تنشهای به وجود آمده در بدنه و لعاب دلیل و عیب اصلی برای پیدایش ترک و بریدگی لعاب است. بخشیی از نقص ها در موقع پخت یا سرد شدن قطعات و قسمت دیگر آن در طی زمان و پس از انبار کردن یا بعد از اینکه بدست مصرف کننده می رسد خود را ظاهر می کند. بطور کلی برای پیش گیری از نقص ها یا تشخیص نوع عیب های به وجود آمده باید آزمایشهایی بر روی مواد خام ایجاد بگیرد که در زیر مهمترین آنها به طور اختصار آورده می شود.
تشخیص نوع ترک:
قدیمی ترین روش تشخیص نوع تنش، محاسبه تعداد و اندازه ترک های بوجود آمده در سطح بدنه است. ترک های ریز مشبک (توری شکل) که در موقع سردشدن یا بعدا به وجود می آیند دلیل تنش زیادی مابین بدنه و لعاب است و آنها به علت انقباض شدید لعاب تولید می شوند. یعنی در این حالت انبساط حرارتی لعاب به مراتب بزرگتر از انبساط حرارتی بدنه است. ترک های موئینی که به دلیل تنس کمتری به وجودمی آید (اغلب بعد از گذشت یک روز) اغلب ترک های بزرگتری هستند و تشکیل یک توریا شبکه غیر یکنواختی در سطح می دهد. اگر انبساط حرارتی لعاب خیلی کم باشد، لعاب به صورت تکه یا پوسته های کوچکی از روی بدنه می جهد، به ویژه از لبه های قطعات. از روش تنش گیری به موقع می توان تا اندازه ای از پیش آمد این نقص ها ممانعت به عمل آورد. بعضی از این روشها عبارتند از: ضربه زدن به لعاب با وسیله سختی، خراش دادن لعاب و بالاخره حرارت دادن وسپس سردکردن سریع لعاب.
برای پیشگیری از تولید ترک میتوان مقداری درحدود 5 الی 12 درصد کوارتز به لعاب اضافه کرد و در صورت احتیاج بیشتر به این ماده باید زگر لعاب را تغییر داد به طوری که انبساط حرارتی کمتری به دست آید.
شوک حرارتی (سریع سردکردن):
برای تعیین مقاومت لعاب و بدنه در مقابل تغییرات دما، قطعه لعابکاری و پخته شده را در دمای معینی حرارت داده و سپس آن را در آب سرد 20 درجه فرومی برند. دمای گرم کردن قطعات فوق از 100 درجه سانتیگراد شروع و هر دفعه پس از فرو بردن آن در آب 10 درجه به دمای کوره افزوده می شود. اگر نمونه تا 120 درجه سانتیگراد را بدون ترک خوردن تحمل کند، در این صورت میتوان گفت که این لعاب تا 8 روز پس از پخت بدون ترک مقاومت خواهدکرد. اگر تا 150 درجه سانتیگراد را تحمل کرد این لعاب 3 تا 4 ماه بدون ترک است و همچنین تحمل آن تا 160 درجه سانتیگراد برابر می شود با 15 ماه مقاومت نمونه در مقابل ترک و تحمل 180درجه سانتیگراد 2 تا 3 سال و بالاخره تحمل 200 درجه سانتیگراد، این لعاب بطور کلی در مقابل تشکیل و تولید برای همیشه مقاوم است. این آزمایش را میتوان براحتی در هر دستگاه خشک کن موجود در آزمایشگاه انجام داد. آبی که نمونه را در آن فرو می برند به علت گرم شدن بهتر است پس از انجام هر چند آزمایش کنترل کرد، به طوریکه در 20 درجه سانتیگراد ثابت نگهداشته شود. ترک های بسیار ریز و نازکی که توسط چشم بخوبی مشاهده نمی شوند، با فرو بردن نمونه در محمول رنگ، ترک ها بخوبی رویت می شوند.
آزمایش حلقه تنش:
برای اندازه گیری تنش واختلاف تقریبی مقدارآن دربدنه ولعاب طبق شرایط معمولی صنعتی می توان به ترتیب زیر عمل کرد:
ازموادبدنه حلقه هایی به قطر5سانتیمترتهیه می شود.ازیک حلقه درحدودنیم تایک سانتی مترآن خارج می کند.این حلقه ها پس ازلعاب کاری (لعاب موردنظربرای همین بدنه) درکوره پخت می شوند.اگرلعاب انبساط حرارتی کمتری ازبدنه (حلقه) داشته باشد،بنابراین دهانه حلقه قدری بسته وحلقه تنگتر می شود.درصورتیکه لعاب تمایل به ترک خوری داشته باشد حلقه بازترمی شود.
