DEBIDO A SU ALTO PUNTO DE FUSIÓN, DUREZA Y FRAGILIDAD, LOS COMPONENTES CERÁMICOS NO PUEDEN SER FABRICADOS POR LOS PROCESOS QUE SE USAN PARA LOS METALES Y POLÍMEROS.
CERAMICAS / CONFORMADO TIENE POR FINALIDAD TRANSFORMAR EL MATERIAL DE ALIMENTACIÓN (POLVOS CERÁMICOS MÁS ADITIVOS) EN UNA FORMA CONSOLIDADA (PIEZA O PRODUCTO EN VERDE) QUE TENGA UNA GEOMETRÍA Y MICROESTRUCTURA DETERMINADAS. EL POLVO CERÁMICO CON LA DISTRIBUCIÓN GRANULOMÉTRICA Y FORMA ADECUADAS, ASÍ COMO PROPIAMENTE PRECONSOLIDADO, ESTA LISTO PARA SER CONFORMADO EN LOS TAMAÑOS Y EN LAS FORMAS REQUERIDAS
EN EL CASO DE CERAMICAS A BASE DE MATERIALES ARCILLOSOS ESTOS DEBEN TENER EL GRADO DE HUMEDAD ADECUADO PARA CADA TIPO DE CONFORMADO
FORMA Y TAMAÑO DE LA PIEZA CARÁCTER DE LA SUPERFICIE LA SELECCIÓN DE TÉCNICA DE CONFORMADO A UTILIZAR DEPENDE DE VARIOS FACTORES TALES COMO: FORMA Y TAMAÑO DE LA PIEZA CARÁCTER DE LA SUPERFICIE ESPECIFICACIONES DE LA TOLERANCIA - CARACTERÍSTICAS MICROESTRUCTURALES (CALIDAD DE LA MICROESTRUCTURA INTERNA Y DE LA SUPERFICIE) - VOLUMEN DE PRODUCCION -PRODUCTIVIDAD -CONSIDERACIONES DE NEGOCIO COMO INVERSIÓN Y COSTES DE CAPITAL - SEGURIDAD - IMPACTO MEDIOAMBIENTAL.
SE TRANSFORMA EL PRODUCTO ALIMENTADO EN UN PRODUCTO EN VERDE QUE POSEE UNA FORMA, DIMENSIONES Y SUPERFICIE CONTROLADAS, ASÍ COMO UNA DENSIDAD Y MICROESTRUCTURA DETERMINADAS. ESTAS DOS ÚLTIMAS CARACTERÍSTICAS DEBEN SER CUIDADOSAMENTE CONTROLADAS CON EL FIN DE OBTENER UN PRODUCTO FINAL DE CALIDAD, YA QUE LOS DEFECTOS SIGNIFICATIVOS INTRODUCIDOS DURANTE EL CONFORMADO, EN GENERAL, NO SON ELIMINADOS DURANTE LA COCCIÓN LA RESISTENCIA DEL PRODUCTO EN VERDE DEBE SER LA SUFICIENTE PARA PODER MANEJAR EL PRODUCTO Y, EN SU CASO, REALIZAR ALGUNA OPERACIÓN DE ACABADO EN VERDE.
CERAMICAS / CONFORMADO PRINCIPALES TECNICAS DE CONFORMADO USADAS EN LA FABRICACIÓN DE MATERIALES CERÁMICOS
1.- LA CANTIDAD, DISTRIBUCIÓN Y PROPIEDADES DE LA FASE LIQUIDA LOS DISTINTOS CONSTITUYENTES DE LA PARTIDA DE MATERIAL (POLVOS Y ADITIVOS) A PROCESAR SE DOSIFICAN DE TAL MODO QUE SE OBTENGA LA CONSISTENCIA ADECUADA DE LA MEZCLA PARA CADA TÉCNICA DE CONFORMADO LA CONSISTENCIA DE UNA PARTIDA DE MATERIAL DEPENDE DE LOS SIGUIENTES PARÁMETROS: 1.- LA CANTIDAD, DISTRIBUCIÓN Y PROPIEDADES DE LA FASE LIQUIDA 2.- LA CANTIDAD, TAMAÑO Y EMPAQUETAMIENTO DE LAS PARTICULAS 3.- LOS TIPOS, CANTIDADES Y DISTRIBUCIÓN DE LOS ADITIVOS ADSORBIDOS SOBRE LA SUPERFICIE DE LAS PARTÍCULAS 4.- LAS FUERZAS ENTRE PARTICULAS, QUE PUEDEN SER ATRACTIVAS O REPULSIVAS LOS SISTEMAS DE CERAMICOS A PROCESAR PUEDEN SER BASTANTE COMPLEJOS, Y UN PEQUEÑO CAMBIO EN UNO DE LOS PARÁMETROS MENCIONADOS, PRODUCIDO POR UN CAMBIO EN LA COMPOSICIÓN, TEMPERATURA, PRESIÓN, AGITACIÓN MECÁNICA, ETC., PUEDE ALTERAR LA CONSISTENCIA Y EL COMPORTAMIENTO ANTE EL CONFORMADO, DE UNA FORMA SIGNIFICATIVA.
1.- POLVO SECO (NO LIQUIDO) 2.- AGLOMERADOS (GRANULOS) ESTADOS DE CONSISTENCIA CUANDO SE MEZCLAN UN LIQUIDO O UNA SOLUCIÓN DEL LIGANTE CON EL POLVO CERAMICO: 1.- POLVO SECO (NO LIQUIDO) 2.- AGLOMERADOS (GRANULOS) 3.- CUERPO PLASTICO 4.- PASTA 5.- PAPILLA (SLURRY)
CERAMICAS / CONFORMADO
Variación de la consistencia con el contenido de líquido y diferencias en el valor del parámetro cuando el sistema esta floculado o defloculado.
Características nominales de los diferentes estados de consistencia. DPS < 1 DPS = 1 DPS > 1 1.- Factor de empaquetamiento de las partículas, PF. 2.- Grado de saturación de los poros, DPS. 3.- Compresibilidad, X.
Características nominales de los diferentes estados de consistencia.
Características del sistema en el conformado y después del secado.
Presiones nominales y la velocidad de deformación por corte para las diferentes técnicas de conformado
EL PRENSADO ES LA COMPACTACIÓN Y CONFORMADO SIMULTANEOS DE UN POLVO CERÁMICO O MATERIAL GRANULAR (PREMEZCLADO CON LOS LIGANTES Y LUBRICANTES ADECUADOS Y PRECONSOLIDADO DE TAL MODO QUE TENGA UNA FLUIDEZ ELEVADA). SE LLEVA A CABO CONFINANDO EL MATERIAL EN UN MOLDE RÍGIDO O FLEXIBLE Y APLICANDO UNA PRESIÓN ELEVADA PARA LOGRAR LA COMPACTACION
EXISTEN DOS TIPOS DE PRENSADO: UNIAXIAL ISOSTATICO EL PRENSADO UNIAXIAL, ES USADO, COMÚNMENTE, PARA OBTENER PIEZAS DE ESPESOR MAYOR DE 0.5 mm Y CON RELIEVES EN LA SUPERFICIE EN LA DIRECCIÓN DE PRENSADO EL PRENSADO ISOSTATICO SE USA PARA LA OBTENCIÓN DE PRODUCTOS CON RELIEVES EN DOS O TRES DIMENSIONES, FORMÁS ALARGADAS COMO BARRAS Y TUBOS Y PRODUCTOS MUY MÁSIVOS CON UNA SECCIÓN TRANSVERSAL DE GRAN ESPESOR.
- AYUDAS A LA COMPACTACIÓN CERAMICAS / CONFORMADO PRENSADO LOS ADITIVOS, USUALMENTE, REQUERIDOS EN EL PRENSADO SON LOS SIGUIENTES: - LIGANTES - PLASTIFICANTES - LUBRICANTES - AYUDAS A LA COMPACTACIÓN - DEFLOCULANTES
CERAMICAS / CONFORMADO PRENSADO - EL LIGANTE PROPORCIONA ALGO DE LUBRICACIÓN DURANTE EL PRENSADO Y PROPORCIONA AL PRODUCTO PRENSADO UNA RESISTENCIA MECÁNICA ADECUADA PARA SU MANEJO, INSPECCIÓN Y MECANIZADO EN VERDE EL CONTENIDO DE LIGANTE DEBE SER TAN BAJO COMO SEA POSIBLE CON EL OBJETO DE MINIMIZAR LOS COSTES DEBIDO A SU ALTO PRECIO Y LA CANTIDAD DE GAS QUE SE PRODUCE DURANTE LOS POSTERIORES PROCESOS DE SECADO Y COCCIÓN
CERAMICAS / CONFORMADO PRENSADO -EL PLASTIFICANTE MODIFICA EL COMPORTAMIENTO DEL LIGANTE HACIENDOLO MÁS DÓCIL O MANEJABLE, MEJORANDO SU FLEXIBILIDAD, ES DECIR AUMENTA SU DEFORMABILIDAD, LO QUE PERMITE LA DEFORMACIÓN PLÁSTICA DE LOS GRÁNULOS. TAMBIÉN REDUCE LA SENSIBILIDAD DEL LIGANTE ANTE LA HUMEDAD. ESTA ÚLTIMA, COMÚNMENTE, ACTUA COMO UN PLASTIFICANTE SECUNDARIO Y LA CANTIDAD ABSORBIDA ENTRE LA GRANULACIÓN Y EL PRENSADO DEBE SER CONTROLADA.
CERAMICAS / CONFORMADO PRENSADO EL LUBRICANTE REDUCE LA FRICCIÓN ENTRE LAS PARTÍCULAS Y DE ESTAS CON LAS PAREDES DEL MOLDE. CON ELLO SE REDUCE EL DESGASTE DEL MOLDE, SE MEJORA LA UNIFORMIDAD DE LA DENSIDAD DEL PRODUCTO PRENSADO Y SE DISMINUYE LA PRESIÓN DE EYECCIÓN DEL PRODUCTO. PUEDE AÑADIRSE EN LA PREPARACIÓN DE LOS GRANULOS O DESPUÉS EN UNA OPERACIÓN A PARTE EN LA CUAL SE PRODUCE UN RECUBRIMIENTO DE LA SUPERFICIE DE LOS GRANULOS EL ADITIVO AYUDA A LA COMPACTACIÓN, QUE ESENCIALMENTE ES UN LUBRICANTE, TAMBIÉN REDUCE LA FRICCIÓN ENTRE LAS PARTÍCULAS Y AYUDA A SU REORDENAMIENTO DURANTE EL PRENSADO - EL DEFLOCULANTE SE USA PARA AYUDAR A DISPERSAR EL POLVO Y REDUCIR LAS NECESIDADES DE LIQUIDO PARA LA FORMACIÓN DE LOS GRÁNULOS.
CERAMICAS / CONFORMADO PRENSADO - EL ADITIVO AYUDA A LA COMPACTACIÓN, QUE ESENCIALMENTE ES UN LUBRICANTE, TAMBIÉN REDUCE LA FRICCIÓN ENTRE LAS PARTÍCULAS Y AYUDA A SU REORDENAMIENTO DURANTE EL PRENSADO - EL DEFLOCULANTE SE USA PARA AYUDAR A DISPERSAR EL POLVO Y REDUCIR LAS NECESIDADES DE LIQUIDO PARA LA FORMACIÓN DE LOS GRÁNULOS.
LOS EFECTOS COMBINADOS DE LOS ADITIVOS SON: CERAMICAS / CONFORMADO PRENSADO LOS EFECTOS COMBINADOS DE LOS ADITIVOS SON: 1.- PERMITIR A LAS PARTÍCULAS DE POLVO DESLIZARSE UNAS SOBRE OTRAS PARA REORDENARSE DEL MODO MÁS COMPACTO POSIBLE 2.- MINIMIZAR LA FRICCIÓN PERMITIENDO QUE TODAS LAS ZONAS DEL PRODUCTO A PRENSAR RECIBAN LA MISMA PRESIÓN.
Función de los aditivos en el procesado de los materiales ceramicos
CERAMICAS / CONFORMADO PRENSADO Función de los aditivos en el procesado de los materiales ceramicos
El peso molecular del ligante y su concentración son importantes para el desarrollo del comportamiento reológico necesario para cada técnica de conformado y otras propiedades Viscosidad y peso molecular de los ligantes usados en los diferentes procesos de conformado.
CERAMICAS / CONFORMADO PRENSADO Ligantes usados en el procesado de los materiales cerámicos.
Aditivos usados en el prensado a escala industrial.
CERAMICAS / CONFORMADO PRENSADO LA ACCIÓN DE LOS LUBRICANTES Y LOS AYUDAS A LA COMPACTACIÓN, QUE ESENCIALMENTE SON LO MISMO, ES REDUCIR LA FRICCIÓN ENTRE LAS PARTÍCULAS, LOS GRÁNULOS Y ENTRE ESTOS Y LA PARED DEL MOLDE. COMO RESULTADO DE ELLO SE TIENE: 1.- AUMENTO DE LA UNIFORMIDAD DE LA PIEZA PRENSADA 2.- MEJORA DE LA DENSIDAD EN VERDE 3.- AUMENTO DE VIDA DE LOS ÚTILES DE PRENSADO 4.- REDUCCIÓN DE LAS PEGADURAS, LO QUE DISMINUYE EL TIEMPO NECESARIO PARA LA LIMPIEZA DE LOS ÚTILES 5.- DISMINUCIÓN DE LA PRESIÓN NECESARIA PARA LA EXTRACCIÓN DE LA PIEZA DEL MOLDE
CERAMICAS / CONFORMADO PRENSADO Materiales de baja resistencia al corte usados como lubricantes.
El glicerol también actúa como plastificante del PVA El glicerol también actúa como plastificante del PVA. Sus efectos, en combinación con la humedad, sobre la temperatura de transición vítrea del PVA pueden verse en la figura. Efectos de la adición de glicerol, en combinación con la humedad, sobre la temperatura de transición vítrea del PVA
CERAMICAS / CONFORMADO PRENSADO Uso de lubricantes como ayudas a la compactación en el prensado de alúmina.
LIGANTES Y PLASTIFICANTES LIGANTES BLANDOS LIGANTES COMO LAS CERAS Y LAS GOMAS SON MUY BLANDAS Y BASTANTE SENSIBLES A LAS VARIACIONES DE TEMPERATURA. CON ESTE TIPO DE LIGANTES NO ES NECESARIA LA ADICIÓN DE LUBRICANTES Y HUMEDAD ANTES DEL PRENSADO, PERO DEBEN DE MANEJARSE CON CUIDADO PARA EVITAR CAMBIOS EN EL TAMAÑO DE LOS GRÁNULOS QUE PUEDEN ALTERAR LAS CARACTERÍSTICAS DE FLUJO EN EL MOLDE Y DAR COMO RESULTADO UNA DISTRIBUCIÓN NO HOMOGÉNEA DE LA DENSIDAD EN LA PIEZA PRENSADA. LOS LIGANTES BLANDOS TAMBIÉN TENDENCIA A SER EMPUJADOS HACIA FUERA ENTRE LOS COMPONENTES DEL MOLDE, LO QUE CAUSA PEGADURAS Y UNA REDUCCIÓN DE LA CAPACIDAD DE PRODUCCIÓN.
LIGANTES Y PLASTIFICANTES LIGANTES DUROS LOS LIGANTES DUROS PRODUCEN GRÁNULOS QUE SON DUROS Y TENACES. ESTOS TIENEN LA VENTAJA DE QUE SON DIMENSIONALMENTE ESTABLES Y CON BUENAS CARACTERÍSTICAS DE FLUJO, POR TANTO, SON EXCELENTES PARA LOS ALTOS VOLÚMENES DE PRODUCCIÓN DE LAS PRENSAS AUTOMÁTICAS. SIN EMBARGO, ESTE TIPO DE LIGANTES, AL NO SER AUTOLUBRICANTES, REQUIEREN LA ADICIÓN DE PEQUEÑAS CANTIDADES DE LUBRICANTE Y HUMEDAD ANTES DEL PRENSADO. TAMBIÉN REQUIEREN ALTAS PRESIONES DE PRENSADO PARA ASEGURAR QUE LAS PIEZAS SEAN UNIFORMES. SI LOS AGLOMERADOS DEL POLVO DE PARTIDA NO SE ELIMINAN COMPLETAMENTE AL FORMAR LA PIEZA COMPACTA DURANTE EL PRENSADO, POROS DE DIMENSIONES APROXIMADAS A LOS PRESENTE EN LOS AGLOMERADOS PERMANECERÁN DURANTES LAS SIGUIENTES ETAPAS DEL PROCESADO Y ACTUARÁN COMO DEFECTOS QUE LIMITARAN LA RESISTENCIA MECÁNICA DEL PRODUCTO FINAL.
- LAS CERAS Y SUS EMULSIONES Y ALGUNAS GOMAS PRODUCEN GRÁNULOS BLANDOS LIGANTES Y PLASTIFICANTES -LA DEXTRINA, LOS ALMIDONES, LA LIGNINA Y LOS ACRILATOS DAN LUGAR A GRÁNULOS RELATIVAMENTE DUROS EL ALCOHOL POLIVINILO (PVA) Y LA METILCELULOSA DAN LUGAR A GRÁNULOS LIGERAMENTE BLANDOS - LAS CERAS Y SUS EMULSIONES Y ALGUNAS GOMAS PRODUCEN GRÁNULOS BLANDOS LA DUREZA Y LAS CARACTERÍSTICAS DE DEFORMACIÓN DE LOS LIGANTES ORGÁNICOS VARÍAN CON LA TEMPERATURA, LA HUMEDAD Y OTROS FACTORES.
LIGANTES Y PLASTIFICANTES MUCHOS LIGANTES POSEEN UNA TRANSICIÓN DÚCTIL – FRÁGIL, Y SU COMPORTAMIENTO DEPENDE DE LA TEMPERATURA DE TRABAJO. LA TEMPERATURA A LA CUAL TIENE LUGAR LA TRANSICIÓN SE DENOMINA TEMPERATURA DE TRANSICIÓN VÍTREA, TG. ASÍ, SI SE TRABAJA A UNA TEMPERATURA T > TG , EL COMPORTAMIENTO ES DÚCTIL Y SI T < TG FRÁGIL.
Curvas típicas deformación - tiempo por encima y por debajo de la temperatura de transición vítrea, Tg Aspectos importantes durante el prensado: (1).- Deformación total (2).- Cantidad de recuperación de la deformación después de que se elimina la carga (3).- La deformación neta o permanente T<TG T>TG (b) (a) (a).- Deformación en el comportamiento vítreo por debajo de la temperatura de transición vítrea. (b).- Deformación en el comportamiento plástico por encima de la temperatura de transición vítrea.
NO SI PROPORCIONA UNA CAPACIDAD LIGANTE Y LUBRICANTE ADECUADA (a) (b) (a).- Deformación en el comportamiento vítreo por debajo de la temperatura de transición vítrea. (b).- Deformación en el comportamiento plástico por encima de la temperatura de transición vítrea. (a) (b) (a).- Deformación en el comportamiento viscoelástico. (b).- Deformación en el comportamiento gomoso.
Comportamiento en deformación de un ligante orgánico a varías temperaturas mostrando la transición de vítreo a viscoelástico y de viscoelástico a gomoso.
LIGANTES Y PLASTIFICANTES EL COMPORTAMIENTO EN DEFORMACIÓN DEL LIGANTE PUEDE SER ALTERADO MEDIANTE LA ADICIÓN DE PLASTIFICANTES, COMO PUEDE VERSE EXAMINANDO EL COMPORTAMIENTO DEL ALCOHOL POLIVINILICO (PVA), QUE ES UN LIGANTE MUY USUAL EN LA INDUSTRIA CERÁMICA. EL POLIETILEN GLICOL (PEG) Y EL AGUA ACTÚAN COMO PLASTIFICANTES DEL PVA. EL PVA SIN PLASTIFICANTE TIENE UNA TEMPERATURA DE TRANSICIÓN VÍTREA TG ~ 60 ºC, POR LO QUE A TEMPERATURA AMBIENTE TENDRÁ UN COMPORTAMIENTO VÍTREO. - UNA HUMEDAD RELATIVA (HR) DEL 50 % REDUCE LA TEMPERATURA DE TRANSICIÓN VÍTREA, TG , A 50 ºC. - ADICIÓN DE UN 50 % DE POLIETILEN GLICOL (PEG) y UNA HUMEDAD RELATIVA DEL 50 % HACE QUE LA TEMPERATURA DE TRANSICIÓN VÍTREA DEL PVA PASE A VALER 10 ºC, CON LO QUE SU COMPORTAMIENTO A TEMPERATURA AMBIENTE YA NO SERÁ VÍTREO.
Densidad en verde de polvos de alúmina (Densidad teórica = 3.95 g/cm3 ) en función de la temperatura de prensado para diferentes combinaciones de ligante y plastificante ( 100 % PVA, 80 % PVA – 20 % PEG, 60 % PVA – 40 % PEG ) y presiones de prensado ( 70 y 140 MPa)
EMPAQUETAMIENTO DE PARTÍCULAS POR TANTO, LA MÁXIMA DENSIDAD EN VERDE. LOS POLVOS CERÁMICOS DEBEN TENER UNA DISTRIBUCIÓN GRANULOMÉTRICA Y PORCENTAJE DE TAMAÑOS TAL, QUE DEN LUGAR AL MENOR NÚMERO POSIBLE DE HUECOS ENTRE ELLOS, DESPUÉS DE LA COMPACTACIÓN MEDIANTE PRENSADO. CON ELLO SE CONSIGUE UNA MAYOR COMPACIDAD (MENOR POROSIDAD) Y, POR TANTO, LA MÁXIMA DENSIDAD EN VERDE. LA COMPACIDAD DE CONJUNTO DEL POLVO CERÁMICO ES LA RELACIÓN ENTRE EL VOLUMEN DEL MISMO Y SU VOLUMEN DE CONJUNTO, QUE ES EL VOLUMEN INTERIOR DEL RECIPIENTE QUE LO CONTIENE. A MAYOR COMPACIDAD MENOR VOLUMEN DE HUECOS Y, POR TANTO, MENOR POROSIDAD, QUE SERÁ MÁS FÁCIL DE ELIMINAR EN EL POSTERIOR PROCESO DE COCCIÓN
EMPAQUETAMIENTO DE PARTICULAS: 1.- REGULAR U ORDENADO 2.- ALEATORIO PARAMETROS CARACTERIZACION EMPAQUETAMIENTO:
Diferentes empaquetamientos ordenados de esferas de diámetro uniforme
BCC FCC
ESTRUCTURA CUBICA CENTRADA EN LAS CARAS FCC
ESTRUCTURA HEXAGONAL COMPACTA HCP o Romboedral
Variación del volumen de conjunto en mezclas binarias. CERAMICAS / CONFORMADO PRENSADO Variación del volumen de conjunto en mezclas binarias.
CERAMICAS / CONFORMADO PRENSADO Representación bidimensional de los efectos en el empaquetamiento de la combinación de esferas de diferentes tamaños. (a).- Mismo tamaño (b).- Bimodal (c).- Trimodal y (d).- Bimodal con tamaños poco diferentes.
CERAMICAS / CONFORMADO PRENSADO PARA UNA MEZCLA DE PARTICULAS GRUESAS Y FINAS, LA MÁXIMA DENSIDAD DE EMPAQUETAMIENTO VIENE DETERMINADA POR LA CANTIDAD DE PARTICULAS GRUESAS, CON RESPECTO A LAS FINAS. EN LA FIGURA SE MUESTRA EL CASO DE LA COMPOSICIÓN ÓPTIMA (MÁXIMA DENSIDAD DE EMPAQUETAMIENTO), DE UNA COMPOSICIÓN CON UN EXCESO DE FINOS Y DE OTRA CON UN EXCESO DE GRUESOS.
CERAMICAS / CONFORMADO PRENSADO MODELO DE FURNAS Reducción del volumen específico de una mezcla de esferas grandes y pequeñas, mostrando a la condición de empaquetamiento óptimo donde las esferas pequeñas rellenan todos los huecos existentes en el empaquetamiento de las grandes.
CERAMICAS / CONFORMADO PRENSADO
CERAMICAS / CONFORMADO PRENSADO
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Densidad de empaquetamiento de una mezcla de esferas de diferentes dimensiones.
Dcm = 1.682(1+(1/x)) Dcm = 4.498(1+x)/(2.6+1.73x)
CERAMICAS / CONFORMADO PRENSADO
CERAMICAS / CONFORMADO PRENSADO EN UN SISTEMA DE COORDENADAS DOBLEMENTE LOGARITMICO LA REPRESENTACIÓN GRÁFICA DE LA ECUACIÓN DE ANDREASEN ES UNA RECTA Distribución granulométrica de una porcelana eléctrica y de la ecuación de Andreasen teniendo el mismo tamaño máximo
CERAMICAS / CONFORMADO PRENSADO
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ESTA ECUACION ES LA DE ANDREASEN PARA n = 0.5 CERAMICAS / CONFORMADO PRENSADO ESTA ECUACION ES LA DE ANDREASEN PARA n = 0.5
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INTERACCIONES ENTRE PARTÍCULAS CONSIDEREMOS LA COMPRESIÓN UNIAXIAL DE UN SISTEMA DE PARTÍCULAS CONFINADAS EN EL INTERIOR DE UN MOLDE RIGIDO, COMO SE MUESTRA EN LA FIGURA . LA FUERZA EN EL CONTACTO ENTRE LAS PARTÍCULAS SE PUEDE DESCOMPONER EN LA COMPONENTE NORMAL N Y LA TANGENCIAL T LAS PARTÍCULAS BAJO CARGA NO SON COMPRIMIDAS UNIFORMEMENTE Y AQUELLAS QUE SON ACICULARES O EN FORMA APLANADA PUEDEN ROMPER POR FLEXION LA TRASLACIÓN Y ROTACIÓN DE LAS PARTÍCULAS, DANDO LUGAR A UNA CONFIGURACION DIFERENTE, PUEDE DISMINUIR Y ALGUNAS VECES AUMENTAR EL VOLUMEN GLOBAL Y DISTORSIONAR LA FORMA
CERAMICAS / CONFORMADO PRENSADO
2.- COMPACTACIÓN Y CONFORMADO DE LA PIEZA PRENSADO UNIAXIAL EL PRENSADO UNIAXIAL TIENE POR OBJETO LA COMPACTACIÓN DE UN POLVO CERÁMICO (SECO: < 2 % HUMEDAD, SEMISECO: 5-20 % HUMEDAD) DENTRO DE UN MOLDE RÍGIDO APLICANDO LA PRESIÓN EN UNA SOLA DIRECCIÓN POR MEDIO DE UN EMBOLO, O UN PISTÓN O UN PUNZÓN RÍGIDO. ES UN PROCEDIMIENTO DE ELEVADA CAPACIDAD DE PRODUCCIÓN Y FÁCIL DE AUTOMATIZAR, QUE PRODUCE PIEZAS DE DIMENSIONES PRECISAS LAS ETAPAS GENERALES EN EL PRENSADO SON: 1.- LLENADO DE MOLDE (POLVOS FINOS NO FLUYEN BIEN→DIFICULTAD PARA COMPACTARLOS HOMOGENEAMENTE → GRANULACION) 2.- COMPACTACIÓN Y CONFORMADO DE LA PIEZA 3.- EXTRACCIÓN DE LA PIEZA COMPACTADA
GRANULOS: RANGO DE DIMENSIONES: 50 – 400 m TAMAÑO MEDIO: 50 – 400 m
CERAMICAS / CONFORMADO PRENSADO
DIAGRAMA ESQUEMATICO MOSTRANDO LAS FASES DE LA ETAPA DE COMPACTACION HUECOS DEL TAMAÑO DE LOS GRANULOS Y HUECOS MAS PEQUEÑOS HUECO GRANDE DIAGRAMA ESQUEMATICO MOSTRANDO LAS FASES DE LA ETAPA DE COMPACTACION DE LOS GRANULOS
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CERAMICAS / CONFORMADO PRENSADO MODOS DE COMPACTACIÓN: DEFINIDOS EN TERMINOS DEL MOVIMIENTO DEL MOLDE Y DE LOS PUNZONES
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Etapa I:Flujo de los gránulos y reordenamiento CERAMICAS / CONFORMADO PRENSADO Etapa I:Flujo de los gránulos y reordenamiento Etapa II: Predominio de la deformación de los gránulos Etapa III: Predominio de la densificación de los gránulos. Diagrama de compactación indicando la presión limite aparente (PY) de los gránulos y las tres etapas del proceso de compactación para los casos de una buena plasticidad (Humedad relativa del 92 %) y de una pobre plasticidad (Humedad relativa del 33 %). Hay que hacer notar que la etapa II comienza cuando P > PY y finaliza cuando DCOMPACTO → DGRANULO.
POLVOS CONSISTIENDO EN COMPACTACIÓN POR REORDENAMIENTO DOS LINEAS RECTAS SEPARADAS POR UN PUNTO DE RUPTURA POLVOS CONSISTIENDO EN PARTICULAS PRIMARIAS REGION DE PRESION ALTA COMPACTACION POR DEFORMACION PUNTO DE RUPTURA ESTA DETERMINADO POR LA RESISTENCIA DE LOS AGLOMERDOS REGION DE BAJA PRESION COMPACTACIÓN POR REORDENAMIENTO
En la etapa II es cuando tiene lugar la mayor parte de la densificación y la deformación de los gránulos es el mecanismo predominante, pero la densificación de los gránulos ocurre en una extensión significativa cuando los gránulos son de densidad baja. En esta etapa la densidad del compacto puede aproximarse mediante la expresión: donde: Pa = Presión aplicada m = Constante de compactación que depende del empaquetamiento y de la deformabilidad de los gránulos.
Distribución acumulada de la distribución de poros indicando la porosidad intergranular e intragranular y el tamaño de los poros en el llenado del molde y los cambios que se presentan cuando se efectua el prensado
DIAGRAMA ESQUEMATICO MOSTRANDO LAS ETAPAS DE LA COMPACTACION DE GRANULOS
Ilustración de los cambios en la forma de los poros y del cambio en la distribución modal del tamaño de los poros que se produce durante la operación de prensado.
LA DISTRIBUCIÓN DEL TAMAÑO DE PARTICULAS TAMBIEN AFECTA AL COMPORTAMIENTO DURANTE LA COMPACTACIÓN. PARA UN POLVO CON UNA AMPLIA DISTRIBUCIÓN DE TAMAÑOS LA GRAFICA DE LA DENSIDAD RELATIVA EN FUNCIÓN DE LA PRESION TIENE UNA PENDIENTE MAYOR, QUE SI LA DISTRIBUCIÓN DE TAMAÑOS ES ESTRECHA, LO QUE INDICA QUE EL PROCESO DE DEFORMACION OCURRE CON MÁS FACILIDAD
LA FORMA ESFERICA O EQUIAXICA ES LA GEOMETRIA DESEADA Partículas planas con superficies suaves pueden proporcionar densidades altas del compacto de polvo si llegan a alinearse
LAS PRENSAS DE TIPO MECÁNICO DE CARRERA SIMPLE TIENEN UNA ALTA CAPACIDAD DE PRODUCCIÓN Y SON FÁCILES DE AUTOMATIZAR. EL CICLO DE PRENSADO SE REPITE DE 6 A 100 VECES POR MINUTO, DEPENDIENDO DEL TIPO DE PRENSA Y DE LA FORMA DE LA PIEZA A FABRICAR. LA CAPACIDAD DE PRODUCCIÓN OSCILA ENTRE 1 Y 20 TONELADAS, PUDIENDO ALCANZARSE LAS 100 TONELADAS. OTRO TIPO DE PRENSA MECÁNICA ES LA ROTATIVA. EN ELLA NUMEROSOS MOLDES SE COLOCAN SOBRE UNA MESA ROTATORIA. EL PUNZÓN PASA SOBRE LEVAS CUANDO LA MESA GIRA, CAUSANDO UN CICLO DE LLENADO, COMPRESIÓN Y EXPULSIÓN SIMILAR AL DE UNA PRENSA DE CARRERA SIMPLE. LAS VELOCIDADES DE PRODUCCIÓN QUE PUEDEN ALCANZARSE CON UNA PRENSA ROTATIVA ESTAN EN EL RANGO DE 2000 PIEZAS POR MINUTO. LA CAPACIDAD DE PRESIÓN ESTÁ EN INTERVALO DE 1 A 100 TONELADAS.
POR SU PARTE, LAS PRENSAS HIDRÁULICAS TRANSMITEN LA PRESIÓN A TRAVÉS DE UN FLUIDO QUE ACTÚA SOBRE UN PISTÓN. ELLAS, POR LO GENERAL, OPERAN A UNA PRESIÓN DETERMINADA, DE MODO QUE EL TAMAÑO Y LAS CARACTERÍSTICAS DEL COMPONENTE PRENSADO ESTAN DETERMINADAS POR LA NATURALEZA DE LA ALIMENTACIÓN , LA CANTIDAD DE LLENADO DEL MOLDE Y LA PRESIÓN APLICADA. LAS PRENSAS HIDRAULICAS PUEDEN SER MUY GRANDES, PERO TIENEN UN CICLO DE TRABAJO MUCHO MÁS LARGO QUE LAS MECÁNICAS.
(a).- Prensado isostáticamente (b).- Prensado uniaxialmente CERAMICAS / CONFORMADO PRENSADO Mejora de la uniformidad de la densidad en verde de un crisol de pared delgada (a).- Prensado isostáticamente (b).- Prensado uniaxialmente
CERAMICAS / CONFORMADO PRENSADO a).-Uniformidad de la densidad lograda en un cilindro mediante prensado isostatico. (b).- Lineas de igual densidad para un cilindro prensado uniaxialmente con una prensa de acción simple y una de accion doble.
Esquema del sistema de prensado isostatico wet - bag. COMO FLUIDO PARA EL ISOPRENSADO SE PUEDE UTILIZAR CUALQUIERA SIEMPRE QUE SEA INCOMPRENSIBLE. USUALMENTE SE UTILIZA AGUA, AUNQUE TAMBIÉN SE PUEDE USAR ACEITE HIDRÁULICO Y GLICERINA. LA FLEXIBILIDAD Y EL ESPESOR DE LAS PAREDES DEL MOLDE DEBEN SER CUIDADOSAMENTE SELECCIONADOS PARA LOGRAR UN CONTROL DIMENSIONAL ÓPTIMO Y LAS CARACTERÍSTICAS DE LIBERACIÓN. LA GOMA NATURAL, NEOPRENO, SILICONAS, POLISULFUROS, POLIURETANOS Y EL CLORURO DE POLIVINILO PLASTIFICADO HAN SIDO USADOS PARA LA FABRICACIÓN DEL MOLDE FLEXIBLE.
1.- UNIFORMIDAD EN LA DENSIDAD DE LA PIEZA EN VERDE. 2.- VERSATILIDAD COMO OTROS PROCEDIMIENTOS DE CONFORMADO EL PRENSADO ISOSTÁTICO TIENE VENTAJAS Y DESVENTAJAS VENTAJAS 1.- UNIFORMIDAD EN LA DENSIDAD DE LA PIEZA EN VERDE. 2.- VERSATILIDAD 3.- BAJO COSTE DE LOS ÚTILES DE PRENSADO. ASÍ, EN CONJUNCIÓN CON EL MECANIZADO EN VERDE SE PUEDEN FABRICAR UNA AMPLIA VARIEDAD DE PIEZAS DE DISTINTA FORMA Y TAMAÑO, CON MÍNIMO DE INVERSIÓN EN EQUIPAMIENTO DESVENTAJAS 1.- TIEMPO DEL CICLO DE TRABAJO ELEVADO 2.- DIFICULTAD PARA SU AUTOMATIZACIÓN. LOS CICLOS DE TRABAJO SON DE MINUTOS E, INCLUSO, DECENAS DE MINUTOS, POR LO QUE LA CAPACIDAD DE PRODUCCIÓN ES BAJA COMPARADA CON LA DEL PRENSADO UNIAXIAL.
PRENSADO ISOSTÁTICO DRY – BAG. EL PRENSADO ISOSTÁTICO DRY – BAG SE HA DESARROLLADO CON EL FIN DE AUMENTAR LA CAPACIDAD DE PRODUCCIÓN Y UNAS TOLERANCIAS DIMENSIONALES MÁS AJUSTADAS EN VEZ DE SUMERGIR EL CONJUNTO EN EL FLUIDO, LO QUE SE HACE ES FABRICAR EL MOLDE CON UNOS CANALES INTERNOS POR LOS QUE SE BOMBEA EL FLUIDO A ALTA PRESIÓN. ESTO MINIMIZA LA CANTIDAD DE FLUIDO A ALTA PRESIÓN NECESARIO Y PERMITE EL USO DE ÚTILES ESTACIONARIOS EL MAYOR RETO ES LA REALIZACIÓN DEL MOLDE PARA QUE LA PRESIÓN SEA TRANSMITIDA DE FORMA UNIFORME AL POLVO CERÁMICO HASTA LOGRAR LA FORMA DESEADA. ESTO SE PUEDE LOGRAR MEDIANTE UN ADECUADO POSICIONAMIENTO Y FORMA DE LOS CANALES, POR EL USO DE DIFERENTES ELASTÓMEROS EN EL MOLDE Y POR OPTIMIZACIÓN DE LAS RESTRICCIONES EXTERNAS DEL MOLDE UNA VEZ QUE EL ÚTIL SE HA DISEÑADO CONVENIENTEMENTE Y SE HA AUTOMATIZADO EL SISTEMA, SE PUEDEN REALIZAR DE 1000 A 1500 CICLOS POR HORA.
