Avoir la bonne température, dans le temps

03-30-2012 | Température

Adam Wegener fabrique et enseigne la céramique à Portola Valley, en Californie. L'an dernier, il a acheté un multimètre numérique Fluke 189 et un thermocouple haute température dans le magasin de céramique local. Ils lui permettent de mesurer des températures allant jusqu'à 1 260 °C. Il utilise à présent le 189 pour enregistrer des températures sur un cycle de chauffage et de refroidissement de 30 heures. Ensuite, il charge les températures sur son ordinateur et utilise la température maximale et les vitesses de chauffage pour parfaire sa cuisson suivante.

A mesure que j'en apprends plus sur la céramique, je prends conscience de l'ampleur de mon ignorance. L'été dernier m'a ouvert les yeux sur la fabrication avancée de céramique, notamment la fabrication d'émaux à partir de rien. J'ai passé beaucoup de temps à apprendre à cuire dans mon propre four et à parfaire le processus. La cuisson d'une pièce peut façonner ou casser son aspect final. Il est important de savoir ce qui se passe dans le four (en surveillant avec mon thermocouple et mon multimètre numérique) car les différents produits chimiques dans les émaux fondent à des températures différentes. Il est important de cuire à la température à laquelle votre argile et vos émaux sont fabriqués pour une résistance et une sécurité alimentaire renforcées. Lorsque le four chauffe, il réalise le travail thermique sur les pièces, donc il est important de surveiller non seulement la température, mais également la vitesse de chauffage et le refroidissement.

La céramique utilise une échelle de température de différents « cônes » de matériaux composites qui sont conçus pour se plier lorsqu'une certaine quantité de travail thermique a été réalisée. Orton est la société qui fournit ces cônes. Les températures pour la céramique vont d'un cuisson basse température (650 °C) à une cuisson haute température (1 300 °C). Lorsqu'on parle de température de cuisson de céramique, on se réfère à la température en disant « cône 5 » (qui correspond à une température maximale de 1 200 °C). Les numéros de cônes et leurs températures de maturité correspondantes sont répertoriés sur le site Web d'Orton. Les températures sont comme suit (un zéro en premier a l'effet d'un signe (-), et l'échelle est comme une ligne de nombres absolus :
Cône 022 (590 °C), Cône 021…Cône 05 (1 043 °C), Cône 04…Cône 1, Cône 2…Cône 5 (1 207 °C), Cône 6…Cône 10…Cône 12 (1 326 °C).

Lorsque je cuis mes céramiques, la cuisson initiale est appelée Cuisson biscuit. La cuisson initiale est au Cône 05 (1 043 °C) et donne aux pièces une certaine résistance et les rend poreuses, de façon à ce qu'elles puissent absorber l'émail. Les pièces sont alors trempées dans l'émail puis cuites à nouveau. Cette seconde cuisson est appelée la cuisson de glaçage. Différents émaux sont faits à partir de différents « cônes ». Je réalise ma cuisson de glaçage au Cône 5 (1 207 °C), et cela signifie que l'argile et les émaux que j'utilise seront optimaux pour la résistance et la sécurité alimentaire à cette température. Surveiller les cuissons avec le multimètre numérique m'aide à identifier la cause d'éventuelles imperfections dans mes résultats. Souvent, un refroidissement rapide peut créer des bulles dans l'émail et donner un résultat rugueux.

En général, l'objet obtenu est tel qu'à sa sortie du four. Si vous n'aimez pas l'émaillage sur une pièce, il est très difficile de tenter d'appliquer et de cuire à nouveau un émail car la pièce n'est plus poreuse. Avec une nouvelle cuisson, vous courrez le risque que vos pièces craquèlent et empirent. J'ai parfois recuit pour éliminer les bulles dans l'émaillage. Cette nouvelle cuisson permet de réaliser davantage de travail thermique sur la pièce, et l'émail deviendra à nouveau liquide et lisse. Différentes températures de cuisson peuvent modifier les résultats des émaillages en termes de couleur. Une cuisson trop chaude fait que les émaux s'écoulent des pièces sur les étagères des fours, ce qui est difficile à nettoyer.

La plupart du temps, je parfais mes cuissons en réalisant des ajustements basés sur la cuisson précédente. Chaque cuisson que je tente est un peu meilleure que la précédente. Pour une cuisson parfaite, il est nécessaire d'avoir une cohérence dans tout le four, des vitesses de chauffage et de refroidissement correctes et une température maximale atteinte mais pas dépassée.

J'utilise mon multimètre en plaçant mon thermocouple dans un « judas », un orifice dans le côté du four qui permet de regarder à l'intérieur pendant la cuisson. Je définis mon intervalle d'enregistrement à 5 minutes et le multimètre numérique enregistre la température. Le processus complet dure habituellement 24 heures pour le chauffage et le refroidissement. Le chauffage prend habituellement entre 8 et 10 heures. Après chaque cuisson, je charge les données sur mon ordinateur et imprime le graphique. Je contrôle les vitesses de chauffage et de refroidissement pendant toute la cuisson pour voir si elles correspondent à ce que je recherchais. Je peux comparer des cuissons de différentes dates pour voir si des éléments chauffants doivent être remplacés.

Le multimètre numérique m'a aidé à identifier les problèmes du four. Lorsque nous avons utilisé le four à l'école, il y avait encore une anomalie. Nous n'avons jamais su ce qui se passait jusqu'à ce que j'utilise mon multimètre pour diagnostiquer le problème. En enregistrant la température, nous avons réalisé que le four n'atteignait pas la température maximale, probablement parce qu'il ne recevait pas assez de puissance. C'était bien, parce que nous n'avons pas eu à rester à attendre pendant 10 heures qu'il tombe en panne. J'ai simplement laissé l'instrument de mesure, je suis revenu le lendemain et j'ai chargé les données sur mon ordinateur.

J'utilise d'anciens modèles de fours, et de nombreuses améliorations ont été apportées au contrôle de cuisson depuis que mes fours ont été fabriqués. Les fours plus récents utilisent des ordinateurs et thermocouples intégrés pour régler la température lorsque le four cuit. Les utilisateurs peuvent programmer le cycle de cuisson sur l'ordinateur du four, et le four fait le reste. Mon four est manuel, donc je règle les vitesses et la température à la main. Dans tous les cas, il est bon d'avoir un système de thermocouples séparé pour enregistrer ce qui se passe dans le four.