دیلاتومتری:
امروزه برای اندازه گیری انبساط حرارتی موادوقطعات اماده ازدستگاه دیلانومتر استفاده می شود.این دستگاه تابعیت تغییرات طول نمونه رانسبت به دماهای مختلف نشان یا ثبت می کند.برای نمونه جهت اندازه گیری انبساط حرارتی بستگی به نوع دیلانومتر متفاوت است.اغلب ازبدنه یا لعاب به طورمجزانمونه تهیه می شود.برای تهیه نمونه از لعاب ابتدا آنراذوب ودرقالبی می ریزند،پس ازانجمادابعادموردنظرتوسط اره الماسه بریده ومجددا جهت تنش گیری حرارت داده میشود.انبساط حرارتی لعاب وبدنه به طورمجزا اندازه گیری وسپس بایکدیگر مقایسه می شوند.
لعاب بایدتحت مقدارکمتری تنش فشاری برروی بدنه بنشیندتاتشکیل ترک ندهد.البته میتوان با اضافه کردن موادی به موادبدنه انبساط حرارتی آنرا قدری افزایش دادکه لعاب برروی بدنه تحت تنش فشاری کافی قرارگیرد.اندازه گیری انبساط حرارتی اجسام فقط تانقطه تبدیل آن کافی است زیراازاین دما به بعدلعاب به فازمایع تبدیل می شود.
تشکیل ترک معمولا درزمان انجمادلعاب ازنقطه تبدیل به پایین انجام می گیرد.دراین محدوده حرارتی بایدلعاب زیرتنش فشاری قرارگیردیعنی لعاب بایددارای ضریب انبساط حرارتی کمتری نسبت به بدنه باشد.امروزه در کلیه کارخانجات تولیدلعاب وسرامیک ازاین دستگاه با اهمیت استفاده فراوانی می شود.روشها وآزمایشهای گوناگون دیگری برای اندازه گیری تنش لعاب وبدنه وجود داردکه دراینجا بدلیل کم اهمیت بودن آن،آورده نمیشود.
تورم بدنه وترک لعاب:
تاکنون ازنقصهای به ویژه تولید ترک وجلوگیری ازآنها صحبت شدکه تااندازه ای مشخص ومعلوم بوده اند.عیب دیگری وجودداردکه نتیجه آن همچنین تشکیل وتولیدترک درلعاب است ودرباره این نقص هنوزمجهولاتی وجود دارد.این عیب تورم بدنه است که هفته ها یا ماهها بعدازانبارکردن یا درحین کاربردقطعات ظاهر می شودوموجب ترک خوردن لعاب می گردد.امروزه به این نتیجه رسیده اندکه تورم بدنه سرامیکی درمدت زمانهای بسیارطولانی دراثرجذب رطوبت محیط است.اجسام سرامیکی لعابکاری رپخته شده به علت داشتن تخلخل یاحفره های مختلف دیگری مانند
سوراخهای نیش سوزنی یامحل پایه وتکیه گاههایامواضع بدون لعاب وغیره که اجتناب ناپذیرنیزهستند،رطوبت محیط رابه خودجذب وشروع به تورم می کنند.تورم بدنه براثرجذب رطوبت محیط،به همان اندازه انبساط حرارتی مسئول تولیدترک درلعاب است.برای اندازه گیری ومحاسبه مقدارتورم ازدستگاهی به نام اتوکلاو استفاده می شود. توسط این دستگاه با فشاربخارزیادبه طورمصنوعی درقطعات سرامیکی تورم ایجادمی شود.
بدون کاربرداین دستگاه،کنترل دائمی تورم بدنه پخته شده درصنعت بسیاروقت گیروغیرممکن به نظرمی رسد.این آزمایش بسیاردقیق است،به طوری که آزمایش تورم توسط این دستگاه ومشاهدات سالیانه تورم بدنه های پخته شده به حالت عادی هردوبرابرومطابقت دارند.برای اینکه بتوان بیشترین تورم رابدست آورد(تقریبا90درصد) بایدبا بدنه 100ساعت زیرفشار2/0 آتمسفرقرارگیرد،البته همین مقدارتورم رامیتوان با5آتوفشاروبه مدت 4ساعت بدست آورد وجسم رادمقابل تورم آزمایش کرد.تورم بدنه بستگی به دمای پخت داردوهرچه آن بیشترگردداحتمال تشکیل تورم کمتراست.تورم همچنین به نوع موادبدنه بستگی دارد.افزایش مقدارکوارتزدرموادبدنه تورم راقدری کاهش می دهد.برعکس فلدسپات اثرزیادی برروی ازدیاد تورم ودر نتیجه ترک های موئین دارد به ویژه دردماهای بالاتر.
