Kwalifikacja: CES.01 - Eksploatacja maszyn i urządzeń przemysłu ceramicznego
Zawód: Technik ceramik
Które wyroby charakteryzują się wytrzymałością na ściskanie rzędu 200-300 MPa ?
Odpowiedzi
Informacja zwrotna
Wyroby topione rzeczywiście wyróżniają się bardzo wysoką wytrzymałością na ściskanie, mieszczącą się w zakresie 200–300 MPa, a nawet więcej w niektórych specjalnych przypadkach. Wynika to z ich unikalnej mikrostruktury, uzyskiwanej dzięki procesowi topienia surowców w temperaturach przekraczających 2000°C. Po ostudzeniu materiał staje się niemal całkowicie jednorodny, pozbawiony porów i innych wad osłabiających strukturę. To właśnie ta zwarta budowa sprawia, że wyroby topione są niezastąpione tam, gdzie liczy się maksymalna odporność mechaniczna – np. jako wykładziny pieców hutniczych, części poddawane dużym naciskom czy elementy w przemyśle szkła i metali nieżelaznych. Co ciekawe, w branży uważa się, że topione materiały ogniotrwałe to taki „mercedes” wśród tych produktów – są droższe, ale za to praktycznie nie do zdarcia pod względem wytrzymałości na ściskanie. Z moich obserwacji wynika, że normy takie jak PN-EN 12475 oraz ISO 10081 jednoznacznie podkreślają przewagę wytrzymałościową wyrobów topionych nad klasycznymi ceramikami. W praktyce, jeśli w projekcie konstrukcji cieplnej pojawia się zapis o wytrzymałości powyżej 200 MPa, od razu myślę właśnie o wyrobach topionych. Warto zapamiętać, że ich odporność mechaniczna idzie często w parze z odpornością chemiczną, co jeszcze zwiększa zakres ich zastosowań.
Wytrzymałość na ściskanie to jeden z kluczowych parametrów charakteryzujących materiały ogniotrwałe i ceramikę techniczną. W praktyce bardzo łatwo pomylić te własności, bo przecież zarówno wyroby z węglika krzemu, porcelanowe czy szamotowe mają swoje zastosowania w warunkach wymagających pewnej odporności mechanicznej. Jednak te materiały nie osiągają tak wysokiego poziomu wytrzymałości na ściskanie jak wyroby topione. Przykładowo, szamotowe wyroby ogniotrwałe, tak popularne w budowie pieców domowych czy przemysłowych, zwykle osiągają wytrzymałość na ściskanie rzędu 15–40 MPa, co jest dalekie od wymaganych 200–300 MPa. Porcelana techniczna, choć mocna i odporna na czynniki chemiczne, typowo mieści się w granicach 70–120 MPa, a to już dwa razy mniej niż wymagane. Węglik krzemu, choć ma świetne własności w zakresie odporności na ścieranie oraz wysoką przewodność cieplną, to jego wytrzymałość na ściskanie, w wyrobach technicznych, rzadko przekracza 150 MPa – a niektórzy mylą tę wartość z twardością czy odpornością na temperaturę. Bardzo często spotykałem się z błędnym przekonaniem, że to właśnie produkty szamotowe lub porcelanowe są najsolidniejsze, bo są szeroko wykorzystywane w przemyśle – ale to raczej kwestia ich dostępności, ceny i odporności na zmiany termiczne, a nie wytrzymałości mechanicznej. Branżowe normy, jak choćby wspomniana PN-EN 12475, jasno podają wytrzymałość wyrobów dla różnych grup, więc warto sięgać do tych źródeł. Podsumowując, tylko wyroby topione zapewniają ten wysoki poziom wytrzymałości, przez co stosuje się je tam, gdzie inne materiały po prostu by sobie nie poradziły.