Considerações Técnicas

Apresentação em tema: "Considerações Técnicas"— Transcrição da apresentação:

1 Considerações Técnicas
Etapa de Prensagem Considerações Técnicas Daniel F. S. Pereira Zaine Aline Alves Prof. Marcio Roberto de Freitas

2 Tópicos Abordados Prensagem Preenchimento da cavidade do molde
Compactação da Massa Tipos de Prensagem Prensas e Moldes Extração da Peça Defeitos Conclusão

3 O que é prensagem? Operação de conformação baseado na compactação de um pó granulado (massa) contido no interior de uma matriz rígida ou de um molde flexível, através da aplicação de pressão. Constituída por 3 etapas ou fases: Preenchimento da cavidade do molde; Compactação da Massa; Extração da Peça.

4 A Prensagem é o procedimento de conformação mais utilizado pela indústria cerâmica devido:
Alta resistência a flexão a cru; Elevada produtividade; Facilidade de secagem; Facilidade de automação, Deformação mínima; Compactação uniforme; Redução de defeitos de prensagem; Controle apurado da espessura final; Capacidade de produzir peças de formas e tamanhos variados. Maior qualidade do produto de um modo geral.

5 Fase I: Preenchimento das Cavidades do Molde
Principal Objetivo: Obter peças uniformes, de acordo com as dimensões e geometria pré – estabelecidas; Contribuir na obtenção de uma microestrutura adequada às características finais desejadas. Fase I: Preenchimento das Cavidades do Molde Preparação da massa e aditivos de Prensagem: Têm por objetivos: Proporcionar uma mistura íntima e homogênea das matérias – primas (bem como dos aditivos); Adequar a massa para a etapa de prensagem.

6 É imprescindível que a massa possua as seguintes características:
Uma elevada fluidez, para que durante a fase de preenchimento das cavidades do molde, cuja dosagem se realiza por medida de volume, a massa escoe rapidamente e preencha o molde de maneira homogênea e reprodutível; Uma elevada densidade de preenchimento, para que a quantidade de ar a ser expulsa durante a fase de compactação seja mínima; A massa deverá ser constituída por: Grânulos de geometria esférica ou aproximadamente esférica; Tamanho superior a 60 μm; Textura o mais lisa possível.

7 Os grânulos: Devem apresentar: Não devem ser:
Características mecânicas adequadas: Dureza; Resistência Mecânica; Plasticidade. Ser suficientemente moles e deformáveis: Para que em pressões moderadas se deformem plasticamente facilitando o deslizamento das partículas. Não devem ser: Frágeis; Moles; Deformáveis : a ponto de se romperem, deformarem ou aglomerarem durante as operações que antecedem a etapa de prensagem.

8 Características mecânicas dos grânulos:
Da mesma forma que nas peças conformadas, dependem: Porosidade; Tamanho das partículas primárias; Natureza e resistência das ligações químicas estabelecidas. A última propriedade pode ser alterada mediante o emprego de aditivos. Os Aditivos Deverão ser definidos tendo em vista: Efeito exercido sobre o comportamento dos grânulos e da peça conformada.

9 Aditivos mais empregados pela indústria cerâmica

10 As massas são obtidas através de secagem por atomização de uma suspensão de matérias – primas (via úmida), a qual se adicionam normalmente: Defloculantes: Ajudar na dispersão do pó; Redução de líquido da suspensão para formação dos grânulos. Ligantes Orgânicos: Conferir ao grânulo e a peça conformada, suficiente resistência mecânica; Empregados em proporções inferiores a 5% em peso. Plastificantes: Aumentam a deformabilidade do ligante; Reduzem sua capacidade de absorção da umidade ambiente. Lubrificantes (em alguns casos): Reduzir a fricção entre os grânulos da massa e da parede do molde; Reduzir o atrito entre a peça conformada e a parede do molde durante a etapa de extração da peça; Podem ser adicionados durante ou após a formação dos grânulos.

11 Fase II: Compactação da Massa
Quando o volume do material granulado contido no interior de uma matriz (rígida ou flexível) é submetido a uma tensão de compressão suficientemente elevada (unidirecional ou isostática) podem se dar os seguintes processos, fenômenos ou trocas: Consolidação permanente do material : Aumento na compactação do corpo após retirada da carga. Compressão elástica das partículas, ligantes, lubrificantes líquidos e do gás presente no corpo. Deformação se desfaz após retirada da carga. Responsável pela expansão do material. Fluxo de líquidos e gases através dos poros do corpo por fluxo viscoso: Gradientes de pressão estabelecidos ao longo da peça. Distribuição heterogênea da pressão de compactação no volume do material: Prensagem uniaxial; Fricção entre as partículas; Fricção entre as partículas e as paredes do molde.