آهک اثرزیادی برروی تورم دارد به ویژه تاثیربیشترمی شود،اگرمقداری کوارتز تواما همراه آن بوده ومقدارفلدسپات آن کم باشد،دردمای بالایSK 5a حتی با محتوی بودن مقداری فلدسپات تورم به شدت کاهش دارد.کائولن برروی متورم شدن بدنه بی اثراست.کربنات باریم اثربسیارنامطلوبی برروی متورم شدن موادبدنه داردوتاثیرآن به مراتب بیشترازکربنات کلسیم است.مقداربسیارکمی دیوپسیداثرزیادی برروی تورم زدایی مواددارد.دیوپسید تشکیل شده ازسیلیکات کلسیم منیزیم(2SIO2،Mgo،Cao).
آزمایش سختی لعاب:
ساده ترین روش اندازه گیری سختی لعاب خراش سختی،طبق موس است که باچسم سخت تری(چاقو) برروی لعاب خراشی داده وسختی آن بطورتجربی با جدول سختی موس مقایسه می شود.امکان دیگری برای اندازه گیری سختی وجود داردوان بدین ترتیب است که ازسطح قطعه لعابکاری شده نمونه ای به قطر10 سانتی مترآماده و آن رادرزیرظرفی به فاصله تقریبا یک متر(بستگی به نوع دستگاه دارد) قرارمی دهند.درظرف فوق مقداری تقریبا 30 کیلوگرم ماده سختی مانند کوارتز یا کوروند یا کربیدسیلیس ریخته و ازسوراخی که درزیراین ظرف قرارداردمواد را بر روی نمونه جاری می سازند.مدت 15دقیقه موادرابرروی نمونه ریخته وپس ازگذشت این زمان مقدارافت وزنی نمونه راکه براثرسایش انجام گرفته،اندازه گیری کرده ومقایسه ومحاسبه می کنند.روش دیگراندازه گیری سختی همان طریق اندازه گیری سختی فلزات است.برروی لعاب توسط الماس دستگاه سختی سنج(سختی ویکرزیاراکول) با وزنه مشخصی فشارواردآورده ومقداردهنه فرورفتگی الماس دقیقا اندازه گرفته وباجدولهای ویژه آن مقایسه و مقدارسختی خوانده می شود.البته روشهای گوناگون اندازه گیری سختی دیگری وجود داردکه این سه روش بیان شده فوق نسبت به سایر طریقه های دیگرارجحیت بیشتری داردومتداولتر است.
تعیین دامنه ذوب – غلظت وتنش سطحی:
دامنه ذوبی یا محدوده ذوبی،اختلاف دمایی است که بین شروع ذوب وذوب کامل وجوددارد.لعاب با دامنه ذوبی زیاد رامیتوان درمحدوده حرارتی بیشتری پخت بدون اینکه نقصی درلعاب به وجودآید.درصنعت،دامنه حرارتی دارای اهمیت زیادی است زیرا یک لعاب برای مثال در1000 درجه سانتیگراد ذوب شده ومیتواند به آسانی تا 1140درجه راتحمل کندبدون اینکه نقصی مانندتورم درلعاب یاشره کردن یاجوشیدن لعاب به وجود آید.درضمن بایدمتذکرشدکه درتمام مناطق کره زمین کوره یک دمای یکنواخت وبرابری حکمفرمانیست. هرچه مذاب لعاب غلیظ ترباشدبه همان اندازه می تواند بیشتر درمجاورت دما قرارگیرد.بنابراین مشاهده می شودکه گرانروی بامحدوده ذوبی یا برعکس با همدیگر بستگی داشته واین خودبستگی به فراروانی ترکیب شیمیایی لعاب دارد.برای اندازه گیری غلظت (گرانروی) لعاب روشهای متعدد ومختلفی وجود داردکه چندنوع آن دراینجا به عنوان مثال آورده می شود.غلظت رابعضی مواقع با فروبردن گلوله ای پلاتینی درمذاب شیشه یا لعاب اندازه گیری می کنندکه دراین حالت سرعت فرورفتن ان تعیین ومحاسبه می شود وآن اندازه ای است برای غلظت لعاب.اغلب گرانروی درصنعت به این ترتیب اندازه گیری می شودکه صفحه ای ازپرسلان یا شیارهایی ناودانی تهیه کرده ولعاب به صورت قرصی دربالای این فرورفتگی ها قرارمی گیرد. صفحه پرسلانی همراه باقرص لعاب با زاویه 45درجه داخل کوره قرارمی دهند.پس از حرارت دادن مقدارطول لعاب جاری شده دراین ناودانها اندازه گیری می شودواین اندازه ای برای گرانروی است.
این آزمایش مقایسه ای است وخطاهای فراوانی دربردارد.راحترین وجدیدترین وسیله ای که میتوان دامنه ذوبی رانسبتا دقیق اندازه گرفت میکروسکوپ حرارتی است.بااین وسیله میتوان کلیه حالات وفازهای مختلف ازحالت جامد تا ذوب کامل مانند نقطه زینتر،دمای شروع ذوب،تورم،کشش سطحی وغیره رامشاهده ودرصورت امکان عکس برداری کرد.میکروسکوپ حرارتی ازیک کوره تشکیل شده ونمونه درداخل آن قرارمی گیردوحرارت داده می شود.دریک طرف دهانه کوره منبع نورانی قراردارد به طوریکه به نمونه نورمی تاباندودرطرف دیگر سایه نمونه برروی صفحه مات یافیلم با بزرگنمایی مشخص می افتدکه میتوان بدین طریق حالات مختلف نمونه رادرحین حرارت دادن مشاهده کرد.برای مقایسه حالات گوناگون نمونه،ابتدا ازآن در20درجه سانتیگرادعکس گرفته می شود،سپس با افزایش دما درهردرجه مورددلخواه یا فاز بدست آمده مجددا عکسبرداری می کنند.
مثلا در550درجه سانتیگراد کوچکترین حجم نمونه است که آنرا دمای زینتر نامیده ودردمای 600درجه سانتیگراد آغاز ذوب نمونه ودردمای 800درجه سانتیگراد نمونه به حالت نیم کره کامل تشکیل شده وبالاخره در 1000 درجه سانتیگراد ذوب کامل انجام می گیرد.کشش سطحی درتمام حالتها ونسبتها یک ثابت معتبرنیست، بلکه به شدت تحت تاثیربدنه موادلعاب قراردارد،بنابراین یک لعاب می تواند درمقابل بدنه ای سرامیکی ترکننده باشد ودرمقابل بدنه ای دیگر غیر ترکننده .یک اندازه مشخص وتعیین کننده مقدار تنش سطحی، مقدارزاویه تشکیل دهنده مرزی (یازاویه تماس) بین لعاب وبدنه است.روش دیگری برای اندازه گیری کشش سطحی ذوب کردن مقدارمعینی لعاب برروی یک صفحه سرامیکی است. دراین حالت هرچه سطح بخش شده لعاب وسیعتر وگسترده تر باشد تنش سطحی کمتری داردوهرچه مقدار این سطح کوچکترباشد کشش سطحی بزرگتراست.
الکلها نیزمی توانند آب بندی باشند زیرا الکل نسبت به آب دارای کشش سطحی کمتری است وبنابراین می تواندبه راحتی ازروزنه های بسیارریز نیش سوزنی عبورکند.برای اندازه گیری وتعیین نفوذ الکل دربدنه نمونه کاملا لعابکاری شده رادرمحلول رنگ شده فروبرده وبه مدت 24 ساعت تحت فشاریک آتمسفرقرارمی گیرد.
پس ازگذشت این مدت ذکرشده نمونه را ازمحلول خارج ومی شکنند.اگرالکل دربدنه نفوذ کرده باشدبه آسانی قابل مشاهده واندازه گیری است.
پایداری در مقابل اسیدها و بازها:
برای تعیین پایداری قطعات یا لعاب درمقابل اسیدها وبازها طبق استانداردهای متداول آزمایش می شود.به این منظور نمونه رادرپارافین گرم شده فروبرده (غیرازسطح لعابکاری شده) سپس این نمونه رادرظرف محتوی اسید کلریدریک 3درصدی یا برای آزمایش پایداری درمقابل بازها درمحلول 3درصدی KOH، برای مدت 7روز فرو می برند. اگردرسطح لعاب علائمی ازخوردگی یا رنگ پریدگی مشاهده شودمی توان طبق استاندارهای موجود مقایسه و درجه بندی کرد وپایداری آن رادرمقابل اسیدها وبازهاتعیین کرد.به همین ترتیب می توان لعاب رادرمقابل محلولهای شیمیایی دیگرآ زمایش کرد.
پایداری درمقابل عوامل محیط:
یکی دیگر از آمایشهای مهمی که بر روی مواد سرامیکی لعابکاری شده انجام می شود پایداری یا مقاومت این اجسام در مقابل تغییرات جوی محیط مانند آب باران، گازها و غبارها است. البته تغییرات در دما به ویژه سرما یا گرمای تابستان اثر زیادی دارد که در اینجا آورده نمی شود و درباره آنها در بسیاری از کتابها و استانداردها بیان گریده است. تا زمانیکه گازهای موجود در محیط خشک باشندمانندگازSO2 و غیره اثر زیادی بر روی لعاب نمی گذارند ولی بمحض وجود رطوبت یا آب، واکنش و خوردگی به شدت شروع وتحت تشکیل اسیدیا بازهایی مانند H2SO2 ،H2SO4 ،H2CO3 و غیره.