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PREVENIR LA CASSE DE PIECES EN FOUR ELECTRIQUE

pendant la montée en température

par Smart.Conseil

 
 
 
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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.
 
Cette attention doit être redoublée dans le cas de pièces en biscuit à fort retrait lors de la cuisson d'émail (Grès, Porcelaine…).
 
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…
 
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.
 
Les effets de casse dus aux conditions de refroidissement ne seront pas abordés dans cet article.
 
 
 
CASSE PAR CHOC THERMIQUE AU COURS DE LA MONTEE EN TEMPERATURE :
 
 
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.
 
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.
 
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.
 
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.
 
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.
 
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.
 
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.
 
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.
 
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.
 

 

CASSE PAR PRISE DE RETRAIT INEGAL AU COURS DE LA MONTEE EN TEMPERATURE :
 
 
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.
 
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.
 
Voici un exemple simple à partir d'une assiette en grès dont la dimension après cuisson devrait être de 27 cm :
 
- Dimension de l'assiette en biscuit de grès : 30 cm en diamètre
- Retrait du grès utilisé cuit à 1270°C : environ 12%
- Dimension après cuisson : 27 cm en diamètre
- Périmètre de l'assiette en biscuit : 30 x 3,14 = 94,2 cm
- Périmètre de l'assiette après cuisson à 1270°C : 27 x 3,14 = 84,8 cm
 
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.
 
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.
 
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…
 
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.
 
Les précautions de cuisson sont à peu près les mêmes que pour le choc thermique :
 
- 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.
- 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 en périphérie de la charge.
- 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.
 
  
 
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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