12 Estados e mecanismos de compactação
Na compactação da massa, a diminuição de volume dos poros e de seus tamanhos se dá através de 3 mecanismos: Mecanismo I: Redução do volume ocupado pelos poros intergranulares e de seu volume através do deslocamento e reordenação dos grânulos. Mecanismo II: Redução do volume e tamanho dos espaços intergranulares por deformação plástica e/ou destruição dos grânulos, dependendo das características mecânicas do grânulo (dureza, deformabilidade, resistência mecânica). Neste mecanismo se inclui o esmagamento de grânulos ocos, geralmente presentes nas massas cerâmicas. Mecanismo III: Diminuição de volume e tamanho dos poros intragranulares pelo deslizamento e reordenação das partículas buscando alcançar um empacotamento de mais denso.

13 Com base nas mudanças estruturais (volume e tamanho dos poros, compactação) a que é submetido o corpo com aumento da pressão, a compactação de um material granulado pode ser dividida em três estágios: Estágio I ou Inicial: Compactação do material – Grau máximo de empacotamento. Deslizamento e reordenação dos grânulos. Estágio II ou Intermediário: Pressão de fluência (Início deformação/destruição dos grânulos) – Pressão no qual a compactação do corpo coincide com a do grânulo. Estágio III ou Final: Grau de compactação do corpo se iguala ao do grânulo.

14 Isto se deve a um dos seguintes motivos:
A compactação final da peça, por mais que se aumente a pressão de prensagem é sempre inferior a compactação que corresponderia ao empacotamento mais denso possível das partículas. Isto se deve a um dos seguintes motivos: A formação de empacotamentos irregulares e porosos de partículas que resistem às altas pressões devido a sua fragilidade e dureza, ainda existindo entre elas altíssimas forças de fricção. Em altas pressões, que correspondem a baixas porosidades, se o conteúdo de ligantes e plastificantes líquidos é elevado, pode ocorrer saturação dos poros da peça pelos mesmos, impedindo a compactação.

15 Tipos de Prensagem Distinguem-se duas grandes modalidades de prensagem: Prensagem Uniaxial Prensagem Isostática

16 Prensagem Uniaxial Compactação do pó realizada em uma matriz rígida;
Pressão aplicada na direção axial, por punções rígidos. Utilizada para conformar peças que não apresentam relevo superficial na direção de prensagem. Cavidade rígida composta : Base móvel – denominada Punção Inferior, Paredes (móveis ou fixas) – matriz do molde.

17 Prensagem Uniaxial de Ação Simples
Técnicas de prensagem se diferenciam pela movimentação dos elementos básicos do molde: Punção superior; Punção inferior e matriz; Elementos responsáveis pela aplicação da pressão. Prensagem Uniaxial de Ação Simples Pressão aplicada através do punção superior. Introdução na cavidade que contém a massa: Matriz; Punção inferior – imóveis nesta etapa.

18 Prensagem Uniaxial de Dupla Ação
Após compactação da peça: Punção superior é retirado, Deslizamento do punção inferior, Extração da peça do molde, Surgimento de gradientes de densidade devido à fricção entre aglomerados e entre estes e a parede do molde. Prensagem uniaxial de ação simples: Obtenção de peças de geometria simples. Espessura reduzida. Prensagem Uniaxial de Dupla Ação Espessura muito grande para o emprego da ação simples; Pressão aplicada pelo punção superior e inferior;

19 Após aplicação da carga:
Retirada do punção superior; Movimento ascendente do punção inferior; Extração da peça; Distribuição de densidade simétrica. Prensagem Uniaxial (por ação simples ou dupla) com molde ou matriz móvel Compactação: Matriz acompanha o movimento do punção superior; Na extração: Punção superior é removido; Matriz desce para facilitar a extração da peça.

20 Prensagem Uniaxial de Ação Simples Prensagem Uniaxial de Dupla Ação

21 Prensagem Uniaxial de Ação Simples com Matriz Móvel

22 Prensas e Moldes Prensas do tipo Hidráulica:
Pressão transmitida mediante um fluído pressurizado (óleo). Sistema de alimentação e distribuição da massa. Prensa hidráulica para a fabricação de revestimentos cerâmicos.

