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cette page : PREVENIR LA CASSE DE PIECES EN FOUR
ELECTRIQUE pendant la montée en
température
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PREVENIR
LA CASSE DE PIECES EN FOUR
ELECTRIQUE
pendant
la montée en
température
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- La
cuisson en four électrique demande une
attention particulière pour les grandes
pièces, surtout si ce sont de grands plats ou
des grandes plaques. Cette attention doit aussi se
porter sur des grandes assiettes, des plats ou des
grands bols si la cuisson a lieu dans un petit four
dont la section est voisine de la taille des
pièces.
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- Cette
attention doit être redoublée dans le cas
de pièces en biscuit à fort retrait lors
de la cuisson d'émail (Grès,
Porcelaine
).
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- Sans
cette attention, il arrive fréquemment que les
pièces ainsi concernées sortent
fêlées ou cassées lors du
défournement. Elles peuvent aussi sortir
indemnes et se rompre après quelques heures,
quelques jours ou quelques mois après la
cuisson
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- Les
principales causes de ces casses sont dues soit au
choc thermique soit au retrait de cuisson sous l'effet
d'une répartition inégale de la chaleur
sur la pièce en cours de montée en
température.
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- Les
effets de casse dus aux conditions de refroidissement
ne seront pas abordés dans cet
article.
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- CASSE
PAR CHOC THERMIQUE AU COURS DE LA MONTEE EN
TEMPERATURE :
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- Elle
est plus fréquente sur les biscuits à
haut coefficient de dilatation comme ceux des
faïences, coefficients de l'ordre de 74 à
86 x 10-7 °C-1. Ces biscuits déjà
cuits à haute température ne prennent
aucun retrait lors de la cuisson d'émail qui
s'opère généralement à
plus basse température (entre 20 à
80°C plus bas que la température de
biscuit), ceci afin d'éviter des
dégazages pouvant nuire à la couche
émaillée.
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- Ces
biscuits de faïence ont
généralement un crochet " Quartz " assez
élevé vers 573°C, qu'il faut passer
en ralentissant sérieusement l'allure de
chauffe pour les grandes pièces entre 500 et
600°C. Ceci vaut pour la cuisson d'émail,
mais est inutile lors de la cuisson du biscuit car
à cette température la pâte n'a
pas encore acquis ses propriétés
dilatométriques, ce n'est pas encore une
céramique.
- Il
est par conséquent inutile d'observer un
ralentissement d'allure de chauffe entre 500 et
600°C lorsqu'on biscuite des faïences ou
d'autres pâtes.
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- Les
petites pièces de faïence comme des
tasses, petits bols, petites assiettes
(inférieures à 25 cm en diamètre)
ne demandent pas un soin particulier concernant le
point Quartz. On peut faire pour ces pièces une
montée en température
régulière jusqu'au palier final sans
crainte à condition de ne pas dépasser
une progression de 200°C à 250°C par
heure tout en respectant un chargement bien
aéré.
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- Les
grandes pièces dont la taille est proche de la
section du four sont très fragiles en cuisson
électrique. La chauffe à partir des
résistances installées sur la
périphérie du four produit un gradient
de température important entre le bord et le
centre des pièces, ce gradient sera d'autant
plus important que l'allure de chauffe sera
élevée. On peut ainsi arriver rapidement
à la rupture par dépassement de la
limite élastique du biscuit soumis à une
forte contrainte dilatométrique. Le rayonnement
des résistances frappe en premier le bord des
pièces, ce n'est que plus tardivement que le
centre de la pièce rattrape le même
niveau de température, il en résulte des
tensions mécaniques de traction entre le centre
plus froid et le bord plus chaud conduisant facilement
à la rupture car les céramiques et en
particulier les faïences n'ont pas une bonne
résistance mécanique en traction. Le
risque est démultiplié si en plus cela
se produit entre 500 et 600°C au passage du point
Quartz.
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- Les
remèdes pour palier à la casse par choc
thermique sont de réduire fortement l'allure de
chauffe tout au long de la cuisson, en accentuant
cette réduction entre 500 et 600°C. Mais
il est possible que cela ne suffise pas et dans ce cas
il faudra prendre des dispositions
supplémentaires lors du chargement du
four.
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- Il
faudra protéger le bord des pièces du
rayonnement direct des résistances. Cela peut
se faire en disposant tout autour de la pièce
des remparts constitués de plaquettes
découpées dans de plaques
réfractaires posées sur champ. Ce qui
permettra de faire écran au rayonnement direct.
Cette solution est très efficace. Il est encore
possible d'améliorer la protection en faisant
en sorte que l'étage ou est posée la
pièce soit situé entre deux raies de
résistance et non directement en face de l'une
d'entre elles.
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- Pour
les fours dont la section est beaucoup plus grande que
la taille des grandes pièces en cuisson, il
faudra veiller à ce qu'elles soient
centrées dans le four et non exposées en
partie directement auprès d'une
résistance. Dans ce cas l'échauffement
serait plus important sur le bord ainsi exposé
et l'effet de dilatation thermique serait
inégal sur le pourtour de la pièce.
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- Une
résistance soumise au passage d'un courant peu
atteindre 1350 à 1400 °C assez facilement
en cas de chauffe prolongée au maximum de
puissance, le rayonnement émis peut donc
être très brutal sur les objets
disposés à sa
proximité.
