Farklı Seramik Ürünlerinin Pişirme Rejimleri ve Pişirme Sırasında Gerçekleşen Süreçler

Pişirim sırasında, çamur ve sırda meydana gelen tüm temel değişiklikler gerçekleşir ve bu değişiklikler sonucunda "seramik" olarak adlandırdığımız nihai ürün oluşur. Pisirim, pratik denemelerle belirlenmiş parametrelere sahip bir teknolojik süreçtir ve pişme işlemi, pişirilen ürünlerin gereksinimlerine uygun şekilde yürütülmelidir.

Fırından çıkarmak istediğimiz sonucun ne olduğu sezgisel olarak anlaşılabilir.

• "Büsküvi" (ilk pişme ürünü) için beklenen, sesli bir sağlık (tokluk) ve sırı emmesi için belirli bir gözenekliliktir.

• Büsküvi porselen için arzu edilen, hoş bir ipeksi doku ve beyazlıktır.

• Parlak sırların iyi bir şekilde parlaması, mat sırların ise gerçekten mat olması beklenir.

  
  

Kimse eğri bürgülü, çatlak, rafta yapışıp kalan sır kalıntıları, kabarcıklar veya delikler istemez. Ancak bu beklentileri sayılar diliyle ifade etmek daha zordur.

Isıtma sırasında, ham ürünlerimizi oluşturan birçok kimyasal bileşen önemli değişimler geçirir. Bu değişimler arasında dehidrasyon (su kaybı), faz dönüşümleri, kimyasal etkileşimler, çözünme ve kristalleşme yer alır.

Günümüzde, sonucu önceden kesin olarak tahmin edebilecek tam bir teorik model henüz mevcut değildir. Böyle bir model olsaydı bile, çamur ve sır bileşimlerini ayrıntılı olarak analiz etmek ve doğru hesaplamalar yapabilmek için haftalarca araştırma yapmamız gerekirdi.

Bu nedenle, deney üzerine deney yaparak neyin önemli olduğunu ve neyin olmadığını, ideal sıcaklığın ne olması gerektiğini, ısıda bekletme (soaking) gerekip gerekmediğini ve neden bazen sürecin başarılı olduğunu, bazen ise başarısızlıkla sonuçlandığını anlamaya çalışıyoruz.

Ancak amacımız, planladığımız etkileri ve ürünlerin özelliklerini elde etmek olduğu için, pişirme parametrelerini kontrol edebilmek ve yönetebilmek gereklidir. Bunu yapabilmek için de temel ilkeleri bilmemiz şarttır.

Şimdi bu temel ilkeleri ayrıntılı olarak inceleyelim:

1. Pişirme Çeşitleri: Neden Gereklidir ve Hangi Parametreler Kontrol Edilmelidir?

2. Elektrikli Fırınlar ve Diğer Fırınlar Hakkında Kısa Bir Bilgi

1. Pişirme Türleri, Neden Gereklidir ve Öncelikli Olarak Neleri Kontrol Etmeliyiz?

Seramik pişirimlerini dört ana gruba ayıralım:

• Porselen: Yüksek oranda akıcı bileşenler içerir, ısıtıldığında çömlek bünyesinde bol miktarda sıvı faz oluşur. Bu gruba taş seramikleri de dahil edebiliriz.

• Fayans: Neredeyse hiç sıvı faz oluşmaz. Aslında, klasik anlamda fayans üretimi günümüzde neredeyse tamamen ortadan kalkmıştır.

• Mayolika: Kırmızı kil bazlı seramikleri (örneğin çömlek, terrakota vb.) bu gruba dahil edeceğiz.

• Şamot: Yukarıda bahsedilen malzemelerin kimyasal bileşimine sahip olabilir, ancak en büyük farkı, yapısında önceden pişirilmiş malzeme tanelerinin bulunması ve bunların sıvı çamur ile bağlanmasıdır.

Her bir malzeme grubu için ortak özellikleri belirleyerek, pişirme sürecinde dikkat edilmesi gereken noktaları ele alacağız.

Porselen Pişirme Şeması

1. İlk Pişirim (Bisküvi Pişirimi) İlk olarak, "bisküvi" veya "ham pişirim" adı verilen bir ön pişirme yapılır. Bu aşamada, kurumuş ancak sırsız ürünler 800 - 1000°C arasında bir sıcaklıkta pişirilir. Bu işlemden sonra ürünler, yeterince sağlam hale gelir ve hatta üretim hattında (konveyörde) makineyle sırlanabilir.

