب برای تولید آجر، کاشی های سقفی و لوله های رسی مورد استفاده قرار می گیرد. افزودنی های آلی (خاک اره، مواد چسبنده ی کاغذی، پلی استایرن) یا عوامل کمکی غیر آلی مانند سنگ چخماق یا پرلیت می تواند به بدنه ی سرامیکی اضافه شود تا بوسیله ی آنها، حجم تخلخل بالاتری حاصل شود. در صنایع آجرهای نما و سفال های پشت بام، اکسیدهای فلزی مانند MnO_2، TiO_2، 〖Fe〗_2 O_3، کرومیت ها و مینرال هایی مانند کلسیم کربنات، دولومیت می تواند به این مواد اضافه شود تا رنگ مناسبی در بدنه ایجاد گردد و تخلخل نهایی بدنه بهبود یابد. باریم کربنات می تواند برای کاهش شوره زنی در این بدنه ها، مورد استفاده قرار گیرد. یک چنین افزودنی هایی دقیقا قبل از فرایند شکل دهی این بدنه ها و یا در طی آماده سازی مواد اولیه، به این بدنه ها افزوده می شود.
محصولات دیرگداز شامل رس ها، شاموت (رس های پلاستیک خام که به صورت کلسینه و خرد شده مورد استفاده قرار می گیرند)، سنگ های طبیعی خاصی مانند کوارتز، دولومیت، بوکسیت و منیزیت و همچنین مواد مصنوعی اشاره شده در بالا مانند کوراندوم، سیلسیم کاربید و یا اسپینل هستند. برای تولید جرم های تراکم پذیر، بایندرها و آگریگیت ها به مواد اولیه ی آسیاب شده، اضافه می شوند.
در صنعت رس های منبسط شده از رس ها به همراه افزودنی های خاص ایجاد کننده ی انبساط مانند، فلاکس ها، کمک منبسط کننده ها و عوامل رهاسازی)، استفاده می شود.
محصولات تولید شده برای استفاده در کاشی های کف و دیوار، محصولات سرامیکی خانگی و چینی آلات بهداشتی اغلب شامل سیلیکات های آلومینیم و مینرال های رسی هستند. به هر حال، سرامیک های فنی و ساینده های با باند غیر آلی اغلب شامل مقادیر اندکی رس هستند. در برخی موارد میزان رس در این سرامیک ها صفر است. این نوع از بدنه های سرامیکی بر پایه ی بریدها، اکسیدها و نیتریدها تولید می شوند.
کوارتز، فلدسپار و در برخی موارد، آهک، دولومیت، ولاستونیت و میکا، به عنوان پرکننده و مواد گداز آور مورد استفاده قرار می گیرند. محصولات سرامیکی مختلف بوسیله ی لعاب ها و انگوب ها پوشانده می شوند.
علاوه بر مواد اولیه ی اشاره شده در بالا و عوامل افزودنی، افزودنی های دیگری مانند کمک ذوب ها، سوخت و عوامل جذب سطحی، برای تولید سرامیک ها مورد استفاده قرار می گیرند. افزودنی های مورد استفاده در دوغاب سازی مانند بایندرها به عنوان عوامل کمکی در فرایند شکل دهی مورد استفاده قرار می گیرند. عوامل تنظیم کننده ی جذب سطحی مانند کربنات کلسیم، هیدروکسید کلسیم و آهک در عملیات های تولید مورد استفاده قرار می گیرند.
