Ce înseamnă sinterizarea

Mai toate argilele și luturile, care sunt compuse din pulberi, fie din ceramică, fie din metal sau plastic, pentru a ajunge în stadiul solid, trec printr-un proces numit sinterizare. Acest proces este destul de utilizat și în industrie și este specific metalurgiei pulberilor.
Prin acest proces, se evită consumul de energie care, de altfel, ar fi foarte ridicat, fiind și o variantă mult mai ecologică. Procesul de fabricație al componentelor sinterizate este certificat ca fiind ecologic, deoarece deșeurile materiale sunt foarte reduse, produsul final este reciclabil și eficiența energetică este mai bună, fiindcă materialul nu este topit. Astăzi, fie că vorbim de piese din metale dure, precum oțelul, fie că vorbim de componente din plastic, cum ar fi cele pentru industria auto, prin acest procedeu se salvează multă energie și reprezintă o alternativă atractivă din punct de vedere economic.
Ce înseamnă sinterizarea - praf recuperat 600x401 1

Sinterizarea argilei de metal

Cum deja știm, toate tipurile de argilă de metal sunt compuse din particule de metal, un liant organic și apă. Liantul (binder, în limba engleză) este un compus organic, din plante, căruia i se adaugă o cantitate suficientă de apă, astfel încât, împreună cu particulele de metal, să rezulte o argilă flexibilă, maleabilă. După ce o piesă a trecut prin etapele de modelare, uscare și finisare, ea trebuie arsă la temperaturi specifice fiecărui tip de argilă de metal. Aceste temperaturi sunt indicate de către producător și sunt incluse in pachețelul cu argilă.

Un model al sinterizării

Procesul de sinterizare poate fi înțeles mai bine dacă ne gândim la cristalele de zăpadă adunate în forma unui bulgăre. Ce s-ar întâmpla cu acest bulgăre, dacă am crește temperatura din jurul lui, fără să atingem punctul de topire? Cristalele de gheață din bulgăre ar începe să se topească la suprafață, iar masa bulgărelui ar începe să se micșoreze, dar fără a-și schimba semnificativ forma. Dacă oprim creșterea temperaturii și revenim la temperatura din momentul formării bulgărelui, vom observa cum acesta va deveni ca un bulgare de gheață, solid, compact și sticlos. Cristalele de gheață s-au unit între ele, formând un bloc de gheață.
Observați video-ul care ne arată cum se produce sinterizarea pulberilor metalice.

Prima parte – înainte de sinterizare

În cazul argilei de metal în stare uscată, particulele de metal sunt legate între ele doar în unele puncte, prin liantul uscat. Masa pare să fie solidă, însă piesa se poate rupe foarte ușor. In acest stadiu, argila de metal are aceeași fragilitate ca a unui vas de ceramică uscat.
În timpul arderii, în prima fază, la temperatura de aproximativ 350° C, veți observa cum piesa va începe să scoată puțin fum și apare o flacără. În acest moment, liantul arde și se transformă în cenușă. Totodată, piesa se va “strânge”/micșora ușor. Dacă ar fi să oprim procesul de ardere în acest moment, am avea o piesă extrem de fragilă și casantă, deoarece particulele de metal sunt în această fază, “prinse” între ele, doar de cenușa liantului ars.
Continuând arderea, veți observa cum piesa va începe să se încovoaie (dacă e plană) sau să se micșoreze văzând cu ochii, iar culoarea se va schimba spre un portocaliu aprins.
Ce înseamnă sinterizarea - Piesa din argila de argint uscare

Procesul sinterizării – mai sus de 650ºC

Când ajungem la nuanța portocalie, adică la peste 650° C, la nivel de particulă, au loc mari schimbări. Începând dinspre marginile piesei spre interior, la suprafața fiecărei particule de metal se formează o peliculă topită, care va favoriza lipirea între particulele din jur. Cu cât temperatura este mai înaltă, cu atât suprafața topită a particulei este mai extinsă spre miezul particulei și astfel piesa se strânge mai mult, lăsând goluri din ce în ce mai mici între particulele de metal. Acesta este procesul sinterizării.
Ce înseamnă sinterizarea - ardere in cuptor

