Seramik malzemelerin yoğrulma suyu ( % plastik suyu), % kuruma

KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ
MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ
METALURJİ VE MALZEME MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ
LABORATUVAR FÖYÜ
Seramik malzemelerin yoğrulma suyu ( % plastik suyu),
% kuruma, pişme ve toplam küçülmelerinin tayini deneyi
Hülya KAFTELEN, Yrd. Doç. Dr.
KTÜ- 2013
Amaç: Kil numunelerde plastik suyu (% yoğrulma suyu), % kuru küçülme, % pişme
küçülmesi ve % toplu küçülme miktarlarının belirlenmesi
Teorik bilgi:
Kil doğal olarak oluşmuş, başlıca ince taneli minerallerden meydana gelmiş, yeterli miktarda
su katılınca genellikle plastikleşen ve kuruma ve pişmeyle sertleşebilen malzemelerdir. Killer
gri, kahverengi, kirli sarı renklerdedirler. El ile ovuşturulduklarında sabun gibi kaygandırlar.
Sertlikleri azdır, tırnakla çizilebilirler. Burada bizim için önemli olan plastik bir malzemenin
istenilen bir şekli alabilmesi kabiliyetidir. Killerin plastik özellik gösterebilmesi için
bünyesinde su bulundurması gerekir. Plastikliğinden dolayı seramik ürünlerin
şekillendirilmesinde kolaylık sağlarlar ve gerekli olan ham mukavemeti verirler.
Yoğrulma suyu (plastik suyu) killeri plastik kıvamda şekil alabilme yeteneğine getirinceye
dek verilen suya denilir bunun % olarak hesaplanmasında da yoğrulma suyu yüzdesi adı
verilir. Killerde yoğrulma suyu ( plastik suyu %) aşağıda verilen formülden hesaplanır.
% Yoğrulma suyu =
(1)
Seramik hamurları şekillendirildikten sonra kuruma sürecinde hazırlandıkları su oranına bağlı
olarak (kuruma küçülmesi) ve pişme sürecinde pişirildikleri dereceye bağlı olarak (pişme
küçülmesi) ayrı oranlarda küçülme gösterirler. Killerin kurutulduklarında küçülme
göstermelerinin nedeni, şekillendirme suyunun kilden uzaklaşmasıdır. Kil tanecikleri arasında
yer alan su, kilden uzaklaştıkça, taneler birbirine yaklaşırlar ve küçülme ortaya çıkar. Killer
ne kadar çok su ile şekillendirilirler ise kuru küçülmeleri de o kadar fazla olur. Genelde
killerin küçülmelerini etkileyen en önemli özellik, kilin özlülük derecesidir. Özlü killer,
özsüzlere göre daha çok küçülürler.
Ürünün niteliklerine göre bu küçülmelerin belli bir yüzdeyi geçmesi istenmez. Örneğin,
porselen gibi yüksek dereceli ürünlerde %16 daha düşük dereceli seramiklerde % 10
küçülmenin üzeri istenmez.
Kuruma, pişme ve toplam küçülmenin hesaplanmasına ilişkin formüller aşağıda verilmiştir.
% Kuru küçülme =
(2)
% Pişme küçülmesi =
(3)
Pişme küçülmesi, pişme sıcaklığı ile çok yakından ilgili olduğu için pişme küçülmesi değeri
belirlenirken pişme sıcaklığının verilmesi kesinlikle gereklidir.
Kurutulan bir kil, şekillendirme suyunu tamamen verinceye dek küçülür. Bu kuru küçülmeyi
izleyen aşamada, kil pişirildiğinde de küçülme sürer. Bu kez küçülmenin nedeni, kilin
şekillendirme suyu olmayıp, yapısındaki organik maddelerin yanması, gazların uzaklaşması,
kristal suyunun ayrılması ve karmaşık kristal değişikliği olaylarıdır.
Pişme sıcaklığı arttıkça pişme küçülmesi ve buna bağlı olarak da toplu küçülme değerleri
artar. Çok özlü killer özsüzlere oranla daha büyük pişme ve toplu küçülme değerleri
gösterirler.
% Toplu küçülme =
(4)
Deneyde kullanılan cihazlar ve malzemeler:
Kül fırın
Etüv
Mekanik karıştırıcı
Kumpas
Terazi
Alçı kalıplar
Kil numunesi
Spatül
Deneyin yapılışı: Kuru kilden bir miktar alınarak su ile pervaneli açıcıdan yararlanılarak açılır.
iyice açılan çamur 0.180 mm elekten süzülür ve bu süzüntü alçı plakanın üzerinde
bekletilerek plastik hamur oluşturulur (hamur elle yoğrulma esnasında ele yapışmayacak
kıvama geldiğinde, içerdiği su miktarı plastik su miktarını verir). Bu plastik çamurun
yoğrulma kıvamında olduğu alçı üzerinden kolaylıkla kaldırılabilmesinden ve ele
yapışmamasından anlaşılır. Plastik hamurdan bir miktar tartılır ve değişmez ağırlığa gelinceye
kadar etüvde 70 oC sıcaklıkta kurutulur ve tekrar tartılır. Değişmez ağırlığı saptanan kilin
yoğrulma suyu yüzdesi yukarda verilen eşitlikten ( eşitlik 1) hesaplanır.
Plastik şekillendirme kıvamına gelen çamurdan, alçı kalıplar içine genellikle 10x50x100 mm
boyutlarında 3 adet plaka basılır. Bu plakalar üzerinde, henüz yaşken köşegen uzunlukları
kumpas ile ±1 hassasiyetle ile ölçülerek birim uzunluklar belirlenir ve not edilir. Çubuklar
etüvde 105 oC'de değişmez uzunluğa dek kurutulur. Kuruyan plakalarda kumpas ile yeniden
kuru uzunluk değerleri not edilir. elde edilen kuru uzunlukların ortalamaları alınır ve kuru
küçülme yüzdesi Eşitlik 2'den hesaplanır.
Araştırması yapılan kilin hangi sıcaklıktaki küçülmesi saptanmak isteniyorsa, kuruma
küçülmeleri ölçülen çubuklar, bu kez size belirtilen sıcaklıkta yaklaşık yarım saat süre ile
pişirilir. Pişen çubuklarda yapılan ölçümlerde, kuru uzunluk ile pişme uzunluğu arasındaki
uzunluk, milimetre cinsinden kumpasla istenen hassasiyetle okunur. Bu uzunluk yüzde olarak
pişme küçülmesi yüzdesini (Eşitlik 3) verir. Toplu küçülme yüzdesi (Eşitlik 4) ise plastik
uzunluktan, pişme sonrası oluşan uzunluğun çıkarılması ile elde edilen, milimetre cinsinden
uzunluğun yüzde olarak okunması sonucu saptanır.
Deney raporunda istenilenler:
1) Numuneler üzerinde yaptığınız ölçümlerden yararlanarak % yoğrulma suyu, % kuruma
küçülmesi, % pişme küçülmesi ve % toplu küçülmeleri değerlerini hesaplayınız.
2) Diğer grupların farklı pişme sıcaklıklarında çalışarak elde ettiği değerleri kullanarak
Sıcaklık - % Pişme küçülmesi grafiğini çiziniz.
3) Kurutma ve pişme esnasındaki küçülmelerin sebeplerini açıklayınız.