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- Dans
tous les cas il faut veiller à une bonne
répartition de la chaleur en minimisant les
écarts sur une même pièce, soit
par une distance suffisante et
régulière, soit par des protections, et
toujours avec une progression de chauffe
modérée. Le passage du point Quartz
devra se faire avec précaution en
réduisant la vitesse de progression en la
divisant par deux ou trois. La charge du four devra
être aérée et légère
pour ne pas accentuer l'effort de chauffe à sa
périphérie. Prendre soin
également de ne pas surcharger à
proximité du thermocouple de régulation
car s'il ne perçoit pas bien l'effet de chauffe
des résistances cela va aussi augmenter
l'effort de chauffe. Avant chaque cuisson,
vérifier que le thermocouple est bien en place
et qu'il n'est pas en retrait de sa position
habituelle vers l'intérieur de la paroi du
four. Cela aurait pour effet une surchauffe importante
et accrue tout au long de la montée en
température.
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- CASSE
PAR PRISE DE RETRAIT INEGAL AU COURS DE LA MONTEE EN
TEMPERATURE :
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- Contrairement
aux faïences, les biscuits de grès ou de
porcelaine prennent un retrait important lors de la
cuisson émail de grand feu (qui atteint
1260°C à 1320°C). Ce retrait se situe
généralement entre 12 à 14 % de
la dimension du biscuit (Une pièce de 100 mm en
biscuit ne mesurera plus que 86 à 88 mm
après cuisson
). Leur coefficient de
dilatation thermique de moyenne envergure les rend
moins sensibles aux écarts de
température que les
faïences.
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- Tout
comme les biscuits de faïence, ceux de porcelaine
ou de grès supporteront mal la proximité
des résistances dans les fours
électriques si la vitesse de montée en
température ne permet pas une
répartition homogène de la chaleur. Une
mauvaise répartition de chaleur aura un effet
direct sur le risque de casse lorsque le biscuit
commencera sa prise de retrait.
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- Voici
un exemple simple à partir d'une assiette en
grès dont la dimension après cuisson
devrait être de 27 cm :
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Dimension de l'assiette en biscuit de grès : 30
cm en diamètre
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Retrait du grès utilisé cuit à
1270°C : environ 12%
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Dimension après cuisson : 27 cm en
diamètre
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Périmètre de l'assiette en biscuit : 30
x 3,14 = 94,2 cm
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Périmètre de l'assiette après
cuisson à 1270°C : 27 x 3,14 = 84,8
cm
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- Au
cours de la cuisson l'assiette en biscuit va donc
perdre presque 10 cm de tour de taille
C'est
énorme, et là on comprend bien
l'importance d'avoir une bonne répartition de
chaleur au cours de la cuisson. Si la prise de retrait
du bord est plus avancée que celle du reste de
l'assiette, la tension exercée sur ce bord va
vite devenir insupportable et conduire droit à
la rupture.
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- Il
arrive aussi que la prise de retrait du bord ne
s'exerce que partiellement dans le cas où la
pièce est chargée dans le four trop
près d'une résistance avec un manque de
répartition homogène de la chaleur
(vitesse, position, dimension). Si la tension de
retrait n'arrive pas au maximum pouvant amener
à la rupture immédiate sur cette partie
de la pièce, elle gardera néanmoins dans
sa structure tout ou partie de la contrainte subie
lors de la cuisson.
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- Cette
contrainte finira par fatiguer le matériau cuit
à plus ou moins longue échéance.
La pièce pourra se briser sur cette partie du
bord ayant souffert parfois dès la sortie du
four, parfois quelques heures après, quelques
jours après, voire après plusieurs
mois
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- C'est
dommageable lorsque cela arrive chez un client
après une période d'utilisation sans
problème. Et dans ce cas la confiance peut se
perdre rapidement.
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- Les
précautions de cuisson sont à peu
près les mêmes que pour le choc thermique
:
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Il faut veiller à une bonne répartition
de la chaleur en minimisant les écarts sur une
même pièce, soit par une distance
suffisante et régulière, soit par des
protections, et toujours avec une progression de
chauffe modérée.
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La charge du four devra être aérée
et légère pour ne pas accentuer l'effort
de chauffe à sa périphérie.
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Prendre soin également de ne pas surcharger
à proximité du thermocouple de
régulation car s'il ne perçoit pas bien
l'effet de chauffe des résistances cela va
aussi augmenter l'effort de chauffe en
périphérie de la charge.
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Avant chaque cuisson, vérifier que le
thermocouple est bien en place et qu'il n'est pas en
retrait de sa position habituelle vers
l'intérieur de la paroi du four. Cela aurait
pour effet une surchauffe importante et accrue tout au
long de la montée en
température.
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- La
durée de cuisson en four électrique ne
doit pas s'envisager en cuisant le plus vite possible
comme moyen d'économiser l'énergie.
C'est plutôt tout le contraire qu'il faut
accepter lorsqu'on veut sortir des grandes
pièces indemnes. Plus la pièce est
grande et plus il faut cuire doucement, parfois
pendant plus de 24h pour de très grandes
pièces plates
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