Τα τεχνικά κεραμικά έχουν υψηλή μηχανική αντοχή, σκληρότητα, αντοχή στη φθορά, αντοχή στη θερμότητα και χαμηλή πυκνότητα. Από πλευράς αγωγιμότητας, είναι ένα εξαιρετικό ηλεκτρικό και θερμομονωτικό υλικό.
Μετά από ένα θερμικό σοκ, που είναι ταχεία θέρμανση που προκαλεί διαστολή του κεραμικού, το κεραμικό μπορεί να χειριστεί ξαφνικές αλλαγές θερμοκρασίας χωρίς να ραγίσει, να σπάσει ή να χάσει τη μηχανική του αντοχή.
Το θερμικό σοκ, γνωστό και ως «θερμική κατάρρευση», είναι η αποσύνθεση οποιασδήποτε στερεάς ουσίας που προκαλείται από μια ξαφνική αλλαγή θερμοκρασίας. Η μεταβολή της θερμοκρασίας μπορεί να είναι αρνητική ή θετική, αλλά πρέπει να είναι σημαντική και στις δύο περιπτώσεις.
Οι μηχανικές τάσεις σχηματίζονται μεταξύ του εξωτερικού (κέλυφος) και του εσωτερικού (πυρήνα) ενός υλικού καθώς θερμαίνεται ή ψύχεται πιο γρήγορα εξωτερικά παρά εσωτερικά.
Το υλικό καταστρέφεται ανεπανόρθωτα όταν η διαφορά θερμοκρασίας υπερβαίνει ένα συγκεκριμένο όριο. Οι ακόλουθοι παράγοντες επηρεάζουν αυτήν την κρίσιμη τιμή θερμοκρασίας:
Η αλλαγή ενός ή περισσοτέρων από αυτά μπορεί συχνά να βελτιώσει την απόδοση, αλλά όπως συμβαίνει με όλες τις κεραμικές εφαρμογές, το θερμικό σοκ είναι μόνο ένα μέρος της εξίσωσης και οποιεσδήποτε αλλαγές πρέπει να ληφθούν υπόψη στο πλαίσιο όλων των απαιτήσεων απόδοσης.
Όταν σχεδιάζετε οποιοδήποτε κεραμικό προϊόν, είναι σημαντικό να λαμβάνετε υπόψη τη συνολική απαίτηση και να βρίσκετε συχνά τον καλύτερο εφαρμόσιμο συμβιβασμό.
Το θερμικό σοκ είναι συχνά η κύρια αιτία αστοχίας σε εφαρμογές σε υψηλές θερμοκρασίες. Αποτελείται από τρία συστατικά: θερμική διαστολή, θερμική αγωγιμότητα και αντοχή. Οι γρήγορες αλλαγές θερμοκρασίας, τόσο προς τα πάνω όσο και προς τα κάτω, προκαλούν διαφορές θερμοκρασίας μέσα στο εξάρτημα, παρόμοια με μια ρωγμή που προκαλείται από το τρίψιμο ενός κύβου πάγου σε ένα ζεστό ποτήρι. Λόγω της ποικίλης διαστολής και συστολής, η κίνηση προκαλεί ρωγμές και αστοχία.
Δεν υπάρχουν απλές λύσεις στο πρόβλημα του θερμικού σοκ, αλλά οι ακόλουθες προτάσεις μπορεί να είναι χρήσιμες:
Επιλέξτε μια ποιότητα υλικού που έχει κάποια εγγενή χαρακτηριστικά θερμικού σοκ αλλά πληροί τις απαιτήσεις της εφαρμογής. Τα καρβίδια του πυριτίου είναι εξαιρετικά. Τα προϊόντα με βάση την αλουμίνα είναι λιγότερο επιθυμητά, αλλά μπορούν να βελτιωθούν με κατάλληλο σχεδιασμό. Τα πορώδη προϊόντα είναι γενικά καλύτερα από τα αδιαπέραστα επειδή μπορούν να αντέξουν μεγαλύτερες αλλαγές θερμοκρασίας.
Τα προϊόντα με λεπτά τοιχώματα ξεπερνούν τα προϊόντα με χοντρά τοιχώματα. Επίσης, αποφύγετε μεγάλες μεταβάσεις πάχους σε όλο το τμήμα. Τα τμηματικά εξαρτήματα μπορεί να είναι προτιμότερα επειδή έχουν μικρότερη μάζα και προ-ραγισμένο σχέδιο που μειώνει την καταπόνηση.
Αποφύγετε τη χρήση αιχμηρών γωνιών, καθώς αυτές είναι οι κύριες θέσεις για τη δημιουργία ρωγμών. Αποφύγετε την ένταση στο κεραμικό. Τα εξαρτήματα μπορούν να σχεδιαστούν ώστε να είναι προεντεταμένα για να βοηθήσουν στην ανακούφιση αυτού του προβλήματος. Εξετάστε τη διαδικασία εφαρμογής για να δείτε εάν είναι δυνατό να παρασχεθεί μια πιο σταδιακή αλλαγή θερμοκρασίας, όπως με προθέρμανση του κεραμικού ή επιβράδυνση του ρυθμού αλλαγής θερμοκρασίας.