Ürünler gözenekli kalır, bu da çatlakların tespitini kolaylaştırır. Çatlaklar, ürüne tahta bir çubukla hafifçe vurularak (karakteristik bir titreme sesiyle) anlaşılabilir. Bisküvi pişiriminden sonra ürünler daha dayanıklı hale geldiği için sır uygulama süreci de kolaylaşır. Büyük ve ağır parçalar bile rahatlıkla sıvı sır içerisine daldırılarak sırlanabilir. Bu aşamadan geçen ürünler "bisküvi" olarak adlandırılır.

2. İkinci Pişirim (Sırlı Pişirim) İkinci aşama olan sır pişirimi öncesinde, ürünün üzerine alt-sır dekorları (sır altı desenleri) uygulanabilir. Titiz üreticiler, bu dekorların sır içinde dağılmasını önlemek için sır öncesi ara bir sabitleme pişirimi de yapar.

Sırlı pişirim, ürünün tam olgunlaşma sıcaklığında gerçekleştirilir. Bu sıcaklık, porselenin türüne göre değişir:

• Gerçek porselen: 1380 - 1420°C

• Standart sofra porseleni: 1300 - 1380°C

• Sıhhi porselen (lavabo, klozet vb.): 1250 - 1280°C

• Taş seramikler: Kullanılan akıcı bileşene bağlı olarak değişir.

Bu aşama, ürünün fiziksel ve kimyasal özelliklerini belirleyen nihai yapıyı oluşturur. Eğer ürün bu aşamadan sonra dekorlanmamışsa, "beyaz porselen" olarak adlandırılır.

Beyaz porselen fincanlardan kırsalda çay içmek ayrı bir keyiftir. Ancak geleneksel porselen genellikle çiçek desenleri, resimler veya altın-mavi şeritler gibi süslemelerle bilinir.

3. Üçüncü Pişirim (Dekoratif Pişirim) Porselenin estetik tamamlayıcısı olan dekorlar, üçüncü pişirimde uygulanır. Bu aşamada kullanılan sıcaklık, dekorun türüne bağlıdır:

4. Sır üstü boyalar: 800 - 830°C

5. Lüster boyalar ve altın dekorlar: 800 - 830°C veya biraz daha düşük sıcaklık

6. Yüksek sıcaklık dekorları (1000 - 1100°C): Sır içi boyalar veya düşük erime noktalı renkli sırlardan oluşur.

Daha canlı ve belirgin renkler elde etmek için bazen iki veya daha fazla dekoratif pişirim yapılır. Bu pişirimlerin hepsi "üçüncü pişirim" olarak sınıflandırılır.

Fayans Pişirme Şeması

1. Birinci Pişirim (Yüksek Pişirim) Fayansın ilk pişirimi yüksek sıcaklıkta yapılır. Fayans çamurunda eriyebilen bileşenler (akıcılar) neredeyse hiç bulunmaz, bu nedenle pişirim sırasında sıvı faz çok az oluşur ya da hiç oluşmaz. Ayrıca, kullanılan killer yüksek ergime sıcaklığına sahiptir.

Bu özellik, fayans ürünlerini doğrudan olgunlaşma sıcaklığında pişirmeye olanak tanır. Genellikle bu sıcaklık 1200 - 1250°C aralığındadır.

Porselenden farklı olarak, fayans gözenekli yapısını korur. Bu, yüzeye kolayca sır (glazür) uygulanmasını sağlar.

2. İkinci Pişirim (Sırlı Pişirim) İkinci pişirim, sırın türüne bağlı olarak farklı sıcaklıklarda yapılabilir:

3. Fayans sırları için: 1150 - 1250°C

4. Kurşun bazlı majolika sırları için: 900 - 1000°C

Bu aşamada, yüzeye beyaz emaye uygulanabilir ve ıslak emaye üzerine desen işleme (çiğ emaye tekniği) kullanılabilir.

Sır seçimi doğru yapıldığında, ikinci pişirimden sonra ürün ilk pişirimdeki kadar dayanıklı olur.

3. Üçüncü Pişirim (Dekoratif Pişirim) Üçüncü pişirim, porselen pişiriminde olduğu gibi gerçekleştirilir ve yalnızca gerekli olduğunda uygulanır.

Fayansın ikinci pişirimde düşük sıcaklıklarda pişirilebilmesi, daha geniş bir renk paletiyle çalışmaya olanak tanır. Bu nedenle, dekoratif boyalar ve farklı sırlar rahatlıkla kullanılabilir.

Majolika Pişirme Şeması

Majolika pişiriminde düşük ergime noktasına sahip, kırmızı renk veren killer kullanılır. Bu tür çamurlar, aşırı pişirildiğinde kabarma ve ciddi deformasyon riski taşır. Ayrıca, kırmızı çamurun pişirme sıcaklık aralığı oldukça dardır. Örneğin:

• 950°C: Hâlâ gevşek ve dayanıksız bir yapı

• 1050°C: Yoğun, camsı bir yapı

Genel olarak majolika için düşük sıcaklıklarda pişirim yapılır ve bu sıcaklık aralığı 900 - 1100°C arasındadır. Bu sıcaklıklarda, çamur bileşenlerinin parçalanma (dekompozisyon) süreci tamamlanır ve bu süreçte gazlar açığa çıkar.

Bu nedenle, majolika üretiminde "tek pişirim" yöntemi (hem çamurun hem sırın aynı anda pişirilmesi) oldukça zordur. Çünkü sır ve çamurun olgunlaşma sıcaklıkları birbirine çok yakındır ve bu durum hatalara yol açabilir. En yaygın yöntem, iki aşamalı pişirimdir:

1. Birinci Pişirim (Bisküvi Pişirimi) Bu aşamada, çamur minerallerinin dönüşüm süreci mümkün olduğunca tamamlanmalıdır. Bu dönüşüm tam gerçekleşmezse, ikinci pişirimde sır yüzeyinde kusurlar oluşabilir.

Bisküvi pişirimi sıcaklığı, sırlı pişirime kıyasla daha yüksek veya daha düşük olabilir, ancak genellikle 900 - 950°C aralığında tutulur.

2. İkinci Pişirim (Sırlı Pişirim) Bu aşamada sıcaklık, kullanılan sırın özelliklerine göre belirlenir. Ancak, çamur deformasyona uğramaması için kritik sıcaklık aşılmamalıdır.

   
   

Şamot Pişirme Şeması

Şamotlu seramik çamurunun diğerlerinden temel farkı, önceden yüksek sıcaklıkta pişirilmiş sert taneciklerden oluşan bir iskelet yapısına sahip olmasıdır. Bu taneciklerin boyutu 100 mikron ile birkaç milimetre arasında değişebilir. Tanecik boyutu, genellikle üretim tekniğinden ziyade ürünün yüzey dokusuna bağlı olarak belirlenir.

Bu sert iskelet, pişirme sırasında çamurun büzülmesini (çekmesini) engeller. Ancak, kurutma aşamasında şamotlu hamurların büzülmesi, ince sıvı çamurlara kıyasla çok daha az değildir.

Şamotlu ürünler, bu yapısı sayesinde yüksek sıcaklıklarda pişirilebilir ve bu sırada ciddi deformasyon riski azalır. Ayrıca, şamot taneciklerinin bileşimi, çamurun plastiklik sağlayan kısmından farklı olabilir. Eğer taneciklerin ergime sıcaklığı yüksekse, pişirme sıcaklığı da buna bağlı olarak artırılabilir.

Şamot pişirme yöntemi, diğer seramik türlerine benzer şekilde üç aşamadan oluşur:

1. Birinci Pişirim (Bisküvi Pişirimi): Ürünün dayanıklılığını artırmak ve sır uygulaması için hazırlanmasını sağlar.

2. İkinci Pişirim (Sırlı Pişirim): Gerekli olduğunda uygulanır ve kullanılan sırın özelliklerine göre sıcaklık ayarlanır.

3. Üçüncü Pişirim (Dekoratif Pişirim): Eğer ürün üzerine dekoratif süslemeler yapılacaksa, bu aşama eklenir.

Tek Pişirim (Tek Aşamalı Pişirme)

Tek pişirim, kurutulmuş ürüne sırın doğrudan uygulanıp hem bisküvi hem de sırlı pişirimin tek seferde yapılmasıdır. Bu yöntem, üretim ekonomisi açısından ideal bir çözümdür çünkü:

• Fırının ısıtılması için enerji yalnızca bir kez harcanır.

• Ürünler fırına bir kez yerleştirilir ve bir kez çıkarılır.

• Ara aşama için bisküvi ürün deposu gerekmez.

• Ham maddeden bitmiş ürüne kadar olan üretim süresi yarıya iner, bu da alan kiralama ve iş gücü maliyetlerini azaltır.

Temel olarak, düşük sıcaklıkta yapılan dekoratif pişirimler hariç, neredeyse her tür seramik malzeme tek pişirim yöntemiyle pişirilebilir.

Ancak tek pişirimin bazı zorlukları vardır:

• Sır ve alt sır dekorasyonu, henüz fırınlanmamış ve oldukça kırılgan olan kuru ürüne uygulanır. Bu, ürünün makinelerle işlenmesini imkânsız hale getirir ve her şeyin elle, son derece dikkatli yapılmasını gerektirir.

• Daldırma yöntemiyle sır uygulaması (sır tüketimi açısından en ekonomik yöntem) sadece küçük ürünler için uygulanabilir. Ayrıca, iç ve dış yüzeyler arasında uzun süre beklemek gerekir.

• Ara aşamada bisküvi ürünü olmadığı için kalite kontrol yapılamaz (örneğin, şekil bozuklukları, ince çatlaklar vb. gözden kaçabilir). Bu nedenle, tek pişirimde hata oranı daha yüksektir.

• Kullanılan sırların tek pişirime uygun olması gerekir.

Tek veya çift pişirime nasıl karar verilir?

Bu karar, üretim amacına göre değişir:

• Sanatçılar ve sanat atölyeleri için belirleyici faktör, istenen sanatsal sonucu elde etmektir.

• Seri üretim yapan atölyeler ve seramik fabrikaları için ise ekonomik faktörler ön plandadır.

Bu nedenle, hangi yöntemin kullanılacağına karar verirken hem estetik hem de üretim maliyetlerini dikkate almak gerekir.

Porselen İçin:

Düşük sıcaklıkta yapılan bisküvi pişirimi, yüksek sıcaklıkta yapılan pişirime kıyasla çok daha az enerji harcar. İlk pişirim için yaklaşık 900°C yeterlidir. Bu aşamada, zayıf izolasyona sahip elektrikli fırın ve oksitleyici bir hava ortamı kullanılabilir. Ancak ikinci (sırlı) pişirim için iyi yalıtımlı ve tercihen alevli bir fırın gereklidir. Peki, bisküvi pişiriminden tasarruf etmeye değer mi?

Porselen sırları, porselen çamurunun olgunlaşma sıcaklığına yakın bir sıcaklıkta erimeye başlar. Kil minerallerinin ayrışma sürecinin gerçekleştiği sıcaklık aralığında sır tabakası toz halindedir ve gazlar kolayca geçebilir. Bu nedenle, sırda gaz sıkışması nedeniyle oluşan kusurlardan endişe etmeye gerek yoktur. Bu durumda, bisküvi pişirimi yapmaya gerek var mı?

Porselen çamuru yoğun olmayan ve hızlı nem çeken bir yapıya sahiptir. Çiğ (kurutulmuş) ürünü sırlamak ustalık gerektirir. Bu yüzden bisküvi pişirimi gereklidir!

Bazı büyük ürünler, örneğin çini gibi, genellikle püskürtme yöntemiyle sırlanır. Eğer bisküvi pişirimi yapılırsa, sır sürmeye bile gerek kalmaz. Peki, o zaman neden bisküvi pişirimi yapalım?

Fayans İçin:

Eğer düşük erime noktalı sırlar kullanacaksanız, yüksek sıcaklıkta bisküvi pişirimi zorunludur. Aksi halde tek pişirim yaparsanız, elde edeceğiniz ürün tam anlamıyla fayans olmaz, daha çok kağıt hamuruna benzeyen zayıf bir yapı ortaya çıkar.

Ancak, eğer yüksek sıcaklıkta eriyen sırlar kullanıyorsanız (örneğin, 1100°C’nin üzerinde erimeye başlayan porselen benzeri sırlar), bisküvi pişirimi yapmaya gerek yoktur. Bu tür sırlar, genellikle basınçlı hava ile püskürtme yöntemiyle uygulanır.

Majolika İçin (En Karmaşık Durum):

Majolika için bisküvi pişirimi neredeyse her zaman gereklidir ve mümkün olan en yüksek sıcaklıkta yapılmalıdır. Batı Avrupa seramik geleneğine göre, bazı teknologlar, tüm organik bileşenlerin yanması ve bileşenlerin tamamen ayrışması için majolikanın camlaşma noktasına kadar pişirilmesini tavsiye eder. Ancak, bu durumda soru şu: Sonrasında nasıl sırlanacak? Bu sorunun cevabını sırlar bölümünde bulabilirsiniz.

Ancak, eğer angob (renkli astar), terra sigillata veya hızlı eriyen özel sırlar kullanıyorsanız, bisküvi pişirimi yapmadan da üretim mümkündür.

Tüm Malzemeler İçin:

Tek pişirim yöntemi, yalnızca mükemmel şekilde optimize edilmiş bir üretim süreci ile mümkündür. Seramik üretiminde başarı, üçte iki oranında çalışanların deneyimine bağlıdır.

Görünüşe göre, pişirimle ilgili tüm bu karmaşıklıkları çözmek için bir özet tabloya ihtiyacımız var!

Isıtma ve Soğutma Sürecinde Gerçekleşenler

Sıcaklık Aralığı (°C)	Süreç
20 - 100°C	Çamurdaki nemin uzaklaştırılması. Isıtma yavaş ve eşit olmalıdır. Kalın duvarlı ürünler daha yavaş ısıtılmalıdır.
100 - 200°C	Nemin uzaklaştırılması devam eder. Kalın kısımlar daha yavaş ısınır. Sır tabakası çekme yapar ve su buharı nedeniyle çatlayabilir. Lüstürlü kaplamalarda uçucu organik bileşikler açığa çıkar, ısıtmayı hızlandırmamak gerekir.
200 - 400°C	Organik maddelerin yanması. Eğer organik madde fazlaysa, iyi bir hava akışı sağlanmalıdır (örneğin, dekoller, lüstürler, üst sır boyaları).
400 - 900°C	Kil minerallerinin ayrışması başlar, kimyasal bağlı su açığa çıkar. Nitrat ve klorür tuzları parçalanırsa, bu sıcaklık aralığında çözünür.
550 - 600°C	Kuvarsın önemli bir faz dönüşümü gerçekleşir. Bu, genellikle soğutma aşamasında "soğuk çatlama"ya neden olabilir.
600 - 800°C	Kurşun ve diğer düşük erime noktalı akıcıların erimeye başlaması. 750-800°C'de üçüncü dekor pişiriminde sır yüzeyi yumuşar ve altın, renkler gibi dekorlar sırın içine gömülür. Sülfür bileşikleri yanar.
850 - 950°C	Kalsiyum karbonat (kireçtaşı) ve dolomitin ayrışması, kalsiyum ve magnezyum karbonatların silisle reaksiyona girmesi. Bu aşamada karbondioksit gazı açığa çıkar. Kilin tüm bileşenleri tamamen ayrışır ve seramik gövde güçlenir. Mayolika sırları bu aralıkta tamamen erir.
1000 - 1100°C	Kireç ve silisin yoğun şekilde tepkimeye girmesi, sıvı faz oluşumu (özellikle kireçli fayanslarda). Gövde yoğunlaşır ve hafif şekil bozulmaları olabilir. Albit ve nefelin-siyenitin erimesi başlar. Sülfatların ayrışması ve kükürt dioksit gazı çıkışı gözlemlenir.
1200 - 1250°C	Beyaz pişen killerin ve fayans hamurlarının sinterleşme (yoğunlaşma) aralığı. Bu sıcaklıkta silis ve kaolinit, feldispat eriyiğinde çözünür.
1280 - 1350°C	Mullit oluşumu başlar. Mullit iğneleri porselen gövdeye nüfuz eder ve yüksek mukavemet ve ısı direnci sağlar. İnce kuvars kristobalite dönüşür.
1200 - 1420°C	Bu aralık porselen için karakteristiktir. Oksidasyon ve indirgeme koşullarına bağlı olarak, demir oksitler kırmızıdan maviye dönüşebilir. Sıcaklık yüksek, viskozite orta düzeydedir ve difüzyon hızlıdır (bu nedenle alt sır desenler bulanıklaşabilir).
1420 - 1000°C	Soğutma sırasında özel bir dönüşüm olmaz. Hem gövde hem de sır hala plastiktir. Kristalleşme eğilimli sırlar kullanılıyorsa, bu aralıkta yavaş soğutma kristal büyümesine yol açar.
1000 - 700°C	Bakır ve mangan gibi metallerin düşük oksitleri, yüksek oksitlere dönüşmeye başlar. Eğer metalik bir yüzey isteniyorsa, bu sıcaklık aralığında indirgeme ortamı sağlanmalıdır.
900 - 750°C	Gövde ve sır kırılgan hale gelir ve birlikte soğurlar. Eğer termal genleşme katsayıları (KTR) uyumlu değilse, sır çatlaması (crazing) veya kopması riski vardır.
600 - 550°C	Kuvarsın ters faz dönüşümü gerçekleşir. Bu dönüşüm ani hacim değişimine neden olabilir ve soğuk çatlaklara yol açabilir. Bu aralıktan yavaş geçilmelidir.
300 - 200°C	Kristobalit dönüşümü gerçekleşir (1250 - 1300°C’de oluşan ince silis kristobalite dönüşür). Fırının kapağını açmak için acele etmeyin.
250 - 100°C	Soğuma devam eder. Kalın bölümler ince kenarlara göre daha yavaş soğur. Eşit soğuma sağlanmalıdır.

