FORMADO DE LOS MATERIALES
Procesos cerámicas tradicionales FAMILIA
DEFINICIÓN
CLASE FORMADO
DEFINICIÓN
Formado
Permite obtener la forma en distintos materiales conformado.
Moldeo
Todo material que necesite de un molde para ser hecho.
Superficie
Permite trabajar la superficie de los materiales.
Deformación
Unión
Permite unir dos o mas materiales.
Remoción material
Cuando el deforma.
material
se
Para obtener la forma de un material debo removerlo, quitarle material.
PREPARACIÓN DE MATERIAS PRIMAS PROCESO
DEFINICIÓN
Pulverización
Se usan para estas técnicas las cuales son mas efectivas en materiales frágiles, incluido el cemento, las menas metálicas y metales frágiles.
Triturado de minerales
Se realiza por composición contra superficies rígidas o por impacto contra superficies rígidas con movimiento.
Triturador de quijadas
Una quijada grande se mueve hacia delante y hacia atrás para trituras los terrones contra una superficie rígida.
Triturador giratorio
Usan un cono giratorio para comprimir los trozos contra una superficie rígida.
Triturador rodillos
Los trozos de cerámica se aprietan entre tambores rotatorios.
Molino de martillo
Usan martillos rotatorios para golpear el material y romper los trozos
La molienda
Operación de reducir las piezas pequeñas, después de triturador a polvos finos.
Molino de bolas
Esferas duras mezcladas con el material a pulverizar, que giran dentro de un recipiente cilíndrico.
Molino de rodillos
El material se comprime contra la mesa horizontal del molino mediante rodillos que giran.
Molienda por impacto
Las partículas del material se proyectan contra una superficie plana y dura. Ya sea por alta velocidad o por un chorro de pasta fluida.
POLVERIZACIÓN Consiste en la producción de polvos de alta dispersión a partir de un fluido
TIPOS DE Pulverización Triturado: se refiere a la ruptura de grandes trozos provenientes de la mina en tamaños mas pequeños para su reducción posterior.
Molienda: Es reducir a las piezas pequeñas después del triturado a polvos finos,.
Se pueden requerir varias etapas: Triturado primario
•
Se pueden requerir varias etapas:
Triturado secundario
Molino de bolas: actúan como medio moledor
•
Molino de rodillos: molienda granulométrica del material.
•
Molienda por impacto: El impacto fractura las piezas en partículas mas pequeñas.
1. Molino de bolas
2. Molino de rodillos
Aplicación: herramienta para la pulverización de varios tipos de materiales en polvo fino. -Molino Características: Capaz de pulverizar diferentes materiales. - Tritura y muele muchos tipos de minerales.
de
Finos:
3. Molienda por impacto
4. Molino de barra (ejes)
Para triturar materiales quebradizos y duros como minerales, materiales de construcción hasta dureza Mohs 6.
Se utiliza para molienda primaria, y para moler productos del circuito de trituración. Por su tamaño las barras hacen que ejerzan una acción de tijeras produciendo molienda por impacto.
Fabricado y utilizado en la molienda de carbonatos y escayolas.
-Molinos de Martillos: Utilizados para la molienda de yesos y arenas blandas.
REFERENCIA FOTOS 1,2,3. http://books.google.com.co/books? id=tcV0l37tUr0C&pg=PA421&lpg=PA421&dq=triturado+de+minerales& source=bl&ots=7YLvd09DTx&sig=r_31k40OGRUQJ2hkocQ4k7ImtY&hl=es&sa=X&ei=hB0iVPqZAda1ggTe14LYAQ&ved=0CGIQ6AEwCQ#v =onepage&q=triturado%20de%20minerales&f=false
REFERENCIA MOLINO DE BARRA. http://profesores.elo.utfsm.cl/~ agv/elo323/2s06/projects/GerardoAlvarez/proyecto_final_archivos/image009.gif
Trituradoras Se realiza por compresión, para el tratamiento industrial de rocas y minerales, es necesario practicar una preparación de los mismos y saber el tamaño de estos.