23 Principais componentes de uma prensa são:
Sistema de Alimentação: Preencher as cavidades do molde; Nivelar; Extrair a peça compactada no ciclo anterior. Sistema Hidráulico, composto por: Reservatório de óleo, localizado no interior da estrutura da prensa; Motor elétrico; Bomba de pistão; Trocador de calor; Sistema multiplicador da pressão. Sistema de Prensagem: Compactação da massa e extração da peça. Sistema automatizado de controle, que regula eletronicamente o ciclo de prensagem.

24 Molde de prensas para a fabricação de revestimentos cerâmicos.

25 Defeitos e Problemas associados à Prensagem Uniaxial
Alguns dos problemas e defeitos que aparecem ao longo do processo devido a uma inadequada realização desta operação são: Compacidade inadequada da peça: Falta de controle na preparação da massa. Variação no teor de umidade da massa modifica a compacidade da peça prensada. Desgaste do molde por abrasão; Mudança nas dimensões da peça. Deterioramento da textura superficial. Formação de trincas; Desenho inadequado do molde. Excesso de ar aprisionado durante a fase de compactação. Excessiva expansão da peça durante sua extração do molde. Fricção elevada entre a parede do molde e a peça durante a extração.

26 Para reduzir ou eliminar estes defeitos deve-se:
Falta de uniformidade da compacidade no interior da peça e/ou entre elas; Variações excessivas na compacidade no interior de uma peça causam: Deformações. Distorções. Quebra de peças durante a queima. Alterações entre peças: Falta de uniformidade entre os produtos queimados. Para reduzir ou eliminar estes defeitos deve-se: Otimizar o programa de operação do preenchimento do molde. Aumentar a fluidez da massa.

27 Prensagem Isostática Aplicação de pressão em todas as direções. Grande uniformidade na compacidade das peças. São empregados dois tipos de Prensagem Isostática: Molde Úmido. Molde Seco. Técnica do Molde Úmido Introdução da massa no interior de um molde flexível e impermeável ao fluído pressurizado. Molde submerso no liquido (geralmente água), contido na câmara de pressão. Líquido deforma o molde flexível e transmite pressão à massa.

28 Vantagens: Desvantagens: Expansão do molde e da peça. Remoção da peça.
O molde flexível é um elastômero – Poliuretano. Vantagens: Obtenção de peças com distribuição de compacidade praticamente homogênea. Grande versatilidade de formas. Baixo custo do molde. Desvantagens: Excessiva duração do ciclo de prensagem. Dificuldade de se automatizar a operação. Elevado custo de mão-de-obra.

29 Prensagem isostática. Técnica do molde úmido. Fases da operação.

30 Técnica do Molde Seco Técnica desenvolvida para aumentar a velocidade de produção da técnica de molde úmido. Canais internos por onde circula o fluído pressurizado. Maior dificuldade: Molde Mecanicamente resistente; Capaz de transmitir de maneira uniforme a pressão à massa. Prensagem isostática. Técnica de molde seco. Fases de operação.

31 Fase III: Extração da Peça
A compressão elástica da massa: Início no estágio intermediário. Aumento considerável no estágio final. Energia elástica começa a ser dissipada à medida que se retira a carga e extrai-se a peça. Aumento das dimensões. Expansão de extração: Se dá na direção em que se aplicou a carga durante a compactação. Direção perpendicular à aplicação da carga. Favorece o descolamento entre o punção e a peça durante a extração. Problemas e defeitos nas peças.

32 Defeitos nos produtos cerâmicos
Parte dos defeitos no produto acabado têm origem na prensagem, podendo ser: Laminado ou esfolheamento: Incorporação de ar no corpo da peça; Trinca de extração; Reprensagem; Trinca Mecânica: Originada pela solicitação mecânica durante o transporte. Fora de Esquadro; Luneta: Gradiente de densidade aparente na peça crua. Rebarbas; Quebra de Aresta; Estampo Sujo: Maior a umidade no pó, maior a tendência de sujar o estampo.

33 Conclusão A etapa de prensagem é de extrema importância para o desenvolvimento dos produtos cerâmicos. O processo, que têm início na escolha da matéria-prima, deve ser acompanhado constantemente para evitar a ocorrência de defeitos associados as técnicas de prensagem e demais etapas técnicas, até a chegada do produto ao consumidor final.

34 Referências Bibliográficas: