Ceramica tehnică are rezistență mecanică ridicată, duritate, rezistență la uzură, rezistență la căldură și densitate scăzută. Din punct de vedere al conductivității, este un material excelent izolator electric și termic.
După un șoc termic, care este încălzirea rapidă care determină extinderea ceramicii, ceramica poate face față schimbărilor bruște de temperatură fără a se fisura, a se rupe sau a-și pierde rezistența mecanică.
Șocul termic, cunoscut și sub denumirea de „colaps termic”, este dezintegrarea oricărei substanțe solide cauzată de o schimbare bruscă de temperatură. Schimbarea temperaturii poate fi negativă sau pozitivă, dar trebuie să fie semnificativă în ambele cazuri.
Tensiunile mecanice se formează între exteriorul (învelișul) și interiorul (miezul) unui material, deoarece acesta se încălzește sau se răcește mai repede la exterior decât la interior.
Materialul este deteriorat iremediabil atunci când diferența de temperatură depășește un anumit prag. Următorii factori au un impact asupra acestei valori critice de temperatură:
Schimbarea unuia sau mai multor dintre acestea poate îmbunătăți adesea performanța, dar ca și în cazul tuturor aplicațiilor ceramice, șocul termic este doar o parte a ecuației și orice modificare trebuie gândită în contextul tuturor cerințelor de performanță.
Când proiectați orice produs ceramic, este esențial să luați în considerare cerințele generale și să găsiți frecvent cel mai bun compromis viabil.
Șocul termic este frecvent cauza principală a defecțiunii în aplicațiile la temperatură ridicată. Este alcătuit din trei componente: expansiune termică, conductivitate termică și rezistență. Schimbările rapide de temperatură, atât în sus, cât și în jos, provoacă diferențe de temperatură în interiorul piesei, similare unei fisuri cauzate de frecarea unui cub de gheață de un pahar fierbinte. Din cauza expansiunii și contracției variate, mișcarea provoacă crăpare și defecțiune.
Nu există soluții simple la problema șocului termic, dar următoarele sugestii pot fi utile:
Selectați un material care are unele caracteristici inerente de șoc termic, dar care îndeplinește cerințele aplicației. Carburele de siliciu sunt remarcabile. Produsele pe bază de alumină sunt mai puțin de dorit, dar pot fi îmbunătățite cu un design adecvat. Produsele poroase sunt în general mai bune decât cele impermeabile, deoarece pot rezista la schimbări mai mari de temperatură.
Produsele cu pereți subțiri le depășesc pe cele cu pereți groși. De asemenea, evitați tranzițiile mari de grosime în întreaga piesă. Părțile în secțiune pot fi de preferat deoarece au o masă mai mică și un design precrăpat care reduce stresul.
Evitați să folosiți colțuri ascuțite, deoarece acestea sunt locații principale pentru formarea fisurilor. Evitați să puneți tensiune pe ceramică. Piesele pot fi proiectate pentru a fi pretensionate pentru a ajuta la atenuarea acestei probleme. Examinați procesul de aplicare pentru a vedea dacă este posibil să se asigure o schimbare mai treptată a temperaturii, cum ar fi preîncălzirea ceramicii sau încetinirea ratei de schimbare a temperaturii.
