مخروط در صنعت سفال و سرامیک چیست و چه کاربردی دارد؟

نمونه مخروط سفالگری. عکس از en.wikipedia.org/wiki/pyrometric_cone

احتمالاً در متون مربوط به سفال و سرامیک اصطلاح مخروط را خوانده‌اید و این سوال برایتان پیش آمده که مخروط در صنعت سفال و سرامیک به چه معناست؟

مخروط پیرومتریک (Pyrometric cones) یا به‌اختصار همان مخروط، ابزاری است که برای اندازه‌گیری حرارت هنگام پخت محصولات سفالین در کوره به کار می رود.

شکل ظاهری مخروط پیرومتریک هرم مثلث القاعده است که شکل و اندازه مشخصی دارد و روی یک پایه قرار گرفته است. مخروط در صنعت سرامیک از ترکیبی از مواد سرامیکی و معدنی ساخته شده که به‌خوبی و به طور یکنواخت با هم مخلوط شده‌اند. وقتی مخروط در شرایط خاصی حرارت داده می‌شود، نرم می‌شود و به قدری خم می‌شود که نوک آن هم‌سطح پایه می شود. معمولاً مخروط های پیرومتریک را به صورت یک مجموعه چندتایی می‌سازند و مخروط‌های یک مجموعه به‌صورت متوالی با هم حدود 20 درجه سانتی‌گراد فاصله دمایی دارند.

چرا از مخروط در کوره سفالگری استفاده می شود؟

محصولات سفالین و سرامیکی باید در حرارت خاصی در کوره پخته شوند. بنابراین دانستن حرارت کوره برای پخت مناسب این محصولات بسیار حائز اهمیت است.

انواع مخروط پیرومتریک کدام است؟

مارک‌های مختلفی در جهان برای مخروط پیرومتریک وجود دارد که معروف‌ترین آن ها اورتون (Orton) نام دارد که ساخت آمریکاست. سایر برندهای معروف مخروط پیرومتریک عبارت اند از: Seger ساخت آلمان، استافوردشیر (Staffordshire) ساخت بریتانیا.

چگونه از مخروط پیرومتریک استفاده کنیم؟

اغلب به صورت مجموعه‌ای سه‌تایی از مخروط استفاده می‌شود (می‌توان محصولاتی مثل پرسلان و لعاب‌های بدون سرب را در محدوده بین دو مخروط پخت کرد). این مجموعه مخروط‌ها را در کوره‌ای قرار می‌دهند که قرار است محصولات سفالی را در آن بپزند. هر مخروط در دمای خاصی نرم می‌شود و می‌افتد. به همین دلیل می‌توان با مشاهده مجموعه مخروط‌ها میزان حرارت کوره را تخمین زد. مخروط‌ها ترکیبی از دما و زمان را نشان می‌دهند و دمای مربوط به مخروط را دمای معادل می‌نامند.

به هر مخروط پیرومتریک عددی اختصاص داده می‌شود. عدد مخروط‌های اورتون از 022 تا 14 متغیر است (اغلب محدوده‌ی 019 تا 12 را در نظر می‌گیرند). مخروط شماره 019 در حرارت کم‌تر و مخروط شماره 12 در حرارت بیش‌تر نرم و خم می‌شود.

عوامل موثر بر خم شدن مخروط دما، زمان و گاهی جو درون کوره است. البته دما متغیر غالب است. دمای مخروط را دمای معادل می‌نامند؛ زیرا شرایط پخت ممکن است با شرایط استاندارد مخروط‌ها متفاوت باشد.

سیستم سه‌مخروطی از سه مخروط با شماره‌های متوالی تشکیل شده است:

مخروط راهنما: در دمای کم‌تر از پخت خم می شود.

مخروط پخت: مخروطی است که سازنده لعاب یا دوغاب آن را توصیه کرده است.

مخروط محافظ: در دمای بیش‌تر از دمای پخت خم می شود.

در بسیاری از موارد در بالا و پایین کوره تفاوت دمایی وجود دارد. این تفاوت دمایی به موارد زیر بستگی دارد: نوع طراحی کوره، قدیمی یا جدیدبودن المنت‌های گرم کننده کوره، چیدمان یکنواخت یا نایکنواخت ظروف در کوره و عدد مخروط.

مخروط‌ها را باید در پایین، بالا و وسط کوره قرار داد تا مشخص شود تفاوت دمایی در کوره هنگام پخت چقدر است. همچنین باید در نظر داشت که تهویه رو به پایین تفاوت دمایی در کوره را کاهش می دهد.

امروزه اکثر سفالگران به جای مخروط از کنترل‌کننده‌های الکترونیکی استفاده می‌کنند. از مشاهده وضعیت مخروط برای کالیبره کردن ترموکوپل ها و تنظیم برنامه‌های کنترل حرارتی پخت‌های آینده می‌توان استفاده کرد.