Tabloda ana süreçler açıklanmıştır. Bu yüzden şimdi tekrar kısaca pişirmenin önemli noktalarını belirteceğiz.

01. İlk pişirme. Fırına çamur koyuyoruz. İçinde su çoktur, hatta kuru görünse bile. 200 - 300°C'ye kadar yavaşça ısıtıyoruz, örneğin 2 - 3 saat içinde. Tüm kirleticilerin yanması için iyi havalandırma sağlıyoruz. Nihai sıcaklık 900 - 1000°C olmalıdır. Sıcaklık konusunda emin değilseniz, 1 - 3 saat bekleme süresi yapıyoruz, böylece tüm malzeme homojen şekilde ısınır. Soğutma işlemini fırının soğuma hızında yapıyoruz. Hızlı soğutma yalnızca birkaç deneyden sonra yapılır; çünkü sır yoktur, ancak kuvars nedeniyle soğuk çatlamalar olabilir.

02. Sırlama pişirme sonrası atıklarla pişirme. Fırına sırla kaplanmış ürünler koyuyoruz. Şamottayı daha önce atıklarla pişirdik, bu yüzden başlangıçta ısıtma hızı daha yüksek olabilir; önemli olan sırın iyi kurumasıdır. Nihai sıcaklığa kadar ısıyı fırının ve ürünlerin ısınma hızına göre hızlıca artırıyoruz. Nihai sıcaklıkta 15 dakika ile 1-2 saat arasında bekleme yapıyoruz, böylece ürünler homojen şekilde ısınır. Eğer sıcaklık artışı son aşamalarda düşükse (saatte 50°C ve daha düşük), bekleme zaten yapılmış sayılır. Burada Zeger konileri kullanmak daha iyidir. "Raflar" (belirli sıcaklıkta bekleme) soğuma aşamasında yalnızca kristal sırlar ve bazı mat sırlar için geçerlidir. Diğer her şey p.1'deki gibi.

03. Tek seferde sırla pişirme. P.1 ve p.2'de belirtilen her şeyi dikkate alıyoruz. 500 - 900°C arasındaki sıcaklık artışını zorlamıyoruz - sırın erimesinden önce şamottadaki tüm gazların çıkması gerekir!

04. Dekolaj, lüster boya ve üst sır boyalarının pişirilmesi. Sıcaklık artışını çok yavaşça (2 - 4 saat içinde) 400°C'ye kadar yapıyoruz - tüm organik maddeler yanmalıdır. Bu süreç oksitleyici ortamda (hava) ve yoğun havalandırma ile yapılmalıdır. 400°C'den 800°C'ye kadar istediğiniz hızda ısıtabilirsiniz. 5 - 15 dakika bekleme süresi.

Fırının hangi koşullarda pişirme yapması gerektiğini aşağıda okuyabilirsiniz.

2. Elektrikli fırınlar ve diğer fırın türleri hakkında iki kelime.Seramik pişirme, farklı ısıl cihazlarda yapılan bir işlemdir. Elektrik akımının ısı olarak kullanıldığı fırınlara elektrikli, organik yakıtın yanmasından ısı elde edilen fırınlara ise yakıtlı fırınlar denir ve bunlar genellikle daha spesifiktir: gazlı, odunlu, mazotlu vb. Yüzyıllar boyunca seramik pişirmenin çeşitli tasarımları geliştirilmiştir ve son 100 yıl içinde elektrikli fırınların sayısız tasarımı da ortaya çıkmıştır.

Fırın türü ve tasarımından bağımsız olarak fırında şu unsurlar bulunur:

• Ürünlerin yerleştirileceği serbest alan, kısaca "odacık"

• Isıya dayanıklı ve ısıyı izole eden bir kaplama, kısaca "kaplama"

• Isı kaynağı - ısıtıcı, brülör vb.

• Isınma derecesinin kontrol edilip ayarlanabileceği bir cihaz, kısaca "regülatör".

Her fırın, yukarıda belirtilen özelliklere göre sınıflandırılabilir. Fırın siparişi verirken bu özelliklerin belirtilmesi önemlidir.

Odacığın hacmi, periyodik fırında bir pişirme işleminin üretim kapasitesini veya tünel fırınında bir vagonun itildiği her döngüyü belirler. Bundan sonra sadece periyodik fırınlardan bahsedeceğiz. Odacığın hacmi 1 - 2 litre olabilir; bu tür küçük fırınlar test pişirme ve seramik takı gibi küçük ürünler yapmak için uygundur. Atölyelerde ve stüdyolarda yaygın olarak kullanılan fırınların hacmi 50 - 100 litreden 1 - 1,5 m³'ye kadar değişir. Fabrika koşullarında genellikle 3 ile 20 m³ arasında hacme sahip fırınlar kullanılır.

Kaplama ve ısıtıcı, odacıkta elde edilebilecek maksimum sıcaklığı belirler. Gereken sıcaklık ne kadar yüksekse, kaplamanın kalitesi de o kadar yüksek olmalıdır ve bu da fırının maliyetini belirgin şekilde etkiler. Bazen odacık, ısıtıcıdan ek bir kaplama (müfelle) ile ayrılır. (Tüm küçük fırınlara müfelle demek doğru değildir!)

Regülatör, genellikle bir termokupl olan sıcaklık ölçüm cihazını, ısıtıcı gücünü ayarlama cihazını ve bu iki cihazın işlevlerini uyumlu hale getiren kontrol cihazını içerir.

Kamera, ürünlerin ve rafların yerleştirileceği çalışma alanıdır; toplam hacminden "duvardan duvara" ısıtıcılar için gereken hacim çıkarılmalıdır. Kameranın verimli yükleme hesaplaması, rafların kalınlıkları dikkate alınarak yapılmalıdır.

Soruyu soralım, aslında bir seferde 4 ürün mu yoksa 6 ürün mu pişirmek daha karlı?Cevap, ekseriyetle ek ısı yükünü hesaplayarak bulunur. Eğer bir çömlek 300 gram ağırlığındaysa ve raflar ile tepsiler 5 kilo ise... Yani neredeyse tüm ısı, yanıcı malzemenin ısınmasına gidecek! Ve fırının soğuması daha uzun sürecektir. Olası bir durum, altı çömleğin pişirilmesi süresince, her biri 4 üründen oluşan iki pişirme işlemi yapılabilir.

Gerçekte, yalnızca ürünler ve yanıcı malzeme değil, fırının duvarları da ısınır. Bir ateşin içinde bu, tamamen toprağın kütlesi olacaktır. Onu ısıtmak zordur, soğutmak da zordur. Modern fırınlarda, düşük ısı kapasitesine, düşük ısı iletkenliğine ve yüksek ateşe dayanıklılığa sahip ateş tuğlaları bulunmalıdır. 1200°C çalışma sıcaklığına sahip fırınlar için, vakumla şekillendirilmiş lifli malzeme oldukça uygundur. Eğer fırın tamamen ağır şamot tuğlasından yapılmışsa, ısınması ve soğuması için büyük miktarda zaman gerekecek ve dolayısıyla enerji maliyetleri de yükselecektir. Bu tür ağır "yükselmeye" dayanıklı bir fırın, hızla ısınma modlarını uygulamanıza izin vermez, eğer bunlara ihtiyaç duyuyorsanız. Ancak, ısıtıcıların gücünü artırabilirsiniz.

Elektrikli ısıtıcılar, tel ve seramik türlerinden olabilir. Tel ısıtıcıları nikel-kromdan yapılır (pahalıdır, maksimum sıcaklık 1100°C'ye kadar dayanır, ancak çalıştıktan sonra hala esnektir) veya demir alaşımlarından yapılır. Demir alaşımlarından yapılanlar, telin çapına bağlı olarak 1200-1350°C'ye kadar çalışır. İlk ısıtma sonrası, tel geri dönüşümsüz şekilde kırılgan hale gelir ve bir yerde yanan ısıtıcıyı tel sararak onarmak mümkün değildir.

Seramik ısıtıcılar arasında silikon karbür, aynı zamanda silit ve karborundum çubukları bulunur: 1400°C'ye kadar çalışma sıcaklığına sahiptirler. Son 10 yılda, 1700°C'ye kadar çalışan pahalı kromit-lantanit ısıtıcıları reklam edilmektedir, bu ısıtıcılar aynı 1300-1400°C sıcaklıklarda çok yüksek bir çalışma ömrüne sahiptir (tabii ki ağır bir plakayı takarken kırılmadığı sürece). Elektrikli ısıtıcıları hesaplamak için başka yerlerde nasıl yapılacağına dair bilgiler bulunmaktadır. Burada, özel firmalardan yardım almanızı öneriyoruz.

Eğer ısıtma, gazlı brülörlerle yapılıyorsa, fırın içinde 1700°C'ye kadar herhangi bir sıcaklık elde edilebilir, ve eğer hava oksijenle zenginleştirilirse, sıcaklık 2000°C'ye kadar çıkabilir. Gazlı (ve diğer yakıtlı) fırınlar, pişirme işlemini yalnızca oksidasyon ortamında değil, aynı zamanda nötr ve indirgenme ortamlarında da yapabilme imkanı sağlar. "İndirgeme" derecesi, gaz/hava oranı değiştirilerek kontrol edilir, modern gazlı fırınlarda bu otomatik olarak yapılır. Maalesef, odunlu fırınlar otomasyona daha zor uyum sağlar, ancak yapımı basittir, işletme maliyetleri düşüktür, gaz denetiminden onay alınması gerekmez ve 1200°C'ye kadar kolayca ulaşabilirler.

Ne kadar güçlü olursa, ısıtıcılar o kadar hızlı ısıtma sağlayabilir. Ancak onlarla çalışırken o kadar dikkatli olunmalıdır. Farz edin ki, bir çömleğin bir tarafı anında ısınan bir ısıtıcı duvarına yönlendirilmiş ve diğer tarafı soğuk bir komşu çömleğe bakıyor. Yavaş ısınma (ve daha doğrusu, fırının tüm alanına eşit şekilde ısınma) en kolay, tristörlü güç blokları kullanılarak elde edilir. Bu bloklardaki çıkış gücü, "daha fazla akım" - "daha az akım" prensibine göre düzenlenir, yani "açık" - "kapalı" prensibine göre değil. Eğer sadece son yöntemle kontrol edebiliyorsanız, ilk aşamada düşük sıcaklıklar belirleyin (önce 100°C, yarım saat sonra 200°C, bir saat sonra 300°C, sonra nihai sıcaklığa ulaşın). Ve eğer fırında hiç kontrol cihazı yoksa, yanına gitmeyin ve her 5 dakikada bir açma/kapama yapın (bu şaka değil!).

Farklı sıcaklıklardan bahsederken, hala hangi sıcaklık hakkında konuştuğumuzu netleştirmedik - ısıtıcıdaki sıcaklık mı? üründeki sıcaklık mı? yoksa termokupldaki sıcaklık mı? Eğer fırına bir termokupl yerleştirilmişse, ona bağlı cihaz, termokuplun ucunun sıcaklığını gösterecektir. Birçok nedenden dolayı, fırındaki sıcaklık durumu hakkında bu sıcaklık yalnızca yaklaşık bir bilgi verir. Isınma sırasında, ısıtıcılar her zaman daha sıcak, ürünler ise termokuptan daha soğuktur. Termokupl, kameranın bir noktasındaki sıcaklığı gösterir, diğer yerlerde ne olduğunu bilmek mümkün değildir. Bununla birlikte, termokupl, elektriksel sinyaller verir, bu da elektronik cihazlar ve güç kontrol sistemleri için anlaşılır bir sinyaldir. Bu açıdan, vazgeçilmezdir. Fırının uzun süreli kullanımı, kameradaki en sıcak ve en soğuk yerlerin nereler olduğunu gösterir. Er ya da geç, bu cihazın davranışlarına alışırız. Ancak, 19. yüzyılın sonlarından beri, pişirme noktasına ulaşmanın bir başka yolu da bilinmektedir. Bu, Zeger koni pişirmesidir. Pişirme, bu koniye göre yapılırsa, koni, pişirme sırasında deforme olup kurulum yaptığı destekle temas ettiğinde pişirme tamamlanmış sayılır. Koni, pişirilen malzemenin davranışıyla benzer özellikler gösteren maddelerden yapılmıştır. Eğer pratikte, örneğin, 6 numaralı konide en iyi sonucun alındığı keşfedildiyse, tüm pişirme işlemleri bu koniyle yapılmalı, termokuplun gösterdiği değerlere fazla dikkat edilmemelidir. Aslında termokupla bile işimiz yoktur! Koni kullanımı, Batı'da sanatsal seramikte son derece yaygındır ve bunun bir nedeni vardır...