Manufactura De Materiales No Metalicos

MANUFACTURA DE MATERIALES CERÁMICOS.

Los cerámicos se pueden dividir en dos categorías generales:

Cerámicos tradicionales: objetos de cerámica blanca, losetas, ladrillos, tubos de drenaje, utensilios de cocina y discos abrasivos.

Cerámicos industriales: (también conocidos como cerámicos de ingeniería, alta tecnología o finos): componentes de turbinas, automotores y aeroespaciales intercambiadores de calor, semiconductores, sellos, prótesis y herramientas de corte.

1. PREPARACIÓN DE LAS MATERIAS PRIMAS

Los procesos de formado de los productos cerámicos tradicionales requieren que el material inicial tenga la forma de una pasta plástica, compuesta de finos polvos cerámicos mezclados con agua; su consistencia determina la facilidad para formar el material y la calidad del producto final. Las materias primas cerámicas se encuentran generalmente en la naturaleza como terrones rocosos, y su reducción a polvo es el propósito de los pasos de preparación en el procesamiento cerámico. Las técnicas para reducir el tamaño de las partículas en el procesamiento de las cerámicas aportan varias formas de energía mecánica, como impacto, compresión y frotamiento.

El término pulverización se usa para estas técnicas, las cuales son más efectivas en materiales frágiles, incluidos el cemento, las menas metálicas y los metales frágiles. Se distinguen dos tipos generales de operaciones de pulverización: el triturado y la molienda.

El triturado se refiere a la ruptura de grandes trozos provenientes de la mina en tamaños más pequeños para su reducción posterior. Se puede requerir varias etapas (por ejemplo, triturado primario y triturado secundario), y la relación de reducción en cada etapa puede ser del orden de 3 a 6. El triturado de minerales se realiza por compresión contra superficies rígidas o por impacto contra superficies rígidas con movimiento restringido

La molienda, en este contexto, se refiere a la operación de reducir las piezas pequeñas después del triturado a polvos finos. La molienda se realiza por abrasión e impacto del mineral triturado por el libre movimiento de un medio duro y suelto, como bolas, piedras o barras.

Los equipos empleados pueden ser molino de a) balines, b) rodillos y c) molienda por impacto.

2. PROCESOS DE FORMADO.

El vaciado deslizante tiene dos variantes principales: 1) vaciado drenado y 2) vaciado sólido.

En el vaciado drenado que es el proceso tradicional, el molde se invierte para drenar el exceso de pasta líquida después de que se ha formado la capa semisólida, dejando así una parte hueca en el mol-de; éste se abre después y se remueve la parte.

En el vaciado sólido, que se usa para producir productos sólidos, se da el tiempo suficiente para que el cuerpo entero se vuelva firme. El molde debe llenarse periódicamente con pasta líquida adicional para compensarla contracción debida a la absorción de agua.

El formado plástico, esta categoría incluye varios métodos manuales y mecanizados. Todos ellos requieren que la mezcla inicial tenga consistencia plástica, lo cual se logra general-mente con un contenido de agua de 15 a 25%. Para los métodos manuales se usan generalmente arcillas en el límite superior del rango, que constituyen un material más fácil de formar; sin embargo, esto viene acompañado de mayor contracción en el secado. Los métodos mecanizados emplean por lo general mezclas con menor contenido de agua y por tanto la arcilla inicial es más espesa.

Prensado semiseco.

En el prensado semiseco las proporciones de agua en la arcilla inicial están típicamente en el rango de 10 a 15%. Esta proporción produce una baja plasticidad que impide el uso de métodos de formado plástico, los cuales requieren una arcilla con mayor plasticidad. Los procesos semisecos usan alta presión para superar la baja plasticidad del material y forzado dentro de la cavidad de un troquel, tal como se muestra en la figura 17.7.Con frecuencia se forma rebaba debido al exceso de barro que se introduce entre las secciones del troquel.

Prensado seco.

La diferencia principal entre el prensado semiseco y el prensado seco es el contenido de humedad del material inicial. El contenido de humedad de la arcilla inicial en el prensado seco está típicamente por debajo de 5%. Generalmente se agregan aglutinantes a la mezcla de polvos para proporcionar suficiente resistencia a la pieza prensada para su manejo subsiguiente. También se añaden lubricantes para prevenir que la pieza se pegue al dado durante el prensado y la expulsión. Debido a que la arcilla seca no tiene plasticidad y es muy abrasiva, el diseño del troquel y los procedimientos de operación son diferentes al prensado semiseco. Los troqueles se hacen de acero para herramienta endurecido o carburo de tungsteno cementado para reducir el desgaste. Como la arcilla seca no fluye durante el prensado, la forma de la pieza es relativamente simple, por lo que se debe agregar y distribuir en el troquel la cantidad correcta de polvo inicial

3. SECADO

El agua juega un papel importante en la mayoría de los procesos tradicionales de formado cerámico. Pero en adelante ya no tiene ningún objeto y debe removerse del cuerpo de la pieza antes de cocerla. La contracción es un problema durante este paso porque el agua aporta volumen a la pieza y cuando se retira, el volumen se reduce. El efecto se puede ver en la figura 17.8. Al añadir agua inicialmente a la arcilla seca, ésta remplaza simplemente al aire de los poros entre los granos cerámicos y no hay cambio de volumen. Al incrementarse el contenido de agua por arriba de cierto punto, los granos empiezan a separarse y el volumen aumenta, lo que da por resultado una arcilla húmeda que tiene plasticidad y facilidad de formado. Al aumentar el contenido de agua, la mezcla se convierte a la larga en una suspensión líquida de partículas de arcilla en agua.

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