Tipos de trituración La
trituración
primaria:
reduce normalmente el tamaño de los trozos de mineral a un valor comprendido entre 8" a 6". Trituración giratoria: Consisten en un eje vertical largo articulado por la parte superior a un punto (spider) y por la parte inferior a un excéntrico.
la trituración secundaria: El tamaño en las
Trituradoras terciarias: fragmentan
partículas se reduce a un valor comprendido entre 3" y 2“.
el producto de la trituración secundaria hasta tamaños de 1/2" o 3/8", entre estas maquinas tenemos.
Trituración cónica: Es una trituradora giratoria modificada. http://trituradoras-deroca.com/uploads/allimg/1205 21/1-120521160403M2.gif
Trituración rodillos: Estas trituradoras siguen siendo utilizadas en algunas plantas, aunque en otras han sido reemplazadas por las cónicas.
Trituradora de martillos: Se caracterizan por una elevada tasa de reducción, y por la propiedad de dar forma.
http://trituradoras-deroca.com/uploads/allimg/1310 15/1-131015104442950.jpg
http://www.chancadoras.org/uploads/ allimg/120417/1-12041GGFBG.jpg
http://patentados.com/img/2001/ metodo-y-molino-de-rodillos-parasecar-y-triturar-material-desuminist.png
Otros tipos de trituradoras Trituradoras tipo Blake (Doble efecto): Producen la desintegración de las rocas con un movimiento de masticación.
Trituradoras tipo Dalton (de simple efecto): La mandíbula móvil va montada directamente sobre un balancín
http://1.bp.blogspot.com/-wLQxq1NsuOc/Utf3TQoTsI/AAAAAAAAAEA/1nYy1x1Pq5M/s1600/foto5.jpg
Trituradora de excéntrica y leva (tipo Lyon): Es una trituradora similar a la tipo Blake, el movimiento es realizado por una excéntrica.
http://www.trituradoras-depiedra.org/uploadfile/201201/6/15727 7834.jpg
Etapas de trituración
http://lh4.ggpht.com/90jBTDSyrJs/UBAyEfkOjNI/AAAAAAAAB Wg/Zsvzv5K6SFA/image_thumb %25255B6%25255D.png?imgmax=800
Trituradora de abertura constante (tipo Dodge): Hace que la abertura permanezca. Solamente se utilizan para trabajos de laboratorio.
http://trituradoras-deroca.com/uploads/allimg/120 813/1-120Q3140605a3.jpg
En esa etapa se realizara la trituración primaria. Si de allí el material producido pasa a una segunda trituradora, y así sucesivamente. a) Trituración (desintegración grosera) Trituración gruesa – tamaños de partículas de salida: 15 cm (6"). Trituración mediana – tamaños de partículas de salida: entre 3 y15 cm (1¼" a 6"). Trituración fina – tamaños de partículas de salida: entre 0.5 y 3 cm(1/5" a 1¼").
b) Molienda (desintegración fina) Molienda grosera – tamaños de partículas de salida: entre 0.1 y 0.3 mm. Molienda fina – tamaños de partículas de salida: menores de 0.1 mm.
LA PASTA CERAMICA SE DIVIDE EN 3 Arcillas Proporciona la consistencia y plasticidad requerida para el formado.
Materias primas no plásticas Tales como alúmina y sílice, no se encogen y desafortunadamente reducen la plasticidad en la mezcla.
REFERENCIA FOTO.
http:// www.unmundodebrotes.com/wp-content/uploads/2012/10/arcilla.jpg
Otros ingredientes Tales como fundentes y que vitrifican durante el quemado, y promueven la sinterización del material cerámico
REFERENCIA FOTO.
http:// i00.i.aliimg.com/photo/v0/52017382/macro_pored_silica_gel.jpg
REFERENCIA FOTO.
http:// www.aislantessh.com.ar/soldadura/fundentes2.jpg
Procesos de formado PROCESO
DEFINICIÓN
Fundición o vaciado deslizante en (suspensión)
En la cual donde la mezcla se muestra una pasta aguada
Método de formado plástico
Es donde se forma la arcilla en condición plástica
Prensado semiseco
La arcilla esta húmeda pero posee baja plasticidad
Prensado seco
Es cuando la arcilla esta básicamente seca.
Fundición o vaciado deslizante Se usa en metalurgia de polvos, pero su aplicación en cerámica es mucho mas común. La composición de la suspensión es típicamente de 25 a 40% de agua
Dos variantes principales Vaciado drenado: Proceso tradicional, el molde se vierte para llenar el exceso de suspensión después que se ha formado la capa semisólida.
http://books.google.com.co/books? id=tcV0l37tUr0C&pg=PA421&lpg=PA421&dq=triturado+de +minerales&source=bl&ots=7YLvd09DTx&sig=r_31k40OGR UQJ2hkocQ4k7ImtY&hl=es&sa=X&ei=hB0iVPqZAda1ggTe14LYAQ&ved=0CGIQ 6AEwCQ#v=onepage&q=triturado%20de %20minerales&f=false
Vaciado solido: Se usa para producir productos solido, se da el tiempo suficiente para que el cuerpo entero se vuelva firme.
http://www.grupoilsa.mx/wpcontent/uploads/2012/12/Vaciad o0000067.jpg
Formado plástico Incluye varios métodos manuales y mecanizados. Todos ellos requieren que le mezcla inicial tenga consistencia plástica. El moldeado a mano: involucra manipulación de la masa de arcilla plástica a fin de darle forma deseada.
Vaciado o moldeado a mano: Se utiliza un molde o forma para determinar las proporciones geométricas.
El torno de alfarero: Mesa redonda que gira en un flecha vertical accionada por un pedal o un motor.
El torneado a mano: sobre un torno de alfarero otro refinamiento de los métodos artesanales.
http://3.bp.blogspot.com/_ tsZQbhV1KKg/SUFG0-e4kGI/AAAAAAAAAMs/ueooaQ2taXc/s320/modelado-en-arcilla.jpg
Se caracterizan por la poca participación manual que el método de torneado manual descrito.
Torneado ligeromoldeo al torno con estirado: la forma del molde básico es cóncava en vez de convexa.
PROCESOS El prensado plástico: Proceso de formación donde el barro plástico se prensa entre un molde inferior y otro superior contenidos en un arillo metálico.
La extrusión: se usa en el procesamiento cerámico, esta secuencia de también se usa para hacer pedazos de barro para otros procesos cerámicos como torneado y prensado plástico.
PRENSADO SEMISECO
PRENSADO SECO
Las proporciones de agua es de 10 a 15%. Produce una baja plasticidad, que impide el uso de métodos de formado plástico.
La humedad del barro esta por debajo de 5%. Se agregan aglutinantes a la mezcla de polvos para proporcionar suficiente. REFERENCIA FOTOS
http://books.google.com.co/books? id=tcV0l37tUr0C&pg=PA421&lpg=PA421&dq=triturado+de+minerales&s ource=bl&ots=7YLvd09DTx&sig=r_31k40OGRUQJ2hkocQ4k7ImtY&hl=es&sa=X&ei=hB0iVPqZAda1ggTe14LYAQ&ved=0CGIQ6AEwCQ#v= onepage&q=triturado%20de%20minerales&f=false
Prensado isostático Utilizado para reducir la porosidad de los metales y la influencia de densidad de muchos materiales cerámicos.
Existen dos tipos de prensado isostático Prensado isostático wet-bag
Prensado isostático dry-bag
Es hacer que la presión se valla incrementando mediante bombeo hidráulico. Cuando ocurra las paredes se deforman y transmiten la presión al polvo cerámico.
Desarrollado con el fin de aumentar la capacidad de producción
REFERENCIA FOTOS http://www6.uniovi.es/usr/fblanco/Tema5.MaterialesCERA MICOS.CONFORMADO.Introduccion.PRENSADO.pdf
PROCESO DE SECADO OCURRE EN DOS ETAPAS Primera etapa: la velocidad de secado es rápida y constante, debido a que el agua de la superficie de la arcilla se evapora en el aire.
Segunda etapa: El contenido de humedad se ha reducido para que los granos cerámicos queden en contacto.
Para tener en cuenta: tener cuidado en no removerse rápido el agua de la pieza, para evitar que se forme humedad y grietas. El agua juega un importante en los tradicionales de cerámico.
Si se incrementa el agua los granos se separan haciendo una arcilla plástica y de fácil formado. El calentamiento se hace por una combinación de convención y radiación usando fuentes infrarrojas.
elemento procesos formado
QUEMADO (sinterizado) PROCESO
DEFINICIÓN
Quemado
Proceso de tratamiento térmico que sinteriza al material cerámico.
Sinterizado
Se desarrollan uniones entre los granos cerámicos y va acompañado de densificación y reducción de porosidad.
Vidriado
Aplicación de un recubrimiento cerámico en la superficie para hacer las piezas mas impermeables.
sinterizado Etapas
Funciones del sinterizado Unir los granos individuales en una masa sólida
Incrementar la densidad
reducir o eliminar la porosidad.
Inicial uniones: Contactos Intermedia: Comienza la entre las partículas. densificación los poros se mantienen abiertos Fluye gas in out.
Final:
los poros se cierran, no Fluye gas inout Densidad 85-98%
Factores que afectan a la sinterización Temperatura
Tiempo
Atmósfera
Composición del material
Método de aleación
Contenido en lubricante
Velocidades de Calentamiento y enfriamiento
vidriado Secuencia de procesamiento usual de artĂculos vidriados. Quemado de los artĂculos antes del vidriado para endurecer el cuerpo de la pieza.
Aplicar el vidriado.
Quemar la pieza una segunda vez para vitrificar la superficie.
NUEVOS CERAMICOS FAMILIA
DEFINICIÓN
CLASE FORMADO
DEFINICIÓN
Formado
Permite obtener la forma en distintos materiales conformado.
Moldeo
Todo material que necesite de un molde para ser hecho.
Superficie
Permite trabajar la superficie de los materiales.
Deformación
Unión
Permite unir dos o mas materiales.
Remoción material
Cuando el deforma.
material
se
Para obtener la forma de un material debo removerlo, quitarle material.
Cerámicas avanzadas Se organizan en categorías según su composición química oxidicas El más importante es la alúmina.
No oxidicas Carburos
Nitruros
Los carburos de silicio (SiC), tungsteno (WC), titanio(TiC), tantalio (TaC) y cromo (Cr3 C2).
Son duras y frágiles, y se funden a temperaturas altas (pero no tanto como las de los carburos.
Incluyen elementos de resistencia al calentamiento y aditivos para la fabricación de acero.
Lo normal es que sean aislantes eléctricos el TiN es una excepción.
Procesamiento de nuevos cerรกmicos La secuencia de para los nuevos cerรกmicos se puede resumir en pasos como: Preparaciรณn de materiales
Formado
Sinterizado
La secuencia es casi la misma que los cerรกmicos tradicionales, los detalles son frecuentemente diferentes a estos.
Acabado
Preparación de materiales iniciales La preparación de los polvos incluyen métodos mecánicos y químicos. Métodos mecánicos: La dificultad con estos métodos es que las partículas cerámicas se contaminan con el material de las bolas y paredes de molinos
Métodos químicos: Se usan dos métodos químicos para mayor homogeneidad el los polvos. 1. Secado por congelación Producto químico revuelto con agua, para crear goteos que son ligeramente congeladas.
REFERENCIA FOTO 1. http://www.eurothermlifesciences.com/EasysiteWeb/getresource.axd? AssetID=2445&type=custom&servicetype=Inline&customSi zeId=2 REFERENCIA FOTO 2.
http://www.manualmoderno.com/apoyos_electron icos/9786074482911/imagenes/cap_8/18.jpg
2. Precipitación de una solución No es aplicable a todos los cerámicos, debido a que no es fácil identificar algunos materiales
Precipitación de una solución Otro de los métodos de preparación que se usa para los nuevos cerámicos Se combinan aditivos con los polvos iniciales en pequeñas cantidades. Plastificantes Mejor plasticidad y facilidad de trabajo.
Aglutinantes
Agentes humectantes
Desfloculantes
Unir partículas cerámicas en una masa solida, de producto final.
Mejora el mezclado.
Ayudan a prevenir la aglomeración y unión prematura de polvos.
Lubricantes Reducir fricción entre los granos cerámicos, y reducir la adherencia.
Procesos de Formado PROCESO
DEFINICIÓN
Prensado caliente
El proceso se lleva acabo en temperaturas elevadas. Elimina el paso de quemado.
Prensado isostático
Usa presión hidrostática para compactar los polvos cerámicos en todas direcciones.
Procesos de bisturí
Se usa para hacer la minas delgadas de material cerámico.
Moldeo por inyección de polvos, MIP
Los polvos son cerámicos en vez de metálicos. Actúa como portador con características de flujo a temperaturas de moldeo.
• Antes del sinterizado se debe remover el aglutinante plástico. Se llama desaglomeración y se realiza por una combinación de tratamientos térmicos solventes.
Procesos isostático Prensado caliente
REFERENCIA FOTOS
REFERENCIA FOTOS
http://books.google.com.co/books? id=tcV0l37tUr0C&pg=PA421&lpg=PA421&dq=triturado+de+minerales&s ource=bl&ots=7YLvd09DTx&sig=r_31k40OGRUQJ2hkocQ4k7ImtY&hl=es&sa=X&ei=hB0iVPqZAda1ggTe14LYAQ&ved=0CGIQ6AEwCQ#v=o nepage&q=triturado%20de%20minerales&f=false
http://www.berghof.com/uploads/pics/K_Pre ssmethode_730x403px.jpg
Proceso de bisturí
Moldeo por inyección de polvos, MIP
REFERENCIA FOTO http://es.kinetics.com/files/9914/0474/650 6/metal-injection-molding-graphic.png
sinterizado PROCESO
CONCLUSIÓN
Unir granos en una mesa solida
El mecanismo de sinterización es diferente entre los nuevos cerámicos, que se basan predominantemente en un solo compuesto químico, y los cerámicos basados en arcillas. En el caso de los nuevos cerámicos, el mecanismo es la difusión de masa a través de la superficie de contacto, de las partículas, probablemente acompañada de un flujo plástico.
Incrementar la densidad Reducir o eliminar porosidad
acabado PROCESO
CONCLUSIÓN
Incrementar la precisión dimensional
Las operaciones de acabado involucran generalmente esmerillado y otros procesos abrasivos.
Mejorar el acabado de la superficie Hacer cambios menores en la geometría de la parte.
Operaciones de acabado • Rectificado con una rueda de diamante. • Lapidado y asentado. • Maquinado ultrasónico. • Taladro, usando una broca con recubrimiento de diamante. • Maquinado por descarga eléctrica. • Maquinado por con rayo láser. • Corte con chorro abrasivo. • Tamborado, para eliminar aristas aguas y marcas de rectificado.
Procesamiento de Cementos Los carburos cementados son una familia de los materiales compuestos que consisten en partículas de carburos cerámicos incorporadas en un aglutinante metálico. Se clasificaban como compuestos de matriz cerámica. PROCESO
DEFINICIÓN
Compactación
Se usa formar la mezcla de polvos en un compactado verde de la forma deseada.
Sinterizado
Es el tratamiento que deben de tener los materiales; calor, y el fundimiento de estos.
Operaciones secundarias
Se requieren procedimientos subsecuentes después des sinterizado para lograr un control dimensional de carbono cementado.
Compactación El más común es: Prensado frio Usado para alta producción de partes de carburo cementado Otros métodos de compactación Prensado isostático
Prensado caliente
Usados para piedras más grandes
Operaciones secundarias De este hace parte: El esmerilado: Es Un Proceso de Remoción de materiales en el Cual las Partículas Abrasivas están contenidas en Una rueda de esmeril aglutinado
Otros procesos para usar carburos cementados duros Maquinado con descarga eléctrica
Maquinado ultrasónico
Moldeo y formado del vidrio El vidrio se procesa fundiéndolo y moldeándolo, sean en moldes, en diversos aparatos o por soplado. Vidrio plano en placa o lamina
Tubos y varillas
Se puede fabricar estirándolo o laminándolo en el estado fundido
Fibras de vidrio Las fibras pasan a continuación a recubrirse con sustancias químicas. Se usan como material aislante térmico.
Productos discretos de vidrio Se usan varios procesos.
Proceso de soplado Proceso de prensado
Los tubos, el vidrio fundido se envuelve en torno a un mandril giratorio, hueco, cilíndrico o cóncavo.
REFERENCIA FOTO
http://educommons.anahuac.mx:8080/eduCommons/inge nieria-mecanica-y-electrica/procesos-demanufactura/manufactura-de-vidrio/skinless_view
Las varillas se hacen en forma parecida, pero no se sopla aire a través del mandril.
Proceso de colado centrifugo Moldeo por hundimiento
REFERENCIA FOTO http://i00.i.aliimg.com/img/pb/259/ 370/755/755370259_658.JPG
Vidrio plano en placa o lamina Proceso de estirado Se basa en la que el vidrio formada pasa por un par de rodillos.
Proceso de laminado El vidrio fundido es comprimido por rodillos, y forma una lamina.
Método de flotado El vidrio fundido del horno se alimenta a un grafió en el que el vidrio, bajo atmosfera controlado, flota sobre el baño de estaño fundido.
REFERENCIA FOTOS
http://educommons.anahuac.mx:8080/eduCommons/inge nieria-mecanica-y-electrica/procesos-demanufactura/manufactura-de-vidrio/skinless_view
Productos discretos de vidrio Proceso de soplado Es para obtener artĂculos huecos o de paredes delgadas, como botellas, frascos.
REFERENCIA FOTOS
http://educommons.anahuac.mx:8080/eduCommons/inge nieria-mecanica-y-electrica/procesos-demanufactura/manufactura-de-vidrio/skinless_view
Proceso de prensado Una masa de vidrio fundido se coloca en un molde y se prensa hasta llegar a su forma, con un punz贸n.
REFERENCIA FOTOS
http://educommons.anahuac.mx:8080/eduCommons/inge nieria-mecanica-y-electrica/procesos-demanufactura/manufactura-de-vidrio/skinless_view
Proceso de colado centrífugo También se conoce como rotación, empuja al vidrio fundido
REFERENCIA FOTOS
http://educommons.anahuac.mx:8080/eduCommons/inge nieria-mecanica-y-electrica/procesos-demanufactura/manufactura-de-vidrio/skinless_view
Moldeo por hundimiento Una lรกmina de vidrio se coloca sobre el molde y se calienta. El vidrio se hunde por su propio peso y toma la forma del molde.
REFERENCIA FOTOS
http://www.bergeninternational.com/images/ greencaps.jpg
Templado químico
Templado térmico Toma un tiempo relativamente corto y se puede aplicar a la mayor parte de los vidrios.
El vidrio se calienta en un proceso de fundido, dependiendo del tipo vidrio
OPERACIONES DE ACABADO Se pueden desarrollar esfuerzos residuales en los productos de vidrio si no se enfrían con velocidad suficiente alta.
Vidrio laminado Es el resultado de otro método de refuerzo, consiste en poner dos piezas de vidrio plano con una hoja delgada de un plástico entre ellas.
Consideraciones de diseño para cerámicos y vidrios Los productos de cerámica y de vidrio requieren una selección cuidadosa de su composición, métodos de procesamiento, operaciones de acabado y métodos de ensamblado.
Procesamiento de superconductores Tienen un gran potencial de ahorro de energía en la generación de almacenamiento y distribución de electricidad.
Vidrios Describe tanto un estado de la materia como un tipo de cerámico. Como estado de la materia, se refiere a una estructura amorfa, no cristalina, de un material sólido. Es un compuesto inorgánico, no metálico (o mezcla de compuestos) Química y propiedades del vidrio Los ingredientes adicionales están contenidos en una solución sólida con SiO 2, y cada uno tiene una función:
Actuar como fundente, durante el calentamiento.
Incrementar la fluidez del vidrio fundido para su procesamiento.
Retardar la desvitrificación, cristalizar desde el estado vítreo.
Reducir térmica final.
la expansión del producto
Mejorar la resistencia química contra el ataque de ácidos, sustancias básicas o agua.
Agregar color al vidrio.
alterar el índice de refracción para aplicaciones ópticas, por ejemplo, lentes.
Vidrios-cerámicos Son clase de material cerámico que se produce por la conversión de vidrio en una estructura policristalina por medio de tratamiento de calor. Secuencia de procesamiento de los vidrios-cerámicos es la siguiente: El primer paso incluye operaciones de calentamiento y formado que se emplean en el trabajo del vidrio
El producto se enfría.
Se vuelve a calentar el vidrio a una temperatura suficiente para ocasionar que se forme en todo el material una red densa de núcleos de cristales.
Las ventajas notables de los vidrio-cerámicos incluyen: Eficiencia de procesamiento en el estado vítreo
Control dimensional estrecho de la forma del producto final
Estas propiedades dan como resultado aplicaciones para utensilios de cocina, intercambiadores de calor y misiles.
Buenas propiedades físicas y mecánicas.