b/ Sửa hàng mộc
3.1.2.1.Nứt ở giai đoạn nâng nhiệt
Đặc điểm
Nứt ở giai đoạn nâng nhiệt là do sản phẩm chưa được sứ hoá, vẫn xuất hiện trạng thái nguyên hạt. Đặc trưng nứt bề mặt nứt thô, miệng nứt hình răng
cưa, do sau khi nứt vẫn còn nung ở nhiệt độ cao, vì vậy mà miệng nứt trơn tròn, trong khe nứt có thể dính men.
Hình 3.1: Khuyết tật nứt ở giai đoạn nâng nhiệt
Nguyên nhân và cách khắc phục
1. Tách nước lý học
Nứt ở giai đoạn nâng nhiệt xảy ra nhiều ở phần viền của xương, nhất là ở đoạn trước vùng tiền nung, giai đoạn sau khi bốc hơi, nguyên nhân chủ yếu là thành phần nước trong xương gốm vào lò tương đối cao mà đầu lò dài nhiệt độ lại tăng quá gấp, tốc độ truyền nhiệt lớn hơn tốc độ truyền hơi nước hướng ra ngoài, bề mặt của xương gốm cứng hoá làm cho hơi nước bên trong không dễ thoát ra ngoài mà tạo thành nứt. Miệng vết nứt loại này tương đối to. Khi thể tích của sản phẩm tương đối lớn và độ thẩm khí của nó nhỏ, áp suất hơi nước tăng cao đến mức có thể làm nổ sản phẩm.
Hiện tượng nêu trên có thể khắc phục bằng cách hạn chế tốc độ nâng nhiệt vào thời gian nung ban đầu, từ nhiệt độ bình thường đến 200 – 3000C.
Đối với sản phẩm tường mỏng cũng như loại khối đặc được sấy khô tốt, hiện tượng thoát ẩm không hạn chế tốc độ tăng nhiệt độ.
2. Ứng suất cơ học
Ứng suất cơ học xuất hiện trong vật liệu nung do giãn nở nhiệt có quan hệ trực tiếp với tốc độ đốt nóng dẫn đến sự thay đổi thể tích. Ngoài ra, các quá trình hóa lý xảy ra trong xương cũng làm thay đổi thể tích xương tùy theo nhiệt độ nung và vận tốc đốt nóng. Đốt nóng gây chênh lệch nhiệt độ phía trong và ngoài sản phẩm, các lớp phía ngoài chịu ứng suất nén và các lớp bên trong chịu ứng suất kéo.
Chênh lệch nhiệt độ cực đại cho phép trong sản phẩm (Tmax) vượt quá giới hạn cho phép trong vật liệu sẽ xuất hiện vết nứt (hoặc phá hủy sản phẩm) vì gốm là vật liệu giòn và có cường độ kéo nhỏ. Tmax phụ thuộc vào đại lượng hệ số giãn nở nhiệt, độ bền cơ học và mođun đàn hồi của vật liệu. Trong quá trình đốt nóng, chênh lệch nhiệt độ cực đại cho phép bị thay đổi cùng với sự thay đổi các tính chất vật lý đã nêu. Đối với các giai đoạn riêng biệt của quá trình đốt nóng người ta có thể tìm Tmax bằng tính toán hoặc thực nghiệm. Tốc độ đốt nóng Vmax được diễn tả bằng biểu thức gần đúng sau đây:
2 max . . max A a T V (0 C/h) Trong đó: a – hệ số độ dẫn nhiệt độ, m2/h.
- chiều dày quy ước của vật thể, đó là tỷ số giữa thể tích và bề mặt hiệu dụng của vật thể (bề mặt tham gia vào trao đổi nhiệt với bên ngoài), m.
A – hệ số kể đến hình dạng của vật thể (đối với bảng phẳng vô hạn Amax: 0,5; đối với khối: 0,2; đối với hình cầu: 0,167).
Biểu thức nêu trên áp dụng cho trạng thái vật thể còn đàn hồi và được sử dụng để đánh giá định tính vai trò của các yếu tố riêng biệt. Trong trường hợp có các hiệu ứng thu hoặc tỏa nhiệt trong vật thể thì việc áp dụng biểu thức Vmax có nhiều phức tạp.
Ứng suất cơ học xuất hiện do sản phẩm co khi kết khối là ứng suất kéo và ngược chiều với ứng suất cơ học gây nên bởi giãn nở nhiệt. Độ co sản phẩm kết khối vào khoảng 10 – 15 %, lớn hơn nhiều lần so với đại lượng giãn nở nhiệt của sản phẩm trước lúc kết khối. Khoảng nhiệt độ làm tăng nhanh mật độ thông thường đến 300 – 4000C. Biến đổi thể tích của sản phẩm trong khoảng nhiệt độ nêu trên xảy ra rất mạnh, mạnh hơn nhiều so với giãn nở nhiệt gây ra trước đó, do vậy dễ dẫn đến nứt, biến dạng và các khuyết tật khác trong sản phẩm. Đại lượng chênh lệch nhiệt độ cho phép vào giai đoạn kết khối mạnh của sản phẩm, tương ứng là Vmax, cần được giảm xuống một cách thỏa đáng cho dù nhiều sản phẩm đã có trạng thái dẻo. Cần có những kiểu lò nung đảm bảo nhiệt độ đồng đều trong lò, hạ thấp tổn thất nhiệt độ do tích lũy và tỏa ra môi trường chung quanh. Lò cần được tự động hóa để điều chỉnh quy trình nung, tăng cường quá trình cháy và tạo đối lưu tốt các dòng khí trong lò, điều chỉnh môi trường khí trong lò dễ dàng [4, 105 - 106].
Trong thực tế, nếu nung bằng lò gas thì việc xác định nhiệt độ trong lò nung là dễ dàng vì vậy người ta có thể khống chế được nhiệt độ nung hay nói cách khác là có thể khống chế được độ lửa nhưng nếu sử dụng nhiên liệu đốt là than thì việc này khó khăn hơn vì vậy trước mỗi một lò nung, khi thay bằng chất than khác người ta thường đốt thử xem chất than có thay đổi gì so với chuyến
than trước không từ đó thay đổi lượng than và lượng chất độn (xỉ, đất) vào lò nung cho phù hợp (đối với các lò sử dụng nhiên liệu đốt là than). Thông thường sử dụng hỗn hợp 3 than + 1 xỉ + 2 đất sẽ tạo ra nhiên liệu để đốt lò.