ما هو السيراميك؟
يمكن تعريف السيراميك على أنه فئة من المواد الصلبة غير العضوية وغير المعدنية التي تخضع لدرجات حرارة عالية لاستخدامها في التصنيع، مهندسو السيراميك هم الأشخاص الذين يصممون العمليات التي يمكن من خلالها تصنيع هذه المنتجات وإنشاء أنواع جديدة من منتجات السيراميك وإيجاد استخدامات مختلفة لمنتجات السيراميك في الحياة اليومية، يوجد السيراميك في كل مكان حولنا؛ تشمل هذه الفئة من المواد أشياء مثل: الزجاج، الألواح، البلاط والطوب.
يمكن العثور على السيراميك في منتجات مثل: الساعات (شوكات ضبط الكوارتز – أجهزة حفظ الوقت في الساعات)، السيارات (شمعات الإشعال وأجزاء محرك السيراميك الموجودة في سيارات السباق) وخطوط الهاتف، يمكن العثور على السيراميك أيضاً في المكوكات الفضائية والأجهزة (طلاء المينا) والطائرات (مخاريط الأنف)، وفقاً للطريقة التي يتم فيها تشكيل السيراميك يمكن أن يكون السيراميك كثيفاً أو خفيفاً، في العادة يمتلك السيراميك خصائص قوة وصلابة ممتازة ومع ذلك، فهي غالباً ما تكون هشة بطبيعتها.
كيفية تصنيع السيراميك:
- الطحن وشراء المواد الخام: المواد الخام المستخدمة في العملية هي مواد مطحونة، كما توجد عادة في مواقع التعدين التي تم تقليصها من حجم كبير إلى أحجام أصغر أو حتى في بعض الحالات يتم سحقها اعتماداً على المنتج النهائي، تكمن الفكرة في تحرير أي شوائب في المواد؛ ممّا يسمح بخلط وتشكيل أفضل ينتج عنه في جوهره مادة أكثر تفاعلية عند الحرق.
- التحجيم: يجب تحديد حجم المواد التي خضعت لعملية الطحن والشراء لفصل المواد المرغوبة عن المواد غير القابلة للاستخدام، من خلال التحكم في حجم الجسيمات ستعطي النتيجة ترابط مناسب وسطح أملس، يمكن تحقيق ذلك باستخدام معدات الغربلة الاهتزازية ذات الشبكة الدقيقة مثل: آلة الغربلة أحادية المحرك، عند التعامل مع خليط المسحوق الناعم الجاف في السيراميك تختلف أحجام سطح المنخل اعتماداً على سمك الملاط والنسبة المئوية للمواد الصلبة الموجودة في المزيج.
- الخلط: يمكن أيضاً أن يُعرف هذا الجزء من العملية باسم المزج الذي يحسب الكميات والوزن والمزج الأولي للمواد الخام، للحصول على تدفق ثابت للمواد في قادوس طاحونة الحانة يمكن تطبيق المغذيات الاهتزازية في العملية، إذا كانت سعة التحميل خفيفة وبيئة خطرة ومليئة بالغبار، فإن المغذيات التي تعمل بالطاقة هي خيار رائع ومع ذلك فهي ليست قياسية مثل وحدة التغذية الكهروميكانيكية التي يمكن أن توفر العديد من القوى والترددات.
- على الرغم من أن نماذج وحدة التغذية الكهروميكانيكية لا تُستخدم عادة في البيئات الخطرة والمليئة بالغبار، إلا أنه يمكن تزويدها بهزازات كهربائية دوارة مقاومة للانفجار للتعامل مع سعة تحميل أكبر، وللحصول على مادة أكثر تجانساً كيميائياً وفيزيائياً قبل التشكيل يتم دمج مكونات مسحوق السيراميك باستخدام طريقة الخلط أو التبييض، غالباً ما تكون المطاحن هي القطعة المفضلة من الآلات المستخدمة في هذه الخطوة من العملية عند التعامل مع الخلطات الجافة، من المهم أيضاً إضافة مواد رابطة أو مواد ملدنة.
- بالنسبة لخلائط الملاط الرطب، فإن مكبس الترشيح يزيل الماء من الملاط وينتج جسم الطين من الخليط، بالنسبة لهذه الخلائط الرطبة تتم إضافة مواد تجفيف وعوامل مضادة للرغوة لتحسين معالجة المواد.
- التشكيل: بالنسبة لهذه الخطوة يتم دمج المواد مثل المساحيق الجافة أو العجائن وتشكيلها لإنتاج جسم متماسك لأي منتج نهائي مرغوب فيه، في حالة التشكيل الجاف يمكن استخدام الضغط الاهتزازي لتحقيق الشكل المطلوب، كما يجب أن يساعد توفير وزن المواد وحجم القالب ببساطة في جعل اختيار جدول الضغط الاهتزازي المناسب أمراً سهلاً نسبياً.
- التجفيف: تحتوي المواد المشكلة على الماء والمادة الرابطة في مزيجها والتي بدورها يمكن أن تتسبب في انكماش أو تشويه المنتج، بشكل عام التجفيف بالحمل الحراري هو الطريقة الأكثر استخداماً، والتي يتم فيها تدوير الهواء الساخن حول قطعة السيراميك التي تقلل من مخاطر العيوب في المنتج النهائي.
- التزجيج: في العادة يتكون التزجيج من أكاسيد تعطي المنتج المظهر النهائي المطلوب، حيث يتم طحن المواد الخام في المطحنة، ثم يتم يمكن التزجيج باستخدام طرق الرش أو الغمس.
- الحرق: المعروف أيضاً باسم التلبيد أو التكثيف، يمر السيراميك عبر عملية حرارية يتم التحكم فيها؛ حيث يتم دمج الأكاسيد في جسم كثيف ومتماسك يتكون من حبيبات موحدة، عندما تكون عملية الحرق بمدة قصيرة يتشكل منتج نهائي مسامي ومنخفض الكثافة، أما في حال كانت فترة الحرق طويلة ينتج منتج خشن الحبيبات مقاوم للزحف، ممّا يعني أن المادة لن تتشوه عندما تكون تحت الحمل لفترة طويلة من الزمن.