Timpul, la fel de important ca temperatura

Pe lângă temperatură, timpul de ardere este și el un factor foarte important. Este nevoie de cât mai mult timp pentru a sinteriza complet, până în centrul piesei. În timpul arderii, fie în cuptor, fie cu arzătorul, zona care este prima expusă la căldură este suprafața. Un timp de ardere prea scurt poate rezulta într-o piesă crudă la interior, deci fragilă și casantă.
De aceea veți vedea temperaturi și timpi de ardere variați, pentru același tip de argilă. De exemplu: Art Clay 999 – între 650 si 890° C timp de 10 min., 20 min., 40 min. sau până la 2 ore)
Așadar, respectarea timpului de expunere la căldură favorizează o sinterizare, nu doar la suprafața piesei, ci și in profunzime. Ca la o friptură. 🙂

Diferențe între metalul obținut prin topire, cel forjat sau laminat și cel obținut prin sinterizare

Metalele obținute prin topire se produc pornind de la particule de metal topite și turnate într-un lingou/formă. Pentru a realiza o foaie de metal sau o sârmă, lingoul răcit este fie trecut printr-un laminor, fie tras printr-o filieră de tras sârma, fie forjat cu un ciocan până când se obține grosimea dorită. În acest proces particulele de metal se comprimă și tabla sau sârma devin compacte.
Piesele turnate sunt și ele ușor poroase. După ce metalul topit a fost turnat într-o formă și s-a răcit, nu este atât de compact precum metalul laminat, deoarece nu a fost forjat. Este posibil ca mici bule de aer să se formeze în timp ce metalul este turnat în forme, fără a fi compactat.
 
Pentru că argila de metal (metal clay) nu ajunge la punctul de topire totală, ci doar la suprafața particulelor, produsul final este mai poros decât metalul turnat. Cu toate că rezultatul este un metal dur, nu este un metal dens și din această cauză nu este la fel de dur și flexibil precum metalul forjat sau turnat.
Pentru a obține o sinterizare cât mai solidă, mai contează și mărimea particulelor folosită de către producători. De asemenea mai trebuie să luăm în calcul și tipul de metal sau aliajele de metale folosite.
Ce înseamnă sinterizarea - inele din ceara 600x450 1

Influența oxidării asupra legăturile moleculare

Metalele pure, precum argintul sau aurul, sinterizează foarte bine și în prezența oxigenului, adică se pot arde direct în cuptor (open shelf) sau cu arzătorul. Datorită acestui fapt, liantul poate fi ars în întregime, facilitând astfel legături moleculare perfecte.
Ce înseamnă sinterizarea - ardere in carbon activat 548x600 1

Sinterizarea aliajelor de metale și a metalelor neprețioase

Argile de metal compuse din aliaje, precum argintul sterling 925, bronzul, oțelul și toate variantele de argile de metal neprețioase, oxidează ușor, ceea ce împiedică particulele de metal să se lege. De aceea, aceste argile de metal trebuie arse în două etape și în carbon activat.
În prima etapă se urmărește mai întâi arderea liantului care, de obicei, necesită prezența oxigenului. Așadar, pentru această etapă nu este necesară folosirea carbonului activat.
Pentru a doua etapă însă, piesa răcită se îngroapă într-un strat de carbon activat, gros de 1-3 cm,  în funcție de recomandările producătorului.
Carbonul activat reduce cantitatea de oxigen din cuptor și din jurul piesei și face astfel posibilă sinterizarea.

Piese mici din cupru sau din anumite feluri de bronz pot fi arse și cu arzătorul, fiindcă acesta consumă o mare parte a oxigenului din proximitatea piesei. Dar totodată la suprafața pieselor se va observa cum apare procesul de oxidare, iar după ardere, un strat subțire de metal oxidat se va exfolia. Partea neplăcută este că, odată cu acest strat, se va desprinde și o parte a texturii și astfel riscăm să pierdem detalii prețioase ale piesei.