فرایندهای تولید
تولید محصولات سرامیکی در انواع مختلفی از کوره ها و با استفاده از مواد اولیه ی مختلف، انجام می شود. این فرایند ها منجر به تولید محصولات با رنگ، شکل و اندازه ی مختلف می شود. به هر حال، فرایند عمومی تولید محصولات سرامیکی تقریبا یکسان است.عموما، مواد اولیه با هم مخلوط می شوند و بعد از آن، قابل گیری، پرس و یا اکسترود می شوند. بوسیله ی این فرایندها، بدنه های سرامیکی، شکل دهی می شوند. آب یک ماده ی متداول در مخلوط کردن و شکل دهی مواد اولیه می باشد. این آب در خشک کن ها تبخیر می شوند و محصول به داخل کوره انتقال داده می شود و یا بر روی باربرهایی قرار داده می شود و از میان کوره های پیوسته عبور داده می شود. در بیشتر موارد، کوره ها با گاز طبیعی گرم می شوند اما سوخت های مایع مانند نفت گاز، نفت کوره، زغال سنگ، کک نفتی، بیوگاز یا الکتریسیته نیز در این کاربردها استفاده می شود.
در طی فرایند پخت در کوره، یک ساختار سرامیکی برگشت ناپذیر در ماده ی سرامیکی ایجاد می شود. پدید آمدن این ساختار نیازمند ایجاد گرادیان دمایی مناسب در طی فرایند پخت می باشد. با ایجاد این گرادیان دمایی، اطمینان حاصل می شود که محصولاتی با کیفیت مناسب حاصل شده اند. در طی فرایند پخت، و بعد از گذر نمونه ها از جهنم کوره، باید فرایند سرمایش کنترل شده مورد استفاده قرار گیرد به نحوی که محصولات گرمای خود را به آهستگی از دست می دهند و ساختار سرامیکی خود را حفظ می کنند. سپس این محصولات بسته بندی و به فروش می رسند.
ذخیره سازی و انتقال مواد اولیه
مینرال هایی مانند کائولن، مواد رسی، فلدسپار، کوارتز و سایر محصولات مورد استفاده در تولید محصولات سرامیکی، معمولا از معادن و یا ذخایر نزدیک به رودخانه ها استخراج می شوند. انتقال این مواد از معادن به کارخانه ها معمولا با استفاده از ماشین ها و یا خطوط ریلی انجام می شود. در صورتی که معدن ماده ی اولیه در نزدیکی کارخانه باشد، از نوار نقاله برای انتقال مواد اولیه استفاده می شود.بسته به خواص و بخش فرآوری، مواد اولیه در بخش های باز انبار می شوند که این انبارها نیز به جعبه هایی تقسیم می شوند. این انبارها به نشانگرها، دریچه های اطمینان، فیلترها و واحدهای جابجایی گاز هستند. برخی مواد نیز به صورت محلول و یا دوغاب مورد استفاده قرار می گیرند. این محلول ها و دوغاب ها در تانک ها و ظروف دیگر ذخیره سازی می شوند.
وسایل مورد استفاده برای انتقال این مواد به داخل کارخانه، با توجه به ویژگی های مواد حمل شده مانند حالت ماده ( گرانوله بودن)، مقاومت در برابر سایش و میزان جاری شدن، دما، سرعت جریان و فضای تعیین شده برای ماده مورد نظر، انتخاب می شوند. این مواد با استفاده از وسایل انتقال معدن کاری مانند بالابرهای بیلی، نوار نقاله های زنجیری، نوار نقاله های بادی و ریل های لغزنده، انتقال می یابند.
آماده سازی مواد اولیه
کاهش اندازه ی ذرات مواد اولیه و هموژن سازی مواد اولیه معمولا با استفاده از فرایندهایی مشابه با فرایندهای معدن کاری، انجام می شود اما برای آماده سازی مواد اولیه ی برای تولید سرامیک های مدرن، باید فرایندهای دیگری نیز باید مورد استفاده قرار گیرد.پیش خشک کردن
برخی اوقات، برای مواد اولیه ی خاصی، نیاز است تا فرایند پیش خشک کردن انجام شود. برای مثال، ماسه باید با استفاده از تکنولوژی بستر مایع و خشک کن های دوار، خشک شود. بسیاری از فروشندگان، مواد سرامیکی را به صورت آماده و در حالت خشک به فروش می رسانند.پیش مخلوط کردن
پیش مخلوط کردن رس ها می تواند از معدن و با استفاده از یک فرایند حفر انتخابی و یا با استفاده از پشته سازی مواد در لایه های افقی، انجام شود و سپس، این توده ها مطابق حالتی که ذخیره شده اند، به سمت محل تغذیه ی کارخانه هدایت می شوند.هوازدگی
در تولید آجر و سفال های پشت بام، نیاز است تا مقادیر زیاد از رس و مواد اولیه ذخیره سازی شود. ذخیره سازی اولیه ی این مواد در بخش های باز انجام می شود. در موارد خاص مخصوصا در فرایندهای که نیاز به شکل دهی پلاستیک است، ذخیره سازی مواد برای چند ماه، موجب می شود تا کارپذیری رس افزایش یابد. این فرایند، اصطلاحا فرایند ترش شدن نامیده می شوند. البته باید گفت، در طی دروه ی زمستان، هوازدگی نیز در این مواد اتفاق می افتد.خردایش، سایش و سرندکنندگی اولیه و ثانویه
خردایش اولیه رس های خشک و ترد ممکن است بوسیله ی یک تعداد از غلطک های خردایش دندانه دار انجام می شود. این کار بوسیله ی آسیاب های خاصی انجام می شود. مواد اولیه ی بسیار سخت نیز با استفاده از سنگ شکن های مخروطی، خردایش می شوند.آسیاب های چکشی، خردایش را با استفاده از نیروهای ضربه ای، انجام می دهند. در این آسیاب ها، مواد اولیه به داخل آسیاب ریخته می شود و با چکش های چرخنده ای برخورد می کنند و سایش پیدا می کنند.
آسیاب های با لبه های متحرک برای کاهش اندازه ی ذرات مواد اولیه ی پلاستیک مورد استفاده قرار می گیرد. وجود بستر با سوراخ های بسیار ریز موجب می شود تا اطمینان حاصل گردد، ذرات ماده ی اولیه ریز شود.
غلطک های خرد کننده به طور گسترده در صنایع رسی برای متلاشی کردن مواد اولیه، کاهش اندازه ی ذره و هموژن کردن ذرات رسی، مورد استفاده قرار می گیرد. در این سیستم های خردایش، غلطک های موازیی از جنس فولاد سخت مورد استفاده قرار می گیرد. این غلطک ها به صورت خلاف جهت هم حرکت می کنند به نحوی که مواد اولیه از میان غلطک ها عبور می کنند. با گذشتن مواد اولیه از میان این غلطک ها، نیروهای برشی بر آنها وارد می شود. کنترل اندازه با ایجاد یک شکاف میان غلطک ها، انجام می شود.
برای ایجاد برش در مواد اولیه و بهبود میزان مخلوط شوندگی مواد رسی پلاستیک، می توان از آسیاب های غلطکی مجهز به غلطک های چاقویی استفاده کرد. تکه های رسی با فشار از میان شکاف های چاقویی عبور می کنند و تکه تکه می شوند.
خردکننده های دوار ضربه ای، دارای دو کفشک یا بخش ضربه زن است. آنها به سمت همدیگر حرکت می کنند و به طور مداوم می چرخند و بدین وسیله، عمل مخلوط شوندگی مواد اولیه انجام می شود.