CERAMICAS / CONFORMADO PRENSADO Esquema del sistema de prensado isostatico dry - bag.
PROBLEMAS EN EL PRENSADO CERAMICAS / CONFORMADO PRENSADO PROBLEMAS EN EL PRENSADO LOS DEFECTOS MÁS COMUNES QUE SE PUEDEN PRESENTAR EN LAS PIEZAS PRENSADAS EN SECO SON LAS LAMINACIONES Y LAS GRIETAS, LA MAYOR PARTE DE LAS CUALES SE DEBEN A LAS TENSIONES PRODUCIDAS POR LA RECUPERACIÓN ELÁSTICA DIFERENCIAL (SPRINGBACK) CUANDO LA PIEZA ES EXPULSADA DEL MOLDE LA RECUPERACIÓN ELÁSTICA DIFERENCIAL DENTRO DE LA PIEZA O ENTRE LA PIEZA Y EL MOLDE OCURRE POR LOS MOTIVOS SIGUIENTES: 1.- GRADIENTES DE PRESIÓN DENTRO DE LA PIEZA PRODUCIDOS POR LA FRICCIÓN CON LA PARED DEL MOLDE 2.- COMPRESIÓN ELÁSTICA NO UNIFORME EN LA PIEZA DEBIDO A VARIABILIDAD DE LOS GRÁNULOS , LLENADO NO UNIFORME DEL MOLDE O AIRE COMPRIMIDO 3.- RESTRICCIÓN EN LA EYECCIÓN DE LA PIEZA DEBIDO A LA RUGOSIDAD SUPERFICIAL DE LA PARED DEL MOLDE Y/O SU MALA LUBRICACIÓN 4.- RECUPERACIÓN ELÁSTICA DIFERENCIAL ENTRE LA PARTE DE LA PIEZA QUE YA ESTA FUERA DEL MOLDE Y LA PARTE QUE ESTA DENTRO DEL MOLDE CON SU MOVIMIENTO RESTRINGIDO
1.- DIMENSIONES Y DENSIDAD NO ADECUADAS 5.- VARIACIONES DE DENSIDAD CERAMICAS / CONFORMADO PRENSADO LOS PROBLEMAS QUE SE PUEDEN ENCONTRAR EN EL PRENSADO SON LOS SIGUIENTES: 1.- DIMENSIONES Y DENSIDAD NO ADECUADAS 2.- DESGASTE DEL MOLDE 3.- LAMINACIONES 4.- GRIETAS Y FISURAS 5.- VARIACIONES DE DENSIDAD
EL DESGASTE DEL MOLDE DA LUGAR A UN PROGRESIVO CAMBIO DE DIMENSIONES. CERAMICAS / CONFORMADO PRENSADO DIMENSIONES Y DENSIDAD NO ADECUADAS UNA DENSIDAD IMPROPIA ES FÁCIL DE DETECTAR PUES SOLAMENTE HAY QUE DETERMINAR LA DENSIDAD EN VERDE DE LA PIEZA INMEDIATAMENTE DESPUÉS DEL PRENSADO UN TAMAÑO (DIMENSIONES) Y UN VALOR DE LA DENSIDAD IMPROPIOS, EN GENERAL, ESTÁN ASOCIADOS CON UNA PARTIDA DE MATERIAL (CANTIDAD DE MATERIAL PRODUCIDO O TRABAJADO EN UNA OPERACIÓN) FUERA DE ESPECIFICACIONES Y, POR TANTO, SON FÁCILES DE RESOLVER. DESGASTE DEL MOLDE EL DESGASTE DEL MOLDE DA LUGAR A UN PROGRESIVO CAMBIO DE DIMENSIONES.
CERAMICAS / CONFORMADO PRENSADO LAMINACIONES EL ORIGEN DE LAS LAMINACIONES, GRIETAS Y FISURAS PRESENTA UNA MAYOR DIFICULTAD EN LOCALIZARLO PUEDE SER DEBIDO A: 1.- DISEÑO IMPROPIO DEL MOLDE 2.- AIRE ATRAPADO 3.- RECUPERACIÓN ELÁSTICA DE LA PIEZA DURANTE SU EXTRACCIÓN DEL MOLDE 4.-FRICCIÓN CON LAS PAREDES DEL MOLDE 5.- DESGASTE DEL MOLDE 6.- OTRAS CAUSAS
CERAMICAS / CONFORMADO PRENSADO LAS LAMINACIONES APARECEN COMO GRIETAS CIRCUNFERENCIALES PERIÓDICAS EN LA SUPERFICIE DE FRICCIÓN Y ESTAN ORIENTADAS PERPENDICULARMENTE A LA DIRECCIÓN DE PRENSADO ESTE DEFECTO SE OBSERVA CUANDO LA FRICCIÓN EN LA PARED DEL MOLDE ES ALTA , LA RECUPERACIÓN ELÁSTICA DE LA PIEZA ES ALTA Y SU RESISTENCIA BAJA MEJORANDO LA LUBRICACIÓN DE LA PARED DEL MOLDE Y UNA NUEVA FORMULACIÓN DE LOS ADITIVOS CON EL FIN DE PLASTIFICAR LOS GRÁNULOS MEJOR, A MENUDO ELIMINARÁ ESTE TIPO DEFECTO. EN GENERAL, LA TENDENCIA A FORMAR LAMINACIONES DISMINUYE BAJANDO LA PRESIÓN DE PRENSADO , YA QUE SE REDUCE EL VALOR MEDIO DE LA RECUPERACIÓN ELÁSTICA , CAMBIANDO LA COMPOSICIÓN DE LOS ADITIVOS PARA AUMENTAR LA RESISTENCIA DE LA PIEZA Y REDUCIR LA RECUPERACIÓN ELÁSTICA, LUBRIFICANDO LA PARED DEL MOLDE PARA DISMINUIR LOS GRADIENTES DE PRESIÓN Y USANDO UN MOLDE DE RIGIDEZ SUFICIENTE CON UNA PARED LISA Y CON UNA ENTRADA BISELADA.
CERAMICAS / CONFORMADO PRENSADO GRIETAS Y FISURAS A MENUDO LAS GRIETAS TIENEN SU ORIGEN O SE INICIAN EN LA PARTE SUPERIOR EXTERNA DE LAS PIEZAS DURANTE SU EXTRACCIÓN DEL MOLDE ESFUERZOS DE TRACCION MECANISMO 1 TIENE LUGAR CUANDO SE LIBERA LA PRESIÓN DEL PUNZÓN SUPERIOR, ENTONCES EL MATERIAL PRÓXIMO AL CENTRO DE LA PIEZA TIENDE A RECUPERARSE ELÁSTICAMENTE, PERO DICHA RECUPERACIÓN ESTA RESTRINGIDA MOMENTÁNEAMENTE POR LA FRICCIÓN EXISTENTE ENTRE LAS PAREDES DEL MOLDE Y LA PARTE EXTERNA DE LA PIEZA. ESTO DA LUGAR A ESFUERZOS DE TRACCIÓN CONCENTRADOS EN LOS BORDE DE LA PARTE SUPERIOR DE LA PIEZA.
CERAMICAS / CONFORMADO PRENSADO EL SEGUNDO MECANISMO TIENE SU ORIGEN EN LA TENDENCIA DEL MATERIAL A RECUPERAR LA DEFORMACIÓN ELÁSTICA QUE EXPERIMENTO CUANDO DEJA DE ESTAR RESTRINGIDO. ASÍ, CUANDO LA PIEZA SE EXTRAE Y SALE DEL MOLDE LA SECCIÓN TRANSVERSAL DE LA PARTE SUPERIOR DE LA PIEZA AUMENTA, DANDO LUGAR A ESFUERZOS DE TRACCIÓN EN EL MATERIAL SITUADO JUSTAMENTE POR ENCIMA DEL NIVEL SUPERIOR DEL MOLDE, LO QUE HACE QUE APAREZCAN UNA SERIE DE GRIETAS LAMINARES. ESTE MECANISMO PUEDE MINIMIZARSE SELECCIONANDO UN LIGANTE QUE NOS PROPORCIONA UNA BUENA RESISTENCIA DE LA PIEZA EN VERDE Y QUE TENGA UNA RECUPERACIÓN ELASTICA MINIMA (MUY PEQUEÑA)
CERAMICAS / CONFORMADO PRENSADO UN END CAP ES UNA SECCIÓN EN FORMA DE CUÑA QUE SE SEPARA ,CON EN UN ÁNGULO DE 10 °- 20 °, DEL FINAL DE LA PIEZA DURANTE LA EYECCIÓN. ESTE DEFECTO ES OBSERVADO CUANDO - LA RECUPERACIÓN ELÁSTICA ES RELATIVAMENTE ALTA, - LA RESISTENCIA DE LA PIEZA ES BAJA - EXISTE UNA RECUPERACIÓN ELÁSTICA DIFERENCIAL DENTRO DE LA PIEZA. - LA ADHERENCIA DE LA PIEZA A LA SUPERFICIE DEL PUNZÓN PUEDE AGRAVAR ESTE DEFECTO.
LA ADICIÓN DE UN LIGANTE MAL PLASTIFICADO AUMENTARÁ EL VALOR DE CI. CERAMICAS / CONFORMADO PRENSADO SE HA PROPUESTO UN ÍNDICE DE END – CAPPING PARA PREDECIRLO PW = PRESIÓN RESIDUAL EN LA PARED DEL MOLDE St = RESISTENCIA A LA TRACCIÓN DE LA PIEZA EL VALOR DE CI PUEDE REDUCIRSE AUMENTANDO EL CONTENIDO DE LIGANTE BIEN PLASTIFICADO, USANDO UN LIGANTE MÁS FUERTE PARA AUMENTAR EL VALOR DE St Y CAMBIANDO PARÁMETROS PARA REDUCIR LA RECUPERACIÓN ELÁSTICA. LA ADICIÓN DE UN LIGANTE MAL PLASTIFICADO AUMENTARÁ EL VALOR DE CI. EN CUERPOS QUE CONTIENEN PARTÍCULAS ANISOMÉTRICAS, COMO LÁMINAS, LA RECUPERACIÓN ELÁSTICA ES, RELATIVAMENTE, ALTA DEBIDO A QUE LA PARTÍCULA SE DOBLA DURANTE EL PRENSADO. EL CONTROL DE LOS GRÁNULOS DE POLVO PARA OBTENER UNA DENSIDAD SUFICIENTE DE LA PIEZA PRENSADA CON UNA PRESIÓN MODERADA PUEDE REDUCIR EL VALOR DE CI. REDUCIR LA FRICCIÓN ENTRE LA PIEZA Y EL PUNZÓN Y ENTRE LA PIEZA Y LA PARED DEL MOLDE REDUCE LA RECUPERACIÓN ELÁSTICA DIFERENCIAL.
CERAMICAS / CONFORMADO PRENSADO UN PUNZÓN Y UN MOLDE CON LA SUPERFICE DEBIDAMENTE PULIDA Y UN MOLDE LIGERAMENTE DIVERGENTE PARA ACOMODAR PARCIALMENTE LA RECUPERACIÓN ELÁSTICA DIAMETRAL PUEDE REDUCIR LA TENDENCIA DE LA APARICIÓN DEL END CAPPING. LA ADHERENCIA DE LA PIEZA A LA SUPERFICIE DEL PUNZÓN PUEDE AUMENTAR LA TENDENCIA A LA FORMACIÓN DEL END CAPPING . UN PUNZÓN FABRICADO CON UN MATERIAL QUE PROPORCIONA UNA MENOR ADHERENCIA O LA ELIMINACIÓN DE UN ADITIVO QUE CAUSA ADHERENCIA PUEDE REDUCIR EL END CAPPING. A VECES LA EYECCIÓN DE LA PIEZA CON EL PUNZÓN EN CONTACTO, CREA UNA PEQUEÑA TENSIÓN DE COMPRESIÓN ,ANTES DE QUE EL PUNZÓN SE SEPARE, LO QUE ELIMINARÁ ESTE DEFECTO. UN LUBRICANTE EFICAZ DEBE REDUCIR LA FRICCIÓN CON LA PARED DEL MOLDE SIN AUMENTAR LA RECUPERACIÓN ELÁSTICA CONSIDERABLEMENTE.
CERAMICAS / CONFORMADO PRENSADO LAS GRIETAS DEBIDAS A ESTE MECANISMO SE PUEDEN EVITAR MEDIANTE: 1.- USANDO UN LUBRICANTE QUE MINIMICE LA FRICCIÓN ENTRE LAS PAREDES DEL MOLDE Y LA PIEZA. 2.- AUMENTANDO LA RESISTENCIA EN VERDE DE LA PIEZA MEDIANTE UNA ADECUADA SELECCIÓN DEL LIGANTE, 3.- MINIMIZANDO LA RECUPERACIÓN ELÁSTICA 4.- MANTENIENDO UNA PRESIÓN DEL PISTON SUPERIOR DURANTE LA EXTRACCIÓN DE LA PIEZA.
CERAMICAS / CONFORMADO PRENSADO VARIACIONES DE DENSIDAD LA NO UNIFORMIDAD O VARIACIONES DE LA DENSIDAD DE LA PIEZA, CAUSA ALABEO, DISTORSION Y GRIETAS DURANTE EL POSTERIOR PROCESO DE COCCIÓN DE LA PIEZA. UNA FUENTE QUE ORIGINA QUE LA DENSIDAD NO SEA UNIFORME EN LA PIEZA ES LA FRICCIÓN EXISTENTE ENTRE LAS PARTÍCULAS DE POLVO CERÁMICO Y LAS PAREDES DEL MOLDE, ASÍ COMO ENTRE LAS PROPIAS PARTÍCULAS. UNA PARTE DE LA PRESIÓN (ENERGIA) SE DISIPARA EN FORMA DE CALOR DEBIDO A LA FRICCIÓN, POR LO QUE UNAS ZONAS DE LA PIEZA SON SOMETIDAS A UNA PRESIÓN MENOR QUE LA QUE SE APLICA, ESAS ZONAS, POR TANTO, COMPACTARAN A UNA MENOR DENSIDAD QUE LAS ZONAS SOMETIDAS A UNA PRESIÓN DE MAYOR VALOR. LAS DIFERENCIAS DE PRESIÓN AUMENTAN CUANDO LO HACE LA RELACION LONGITUD/DIÁMETRO
CERAMICAS / CONFORMADO PRENSADO Variaciones de presión en el prensado uniaxial debido a la fricción partículas.- pared del molde y partícula – partícula, dando lugar a que la densidad de la pieza en verde no sea uniforme.
CERAMICAS / CONFORMADO PRENSADO DURANTE EL PROCESO DE COCCIÓN, LAS ZONAS DE MENOR DENSIDAD O BIEN NO DENSIFICAN COMPLETAMENTE O BIEN SUFRIRAN UNA MAYOR CONTRACCIÓN QUE LAS ZONAS QUE LA RODEAN. EN AMBOS CASOS, LA PIEZA PRESENTARA DEFECTOS QUE PUEDEN CAUSAR SU RECHAZO.
CERAMICAS / CONFORMADO PRENSADO EL USO DE LIGANTES Y LUBRICANTES ADECUADOS PUEDE REDUCIR LA FRICCIÓN ENTRE PARTÍCULAS – PARED DEL MOLDE Y ENTRE PARTÍCULA – PARTÍCULA Y ASÍ MINIMIZAR LAS VARIACIONES DE DENSIDAD DEL PIEZA EN VERDE. Transmisión de presión desde arriba hacia abajo de la pieza es mayor para piezas con una relación más pequeña y cuando la pared del molde esta lubricada. (Prensado unidireccional en molde de acero pulido de un polvo de alumina que contiene como ligante alcohol de polivinilo y como lubricante ácido estearico). Se observa que el efecto relativo del lubricante es mayor cuando la pieza tiene un mayor espesor)
CERAMICAS / CONFORMADO PRENSADO APLICANDO LA PRESIÓN POR AMBOS LADOS DE LA PIEZA (PRENSADO UNIAXIAL DE DOBLE ACCIÓN) TAMBIEN HACE QUE LAS VARIACIONES DE DENSIDAD SEAN MENORES Aumento de la uniformidad de la densidad de la pieza en verde como consecuencia del prensado uniaxial de doble acción (a).- Prensado uniaxial de simple acción (b).- Prensado axial de doble acción.
CERAMICAS / CONFORMADO PRENSADO UNA SEGUNDA FUENTE ORIGEN DE VARIACIONES DE DENSIDAD ES EL LLENADO NO UNIFORME DEL MOLDE, YA QUE LAS ZONAS CON MAYOR CANTIDAD DE POLVO COMPACTARAN CON UNA DENSIDAD MAYOR, ESTAS ZONAS, DE MENOR POROSIDAD, EXPERIMENTARAN UNA MENOR CONTRACCIÓN DURANTE EL PROCESO DE COCCIÓN, LO QUE CAUSA DISTORSIONES EN LA PIEZA.
CERAMICAS / CONFORMADO PRENSADO UNA TERCERA FUENTE DE DENSIDAD NO UNIFORME ES LA PRESENCIA EN EL POLVO GRANULADO, DE ALTA FLUIDEZ, DE AGLOMERADOS DUROS O DE GRANULOS DE DISTINTA DUREZA. LOS GRANULOS DE MAYOR DUREZA PUEDEN RODEAR A LOS MÁS BLANDOS HACIENDO DE PANTALLA PROTECTORA HACIENDO QUE NO SE LES APLIQUE LA MÁXIMA PRESIÓN DE PRENSADO, DANDO LUGAR A UNA MAYOR POROSIDAD EN LA ZONA DE LOS GRANULOS BLANDOS, QUE NO SE ELIMINA EN LA COCCIÓN Y QUE REDUCE LA RESISTENCIA DE LA PIEZA. ALGUNAS VECES EL POLVO CIRCUNDANTE COMPACTARA UNIFORMEMENTE, PERO EL AGLOMERADO DURO ATRAPARA DENSIDAD. ESTE ULTIMO, ENTONCES, DURANTE LA DENSIFICACIÓN (COCCIÓN) TENDRÁ UNA MAYOR CONTRACCIÓN QUE EL MATERIAL QUE LO RODEA Y DARA LUGAR A UN PORO DE GRAN TAMAÑO.
CERAMICAS / CONFORMADO PRENSADO
CERAMICAS / CONFORMADO PRENSADO DE LO ANTERIOR SE PUEDE DEDUCIR QUE LAS VARIACIONES DE DENSIDAD EN LA PIEZA ESTAN MAS LIGADAS CON LAS CARACTERÍSTICAS DEL POLVO CERÁMICO A PRENSAR, QUE CON LA PROPIA OPERACIÓN DE PRENSADO. EL PROBLEMA PUEDE QUE NO APAREZCA HASTA DESPUÉS DEL PROCESO DE COCCIÓN.
CERAMICAS / CONFORMADO PRENSADO GRIETAS VERTICALES GRIETAS VERTICALES EN LA REGIÓN EXTERIOR SON CAUSADAS POR LA RECUPERACIÓN ELÁSTICA DIFERENCIAL DEL AIRE COMPRIMIDO Y PUEDEN CONCENTRARSE EN EL CENTRO DE LA PIEZA. LA TENDENCIA A LA PRESENCIA DE ESTE DEFECTO ES ALTA CUANDO LA RELACIÓN DE COMPACTACIÓN Y LA VELOCIDAD DEL PUNZÓN SON ALTAS, EL ESPESOR DE LAS PIEZAS ES RELATIVAMENTE GRANDE, LA PIEZA POSEE UNA PERMEABILIDAD BAJA A LOS GASES Y SU RESISTENCIA ES BAJA. LOS CAMBIOS EN LA PREPARACIÓN DEL POLVO, COMO LA GRANULACIÓN PARA AUMENTAR LA DENSIDAD DE LLENADO Y LA PERMEABILIDAD Y UN CICLO DE PRENSADO MÁS LARGO, PUEDEN ELIMINAR ESTE DEFECTO. POR OTRA PARTE, UNA MAYOR ALTURA DE LLENADO CERCA DEL EJE U OTRO FACTOR QUE AUMENTE LA RECUPERACIÓN ELÁSTICA CENTRAL PUEDE PRODUCIR ESTE DEFECTO.
CERAMICAS / CONFORMADO PRENSADO LA PRESENCIA DE GRANDES INTERSTICIOS PUEDE SER UN DEFECTO EN CERÁMICAS AVANZADAS QUE SE SINTERIZAN SIN LA PRESENCIA DE UNA FASE VÍTEA. LOS PASOS PARA ELIMINAR POROS GRANDES SON: 1.- REDUCIR EL TAMAÑO MÁXIMO DE LOS GRÁNULOS. 2.- EMPLEO DE UNA ALIMENTACIÓN GRANULAR QUE NO CONTENGA GRANULOS EN FORMA DE ROSQUILLA. 3.- USO DE GRÁNULOS DE COMPRESIBILIDAD SUFICIENTE.
CERAMICAS / CONFORMADO PRENSADO - EL TAMAÑO MÁXIMO DE LOS GRÁNULOS SE CONTROLA POR TAMIZADO DE LA ALIMENTACIÓN. LA PRESENCIA DE GRÁNULOS EN FORMA DE ROSQUILLA SE ELIMINA CAMBIANDO LOS ADITIVOS EN LA FORMULACIÓN Y ALTERANDO LOS PARAMETROS DE LA OPERACIÓN DE GRANULACIÓN. GRÁNULOS DE COMPRESIBILIDAD SUFICIENTE SE OBTIENEN FORMULANDO LA SUSPENSIÓN A UTILIZAR EN LA GRANULACIÓN PARA PRODUCIR GRÁNULOS DE MODERADAMENTE ALTA DENSIDAD.
CERAMICAS / CONFORMADO PRENSADO LA CALIDAD DE LA SUPERFICIE DE LAS PIEZAS (SIN LA PRESENCIA DE DEFECTOS SUPERFICIALES) DEPENDE DIRECTAMENTE DE LA FRICCIÓN, DE LA SUAVIDAD DEL MOLDE Y DE LOS PUNZONES, DE LA AUSENCIA DE ADHERENCIA DE GRÁNULOS SOBRE EL PUNZÓN, DEL TAMAÑO Y DE LA DEFORMACIÓN DE LOS GRÁNULOS Y DE LA PRESIÓN DE PRENSADO.
CERAMICAS / CONFORMADO PRENSADO POROS MÁS GRANDES SOBRE LA SUPERFICIE PRENSADA SON OBSERVADOS ENTRE LOS GRÁNULOS RELATIVAMENTE GRANDES QUE RESISTEN LA DEFORMACIÓN Y ESTAN DEBILMENTE UNIDOS Y DENTRO DE LOS GRÁNULOS GRANDES EN FORMA DE ROSQUILLA NO DEFORMADOS.