Processamento de Materiais Cerâmicos

Apresentação em tema: "Processamento de Materiais Cerâmicos"— Transcrição da apresentação:

1 Processamento de Materiais Cerâmicos
Processos de conformação 19/09/2018

2 19/09/2018

3 Técnicas de conformação 1
[Lee, 1994:29] Prensagem uniaxial Prensagem isostática Colagem de barbotina Colagem de folhas 19/09/2018

4 Técnicas de conformação 2
[Lee, 1994:29] Jolleying Jiggering Extrusão Moldagem por injeção 19/09/2018

5 Processos de conformação: características
Técnica Prensagem a seco Prensagem isostática Extrusão Moldagem por injeção Colagem de barbotina Colagem de folhas Material de partida Grânulos Pasta Grânulos/ pasta Barbotina Teor de umidade (m%) 0 – 5% 18 –25% 25 – 50% Formatos Planos Complexos Simples Automação Sim Batelada Contínuo Orientação de partículas Não [Lee, 1994:30] 19/09/2018

6 1. Prensagem 19/09/2018

7 Prensagem: alimentação, compactação e extração do molde
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8 Prensa hidráulica industrial
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9 Preparação da massa e aditivos de prensagem
A preparação da massa tem por objetivos: Proporcionar uma mistura íntima e homogênea das matérias-primas Adequar a massa para a etapa de prensagem; É imprescindível que a massa possua: 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. 19/09/2018

10 Massa A massa deverá ser constituída por grânulos de geometria esférica (ou aproximadamente esférica), de tamanho superior a 60 μm, e textura o mais lisa possível. As características mecânicas dos grânulos, tais como dureza, resistência mecânica e plasticidade devem ser adequadas. Os grânulos devem ser suficientemente moles e deformáveis, para que durante a fase de compactação, em pressões moderadas, se deformem plasticamente, facilitando o deslizamento das partículas que o compõe. Por outro lado, os grânulos não podem ser tão frágeis, moles e deformáveis a ponto de se romperem, deformarem ou aglomerarem uns aos outros durante as operações de armazenagem e transporte que antecedem a etapa de prensagem 19/09/2018

11 Granulação - Spray Drier Secagem por atomização
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12 19/09/2018

13 Granulação [Reed, 1995:388] 19/09/2018

14 Ângulo de Repouso Ângulos de repouso pequenos favorecem um preenchimento regular do molde 19/09/2018

15 Prensagem: simples efeito
[Reed, 1995:420] 19/09/2018

16 Prensagem: duplo efeito
[Reed, 1995:420] 19/09/2018

17 • preenchimento do molde • ciclo da primeira prensagem
O ciclo de prensagem ou programa de compactação é constituído pelas seguintes etapas: • preenchimento do molde • ciclo da primeira prensagem • período de desaeração • ciclo da segunda prensagem, e • extração da peça Programa de compactação. 19/09/2018

18 Programa de compactação. Preenchimento do molde.
19/09/2018 Programa de compactação.Compactação/extração.

19 Prensagem e porosidade: estágios da compactação
I. Fluxo e reorganização espacial dos grânulos II. Deformação dos grânulos III. Densificação dos grânulos [Reed, 1995:428] 19/09/2018

20 Defeitos e Problemas Associados à Prensagem Uniaxial
19/09/2018

21 Defeitos e Problemas Associados à Prensagem Uniaxial
Mecanismos de formação de trincas. (a) Formação de trincas durante a eliminação da carga; (b) Formação de trincas durante a extração da peça. 19/09/2018

22 Causas da recuperação elástica diferencial
Recuperação elástica diferencial tensões mecânicas Causas: Gradientes de pressão Compressão não-uniforme do compacto devido a preenchimento irregular do molde, ar comprimido, etc. Atrito com a parede do molde durante a ejeção Recuperação elástica da porção ejetada em relação à porção que ainda permanece no molde. 19/09/2018

23 Comportamentos de compactação
% P.D.=Dc/Dt onde: Dc = densidade do compacto Dt - densidade teórica do pó [Reed, 1995:426] 19/09/2018

24 Influência da pressão de compactação e plastificação
[Reed, 1995:436] A resistência mecânica do compacto aumenta com a pressão, teor de ligante e plastificante; RH = umidade relativa (%) 19/09/2018

25 Controle de Defeitos no Compacto
O compacto deve resistir a: ejeção e manuseio Principais defeitos: trincas e laminações Causas: recuperação elástica (“springback”) diferencial no compacto [Reed, 1995:440] 19/09/2018