آسیاب کاری خشک و تر
فرایندهای خردسازی که در بالا بدان اشاره شد، به طور نمونه وار می تواند به اندازه ذراتی در حدود 2 میلی متر و یا بیشتر دسترسی پیدا کند. در بسیاری از کاربردهای سرامیکی (مانند کاشی های کف و دیوار، محصولات دیرگداز و چینی آلات مظروف)، نیاز به کاهش بیشتر اندازه ی ذرات است. آسیاب های غلطکی تر و خشک برای تولید اندازه ی ذراتی در حدود 1 میلی متر، مورد استفاده قرار می گیرد. این آسیاب ها شامل غلطک های موازی است که به طور ثابت و حول محورشان، می چرخند. در بین این غلطک ها، بر مواد اولیه فشار اعمال می شود. مواد اولیه ای که ابتدا یک میزان اولیه خردایش بر روی آنها انجام شده است، وارد این آسیاب می شوند. این فرایند می تواند به صورت خشک و یا تر انجام شود. با استفاده از آسیاب های گلوله ای مداوم و غیر مداوم، آسیاب کاری بیشتر نیز بر روی مواد سرامیکی انجام می شود.آسیاب های گلوله ای انتخاب متداول در صنعت تولید کاشی دیوار و کف می باشد. وقتی از این آسیاب ها در حالت تر استفاده می شود، امکان تولید پودرهایی با اندازه های زیر دویست میکرون نیز قابل حصول است.
سرند کردن و یا طبقه بندی بوسیله ی جریان هوا
برای بهینه کردن خواص محصولات سرامیکی تولیدی مانند دانسیته، برخی اوقات ضروری است تا مواد با اندازه ذرات معینی را با هم مخلوط کنیم. سرند کاری در حالت خشک معمولا با استفاده از سرندهای مجهز به ویبراتور، انجام می شود.بخش های طبقه بندی کننده که بر اساس جداسازی با استفاده از سیکلون ساخته می شوند، نیز ممکن است برای طبقه بندی پودرهای خشک مورد استفاده قرار گیرد. در هر دو مورد، مواد با اندازه ی غیر مناسب، معمولا به بخش سایش بازگردانی می شود.
اسپری درایرها
این فرایند، به طور گسترده در صنعت تولید کاشی کف و دیوار، چینی آلات مظروفریال سرامیک های فنی و محصولات دیرگداز، مورد استفاده قرار می گیرد. سوسپانسیون آبی تولید شده از مواد اولیه که از آسیاب های گلوله ای تر بدست آمده اند، تحت فشار به داخل اسپری درایر فرستاده می شود. قطرات سوسپانسیون بعد از برخورد با هوای گرم، خشک می شوند. خشک شدن قطرات موجب می شود تا پودر بسیار یکنواختی ایجاد گردد. این پور یکنواخت گرانول هایی لوبیایی شکل هستند. این شکل از پودر دارای قابلیت جریان یافتن بالایی هستند و بدین دلیل قالب های تولید را به خوبی پر می کنند. امروزه، کارخانه های خاصی در تولید پودرهای اسپری دارایر شده، تخصص دارند. آنها مواد پیش آماده شده را به صورت مستقیم به کارخانه ها تحویل می دهند و سپس فرایندهای ثانویه بر روی آنها انجام می شود.کلسینه کردن
برخی مواد اولیه ی سرامیکی پیش پخت می شوند. این کار معمولا در کوره های دوار، کوره های استوانه ای و کوره های تونلی انجام می شود تا بدین صورت خواص ماده بهبود یابد. برای مثال، اکسیدهای خاصی مانند دولومیت و منیزیت، نیازمند پخت در دمای بالا هستند. این مواد برخی اوقات در دماهایی بیشتر از 1800℃، پخت می شوند تا برای تولید محصولات دیرگداز مناسب شوند. کلسیناسیون رس ها (مانند کائولن)، میزان شریکیج پلاستیک بدنه های دارای این رس ها را کاهش می دهد و موجب می شود تا ثبات ابعادی این بدنه ها، افزایش یابد. یکی دیگر از اثرات اعمال این فرایند، سرعت بخشیدن به سیکل پخت می باشد. امروزه، شرکت های خاصی به صورت تخصصی در زمینه ی کلسیناسیون مواد کار می کنند. آنها مواد پیش آماده شده را به صورت مستقیم به کارخانه های تولید محصولات سرامیکی تحویل می دهند و سپس از این مواد در تولید بدنه استفاده می شود.این مقاله به فرایندهای فرعی مانند فرایندهای کلسیناسیون نمی پردازد اما اطلاعات مفیدی در مورد اکسیدهای دید-برن (dead burned)، پیگمنت ها، شاموت های کلسینه و پرکننده ها به ما می دهد.
مواد اساسی مصنوعی
این نکته باید تذکر داده شود که برخی مواد مصنوعی مانند سیلیسیم کاربید ممکن است بوسیله ی تولیدکننده های خاصی به فروش برسد اما این مواد نیز نیازمند فرآوری می باشند.فریت ها، لعاب ها و آماده سازی لعاب
در لعاب زنی کاشی دیوار و کف، مواد اولیه ی لعاب (شامل فریت ها) مورد استفاده قرار می گیرد. فریت ها ترکیبات زجاجی هستند که در آب حل نمی شوند و از مواد کریستالی تولید شده اند. این مواد کریستالی در دماهای بالا (1500℃) ذوب می شوند و به طور سریع سرد می شوند. فریت ها از شرکت های فریت سازی، تهیه می شود.علاوه بر فریت، ترکیبات دیگری مانند سیلیس (شیشه ساز)، و افزودنی های دیگری مانند فلاکس ها (مواد قلیایی، قلیایی خاکی، مواد سرب دار، بور و ...)، اپک کننده ها (زیرکونیوم، تیتانیوم و ...) و عوامل رنگ زا (آهن، کروم، کبالت، منگنز و ...) مورد استفاده قرار می گیرد.
در فرایند لعاب سازی، فریت و افزودنی ها معمولا در یک آسیاب گلوله ای، سایش می یابد. لعاب از میان الک های مختلفی عبور می کنند. ویژگی های سوسپانسیون سپس تنظیم می شود که این مسئله به روش استفاده، بستگی دارد.
انواع مختلفی از لعاب ها، بسته به نوع محصول، دمای پخت و ... تولید شده اند.
مخلوط کردن اجزا
زمان مخلوط کردن، میزان مخلوط شوندگی و نحوه ی چیدمان مراحل کار، دارای اثر قابل توجهی بر روی خواص مخلوط ها و در نتیجه محصولات نهایی است. مواد اولیه ی آماده شده با ترکیب شیمیایی مشخص مخلوط می شوند تا یکنواختی فیزیکوشیمیایی مورد نیاز در آنها ایجاد شود. بسته به نوع محصول تولید شده، مخلوط شوندگی ممکن است از طریق عملیات های پیوسته و یا غیر پیوسته انجام شود.بیشتر عملیات های شکل دهی سرامیک ها، نیازمند مواد اولیه ی هستند که در آنها میزان مشخصی بایندر، آب، افزودنی های رنگ زا و عوامل ضد کف وجود دارد. در تولید محصولات دیرگداز، خواص برخی محصولات با مخلوط کردن کسرهای مشخصی از پودرهای با اندازه ی معین، حاصل می شود. نسبت این کسرها با استفاده از کامپیوتر، تنظیم می شوند. در برخی موارد، عمدتا در تولید آجر، رس ها نیز با افزودنی های قابل اشتعال، مخلوط می شوند. با این کار زمان پخت، کاهش می یابد.
مخلوط کن های پیوسته
مخلوط کن های دو محوره: این مخلوط کن ها به طور گسترده در صنایع رسی سنگین مورد استفاده قرار می گیرند و دارای دو محور موازی هستند که نسبت به همدیگر می چرخند. این محورها با پاروها و چاقوها همراه هستند و به واسطه ی وجود این بخش ها، فرایندهای مخلوط شوندگی مختلفی انجام می شود. انتهای پاروهای این مخلوط کن ها، مواد را به سمت انتهای خروجی حرکت می دهند.مخلوط کن های تک محوره: این مخلوط کن ها از مخلوط کن های دو محوره ملایم تر عمل می کنند و برای مخلوط کردن رس ها با آب، پیش از اکستروژن، مورد استفاده قرار می گیرند. این مخلوط کن ها معمولا به پنجره هایی محدود می شوند که در آنها گل متراکم می شود.