Intervalul de timp în care temperatura din cuptorul de ars ceramică urcă până la temperatura dorită ar trebuie sa se încadreze într-o durată de 40-60 minute. În limba engleză veți găsi această indicație de timp de urcare la temperatură, sub denumirea de “ramp”. De exemplu, dacă urcarea la temperatură se face standard, adică la cât de repede poate cuptorul, denumirea întâlnită va fi de “full ramp”. Perioada de timp a arderii în care temperatura este menținută la valoarea dorită (hold time) poate diferi în funcție de brandul care comercializează argila de metal respectivă. De asemenea, această temperatură poate varia și în funcție de fiecare cuptor în parte.

Ce înseamnă sinterizarea - Programarea cuptorului Prometheus

Contracția din timpul sinterizării

Micșorarea piesei are loc în trei etape: la uscare – ca urmare a evaporării apei conținută în argila de metal, la arderea liantului și, cea mai semnificativă, în timpul sinterizării, când particulele de metal se lipesc unele de altele și astfel dimensiunile piesei se reduc. Procentul de contracție al argilei de metal după ardere depinde de tipul de argilă și de marca de producător. De reținut este că argila de metal se contractă în volum, adică pe toate dimensiunile: înălțime, adâncime, lungime, circumferință și grosime.
Ce înseamnă sinterizarea - 25 firing the sculpture using fiber blanket as support 600x409 1

Factorii de care trebuie să ținem seama când are loc sinterizarea

Mișcarea particulelor de metal în timpul arderii este influențată de mulți factori. De aceea sunt importante suportul pe care stă piesa și poziția piesei.
Orice element care interacționează cu mișcarea particulelor de metal în timpul micșorării poate determina colmatarea sau micșorarea inegală.
Sfat:
Pentru a evita deformarea este recomandat să ardeți separat părțile cu volume foarte diferite, ale unei piese. Abia după aceea trebuie să fie unite printr-o altă ardere.
Un suport neadecvat, care nu sprijină piesa cum trebuie, poate cauza prăbușirea volumului piesei respective.
Când ardem în carbon activat inele sau forme cu volum, goale pe dinăuntru, trebuie să avem grijă ca orificiile pieselor să nu fie umplute complet cu carbon, fiindcă acesta poate afecta procesul de micșorare.
Piesele cu forme fluide, curbate sau cu forme mari, goale pe dinăuntru, trebuie susținute cu vată din fibră ceramică sau vermiculit. Cea mai indicată vata este cea biosolubilă, fiindcă aceasta este ușor dizolvată de către organism, în cazul inhalării.
 
Procesul de contracție mai este influențat și de starea în care se află lutul în stadiul modelării. Argila de metal proaspăt scoasă din pachet se contractă diferit față de argila rehidratată sau recuperată.
Un alt efect important asupra contracției îl are metoda arderii. Arderea cu arzătorul, făcută manual, este o ardere imperfectă, pe când arderea în cuptor, distribuie in mod egal căldura in jurul piesei.
 
Așadar, este important sa studiem bine piesa înainte de a o arde deoarece, până si gravitația are un efect major. De exemplu, dacă avem o formă paralelipipedică, vom evita să o amplasăm cu latura cea mai lungă pe plan orizontal. Acest lucru va duce la prăbușirea ei, în timpul arderii.

Distribuie postarea:

Picture of adm_default
adm_default

Lasă un răspuns

Adresa ta de email nu va fi publicată. Câmpurile obligatorii sunt marcate cu *

Postări asemănătoare

Abonează-te la newsletter

Vezi ce postăm pe instagram

Link-uri utile

Servicii Clienți

Info Magazin

Plătește în deplină siguranță

Livrare locală și internațională

Copyright © 2025 SC METAL CLAY RO SRL. Toate drepturile rezervate. Reg. Com. J40/15578/2016 CUI RO36782560

Bine ai venit pe noul website artkimia.com

Te rugăm să îți creezi un cont nou pentru a beneficia de toate funcționalitățile. 

Dacă ai nevoie de informații din contul de client sau dacă noul site nu mai are o funcționalitate pe care o avea cel vechi de care ai avea nevoie, nu ezita să ne contactezi!