26 Recuperação elástica em função da pressão aplicada e plasticidade dos aditivos
19/09/2018

27 Prensagem isostática: wet bag
Vantagens: Compactação homogênea Diversidade e complexidade de formas Baixo custo do molde Desvantagens: Duração do ciclo de prensagem Alto custo da mão-de-obra [Reed, 1995:443] 19/09/2018

28 Prensagem isostática: dry bag
[Reed, 1995:443] Pressão é aplicada radialmente pela ação do líquido sobre uma capa rígida Permite certa automatização do processo 19/09/2018

29 Peças produzidas por prensagem isostática
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30 Variação dimensional durante processamento
[Reed, 1995:412] 19/09/2018

31 Processos de conformação fluida:
Processos baseados na conformação fluida: Colagem de barbotina (slip casting) Conformação fluida de suspensões contendo um agente de pega hidráulica (cimento) ou um agente gelificante (“gelcasting”) Concretos refratários: auto-escoantes, bombeáveis, jateáveis, vibráveis, etc. 19/09/2018

32 Vantagens x Desvantagens
Completa dispersão dos pós em meio líquido Capacidade de produzir peças com formas complexas Baixo custo Desvantagens: Baixa produtividade Precisão dimensional difícil de ser controlada 19/09/2018

33 2.Colagem de barbotina 19/09/2018

34 Colagem de barbotina [Reed, 1995:493] 19/09/2018

35 Etapas do processo de colagem
+ Líquido defloculante Drenagem do excesso de suspensão Preparação da suspensão Moagem ou desaglomeração Secagem parcial dentro do molde Vácuo Separação do molde Preenchimento do molde Acabamento Secagem final Formação da “torta” Queima 19/09/2018

36 Processos de conformação: características
Técnica Prensagem a seco Prensagem isostática Extrusão Moldagem por injeção Colagem de barbotina Colagem de folhas Material de partida Grânulos Pasta Grânulos/ pasta Barbotina Teor de umidade (m%) 0 – 5% 18 –25% 25 – 50% Formatos Planos Complexos Simples Automação Sim Batelada Contínuo Orientação de partículas Não [Lee, 1994:30] 19/09/2018

37 Processos de conformação: quadro comparativo 2
Molde Características Produtos [Reed, 1995:399] Colagem de barbotina Refratários, tubos fechados, produtos avançados/tradicionais Variedade de formas, facilidade de instalação, mecanização disponível Gesso/polímero poroso Colagem de folhas Substratos finos Produção em massa Lâmina metálica Colagem de gel Produtos estruturais avançados, isolamento, refratários Formas complexas, boa dispersão de pós, densidade uniforme Molde metálico/ polimérico Ligação por reação Concreto, refratários, isolamento, restaurações dentárias Formas complexas, tamanhos grandes/ pequenos Vários materiais 19/09/2018

38 Pressões e taxas de cisalhamento na conformação
Processo Variante Pressão (MPa) Taxa de cisalhamento (s-1) [Reed, 1995:403] Prensagem Rolos/isostática Axial >150 <100 Confor-mação plástica Injeção Extrusão Varia <40 10–10000 Colagem de barbotina Sucção no molde Sob pressão Vácuo no molde <0,2 <10 <0,7 <10 <100 Colagem Gel Folha <0,1 <10 10–2000 19/09/2018

39 Comportamento reológico da suspensão: tixotrópico
1.Preenchimento de detalhes do molde 2.Bombeamento da suspensão 3.Eliminação de bolhas 4.Minimização da sedimentação durante a formação da torta 19/09/2018

40 Espessura da torta x tempo
[Reed, 1995:498] J=Vtorta/Vlíq. Remov. Rc=permeabilidade da torta DP=pressão de sucção do molde h=viscosidade do líquido 19/09/2018

41 Efeitos de pressão, temperatura e teor de sólidos
[Reed, 1995:499] 19/09/2018

42 Tensão de escoamento em cada etapa do processo de colagem
19/09/2018

43 Efeito do defloculante
[Reed, 1995:501] 19/09/2018

44 Colagem sob pressão 19/09/2018

45 Colagem sob pressão 19/09/2018

46 Efeito da distribuição de tamanho de partículas
Andreasen Alfred 19/09/2018

47 Espessura da torta x tempo
19/09/2018

48 Arraste de partículas finas durante a colagem
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