آسیاب های کفه ای (مخلوط کن میلر): در نوع خشک این آسیاب ها، کفه می چرخد و چرخ های بزرگ و سنگین که مولر نامیده می شوند، ثابت هستند. این در حالی است که در نوع تر این آسیاب ها، کفه ثابت و مولرها حول محور عمودی، می چرخند. در این نوع مخلوط کن ها خاک، آب و افزودنی ها به صورت خوبی مخلوط می شوند.
وسایل تکه تکه کننده ی خاک و سنگ شکن های چرخشی- ضربه ای: این نوع از وسایل دارای عملکرد دوگانه ای هستند. در واقع، علاوه بر مخلوط کنندگی، توانایی خردایش مواد اولیه را نیز دارا می باشند.
مخلوط کن های غیر پیوسته
مخلوط کن های با پره ی z شکل (مخلوط کن های مخصوص خمیر): این مخلوط کن ها دارای طراحی های مختلفی هستند اما تماما با یک قانون کار می کنند. آنها معمولا برای مواد پلاستیک مورد استفاده قرار می گیرند اما می توان آنها را برای مخلوط کردن پودرهای خشک نیز استفاده کرد.مخلوط کن های استوانه ای: این مخلوط کن ها برای مخلوط کردن پودرهای خشک با اندازه ی یکسان مورد مناسب می باشد. استوانه های پر شده از مواد اولیه برای دوره زمانی لازمه، می چرخند.
مخلوط کن های کفه ای چرخنده: این مخلوط کن ها مشابه با مخلوط کن های بتن می باشند. این مخلوط کن ها با میزان مناسبی از ماده ی اولیه پر می شوند در حالی که کف آن متحرک است. در این وسایل، بخش هایی وجود دارد که موجب می شوند میزان مخلوط شوندگی افزایش یابد.
مخلوط کن های با محور چرخنده: در این نوع از مخلوط کن ها، کف ثابت است و محور مرکزی می چرخد. این محور معمولا دارای پاروها و پره های چرخنده هستند.
تانک های همزن: این نوع از همزن ها برای مخلوط کردن یک گستره از دوغاب های آبی مورد استفاده قرار می گیرد. اگر چه عوامل سوسپانسیون ساز در این دوغاب ها وجود دارند، برای حفظ حالت معلق در این مواد سوسپانسیونی، نیاز است تا آنها را به هم بزنیم.
شکل دهی و فرم دهی بدنه
محصولات سرامیکی سنتی از مواد اولیه ی پلاستیک شکل دهی می شوند. این رویه از میلیون ها سال ادامه داشته است و یک رویه ی کلی است. در حال حاضر، تقاضا برای تولید محصولات با تلورانس ابعادی کمتر، دانستیه، استحکام، دوام و میزان دیرگدازی بالاتر، بالا رفته است. در بسیاری موارد، مسائل مربوط به زیبایی، از درجه ی اول اهمیت برخوردار است. روش شکل دهی بدنه می تواند دارای یک اثر قابل توجه بر روی خواص نهایی محصول می باشد. همچنین روش های شکل دهی مختلفی در بخش های مختلف تولید محصولات سرامیکی، ابداع شده است.شکل دهی با روش پرس
پرس مکانیکی
این روش برای تولید آجرها (پرس نیمه خشک) و محصولات سرامیکی مورد استفاده قرار می گیرد. جعبه های کاست قالب، با استفاده از گرانول های رسی پر می شود و با اعمال فشار از بخش بالا و پایین قالب، شکل دهی انجام می شود.پرس هیدرولیک
پرس های هیدرولیک مدرن می توانند نیروهای فشاری بسیار بالا و میزان تولید بالا ایجاد کنند و همچنین به سهولت مورد استفاده قرار می گیرد. بسیاری از پرس ها امروزه با واحدهای کنترل الکتریکی، ترکیب می شوند و بواسطه این بخش اطمینان حاصل می شود که ارتفاع و ضخامت بخش تولیدی چگونه است. بواسطه ی این واحدهای کنترل الکتریکی، توانایی تولید شکل های دیرگداز پیچیده وجود دارد. پرس های هیدرولیک به طور گسترده برای شکل دهی کاشی ها مورد استفاده قرار می گیرند. در مورد کاشی های سرامیکی، پودر مرطوب (با رطوبت 5-7 %) در قالب های کم عمق، پرس می شوند، در حالی که سفال های سقفی معمولا با استفاده از روش اکسترود کردن، تولید می شوند.پرس ضربه ای
این نوع پرس، دارای سرعت شکل دهی بالایی است. این سرعت شکل دهی بالا از طریق ضربه های مکانیکی- فشاری ایجاد می شود. با اعمال فشار، پودر ریخته شده در داخل قالب، کوبیده می شود. این تکنیک در تولید محصولات دیرگداز خاص مورد استفاده قرار می گیرد.پرش اصطکاکی
پرس اصطکاکی عموما برای تولید اشکال دیرگداز مورد استفاده قرار می گیرد. اگر چه این روش به طور تدریجی با پرس های هیدرولیک جایگزین شده اند.پرس ایزواستاتیک
برخی محصولات با کیفیت بالا، نیازمند این هستند که پرس شوندگی به طور یکنواخت انجام شود. این کار با اعمال فشار به طور یکنواخت بر روی کل سطح، انجام می شود. در پرس ایزواستاتیک، قالب های رابری یا پلی یوریتانی با پودر سرامیکی پر می شوند و این قالب در داخل محفظه ای پر از مایع، قرار داده می شود. سپس، یک فشار ایزواستاتیک بالا بر روی قالب اعمال می شود. بعد از اعمال فشار، قالب از جسم خارج می شود. این روش در تولید مواد دیرگداز و سرامیک های فنی مورد استفاده قرار می گیرد. همچنین از این روش، در تولید کاشی و چینی آلات مظروف نیز استفاده می شود.اکستروژن
اکسترود کردن به طور گسترده برای تولید آجرها و بلوک های رسی، لوله های رسی زجاجی و کاشی های سرامیکی کف و دیوار، مورد استفاده قرار می گیرد. این فرایند همچنین برای تولید خشت های سرامیکی مورد استفاده در سفال های سقفی و شکل های دیرگداز، مورد استفاده قرار می گیرد. فرایند اکسترود نیازمند وجود یک ماده ی پلاستیک است که معمولا مواد پلاستیک دارای مقادیر قابل توجهی رس هستند. بدنه های پلاستیک با آب مخلوط می شوند و سپس از داخل یک قالب عبور می کنند. معمولا یک مرحله ی هواگیری از بخش پلاستیک، پیش از اعمال فرآیند الکسترود، مورد استفاده قرار می گیرد. این فرایند منجر به بهبود کیفیت ماده در حین پخت می شود. بعد از اینکه نمونه ی اکسترود شده، به اندازه ی کافی از قالب خارج شود، این قطعه بوسیله ی یک وسیله ی برنده (معمولا یک سیم) بریده می شود.اکسترود کردن برای تولیدهای پیوسته و در مقیاس بالای آجر، لوله ها و ... مناسب می باشد. این روش برای بدنه هایی مناسب است که دارای ساختار ساده می باشند.
قالب گیری
این یک روش بسیار قدیمی برای شکل دهی اشیاء گلی می باشد. اولین آجرهای قدیمی شناخته شده به 10000 سال پیش، بر می گردد. در بسیاری از بخش های جهان، سازه های تولید شده با خشت خام، هنوز نیز مورد استفاده قرار می گیرند. در این روش از قالب گیری دستی استفاده می شود و از قالب های چوبی برای ایجاد اشکال و اندازه های یکنواخت، استفاده می شود. قالب گیری بدنه های گلی، نیاز به انرژی کمتری نسبت به روش اکستروژن و پرس، دارند اما نیاز است تا میزان آب بیشتری در این روش استفاده کرد. آب بیشتر استفاده شده در این بدنه موجب می شود تا میزان شرینکیج در حین خشک شدن، افزایش یابد و همچنین انرژی مورد نیاز برای خشک کردن این بدنه ها نیز بیشتر است.آجرهای قالب گیری شده که از اعمال فرایند بر روی گل، ایجاد می شود، دارای بافت ویژه ای بوده و کیفیت زیبایی شناختی این آجرها نیز ویژه می باشد. استفاده از این آجرها در ترمیم آجرکاری های قدیمی اروپایی، متداول است. ساخت آجرهای دست ساز دارای هزینه ی بالایی است اما بسیاری از آجرهای قالب گیری شده هم اکنون به صورت مکانیکی و با استفاده از ماشین آلات پیچیده در اروپای غربی، تولید می شوند. در این ماشین ها، توده های گل به داخل قالب های شن پاشی شده، انداخته می شود. روش قالب گیری همچنین در بخش دیرگداز نیز مورد استفاده قرار می گیرد. با استفاده از این روش، محصولات با اندازه ی بزرگ تولید می شوند. در این مورد، ویبراسیون برای ایجاد استحکام در مخلوط و پر کردن کامل قالب، مورد استفاده قرار می گیرد. این فرایند، فرایند ریخته گری با کمک ویبراسیون نامیده می شود.
ریخته گری دوغابی
این فرایند به طور گسترده برای تولید چینی آلات بهداشتی و چینی آلات مظروف مورد استفاده قرار می گیرد. همچنین با استفاده از این روش، محصولات دیرگداز خاص و پیچیده و سرامیک های فنی نیز تولید می شود. در این روش، مواد سرامیکی با آب مخلوط می شوند و با اعمال یک فرایند آسیاب کاری، اندازه ی ذرات سرامیکی کاهش می یابد. این دوغاب پایدار به داخل قالب خالی می شوند. این قالب ها، از جنس گچ می باشند. با ایجاد مکش در حلال دوغاب در دیواره ی قالب، یک لایه ی سرامیکی در سطح قالب گچی ایجاد می شود. با گذر زمان، میزان ضخامت جداره ی سرامیکی افزایش می یابد.چینی الات بهداشتی محصولاتی نسبتا بزرگ هستند و با استفاده از روش ریخته گری دوغابی معمولی و ریخته گری دوغابی تحت فشار، تولید می شوند.
ریخته گری مذاب
این روش هم از لحاظ مصرف انرژی و هم از لحاظ هزینه ها گران قیمت هستند. و مصرف آن در تولید محصولات سرامیکی خاص، محدود می شود. آجرهای دیرگداز بوسیله ی سرباره های مذاب، کلینکر و ... ، تحت حملات شیمیایی و فیزیکی قرار می گیرند. ریخته گری مذاب بدین صورت است که ابتدا مواد اولیه ذوب می شوند و سپس این مواد مذاب به داخل قالب ها ریخته می شوند. بخش های تولید شده با این روش دارای دانسیته ی بالا، میزانت تخلخل کم، و یکنواختی کریستالی بالایی هستند. این خواص مقاومت این بدنه ها را در برابر خوردگی و ایروژن افزایش می دهد. همچنین این بدنه ها دارای استحکام بالا در دماهای بالا هستند. یکی از ویژگی های این فرایند، بوجود آمدن بدنه های با شرینکیج بالا می باشد. در این بدنه ها شرینکیجی تا 15 % نیز ایجاد می شود. برای جلوگیری از شکسته شدن قطعات ریخته گری شده و کنترل فرایند کریستالیزاسیون، می تواند قطعات را به آهستگی سرد کرد.استفاده از مطالب این مقاله با ذکر منبع راسخون بلامانع می باشد.
ادامه دارد...
/ج
