Practica_4_Ceramicos

PRACTICAS MASTER DISEÑO INDUSTRIAL
APLICACIONES Y PROCESOS DE NUEVOS MATERIALES
PRACTICA
4
MATERIALES CERAMICOS
ALUMNO:
Los materiales cerámicos son materiales inorgánicos no metálicos, constituidos por
elementos metálicos y no metálicos enlazados fundamentalmente por enlaces
iónicos y / o covalentes. Su composición química varía desde compuestos sencillos
a mezclas de muchas fases distintas. Debido a estas diferencias y a las diferencias
entre los enlaces sus propiedades son diferentes, aunque de manera general
podemos decir que los materiales cerámicos son duros y frágiles con baja ductilidad
y tenacidad, los avances en materiales cerámicos consiguen los llamados materiales
cerámicos tenaces, con una tenacidad muy superior a la de los materiales
cerámicos tradicionales, aunque todavía tienen unos valores de tenacidad inferiores
a la de los materiales metálicos. En general los materiales cerámicos se comportan
como buenos aislantes térmicos y eléctricos ya que no tienen electrones libres
como ocurre en el caso de los materiales metálicos. Tienen temperatura de fusión
alta y tienen en general una buena estabilidad en contacto con medios agresivos
debido a la estabilidad de sus enlaces. Las propiedades mencionadas los hacen
indispensables en muchos diseños de ingeniería.
PROCESAMIENTO DE CERAMICAS
Los productos cerámicos más tradicionales y técnicos son manufacturados
compactando polvos o partículas en matrices que posteriormente se calientan a
elevadas temperaturas para enlazar las partículas entre sí.
Las etapas básicas en el procesado de cerámicas son:
1. preparación del material
2. moldeado o fundido
3. tratamiento térmico de secado (usualmente no es necesario)
4. horneado a temperaturas suficientemente altas para mantener las partículas
enlazadas
Preparación de materiales
La mayoría de productos se fabrican por aglomeración de partículas, las materias
primas varían dependiendo de las propiedades que se requieran a la pieza cerámica
terminada. Las partículas y otros constituyentes tales como lubricantes y
cimentadores se pueden mezclar en seco o en húmedo, en ocasiones se combinan
ambos procesos.
Técnicas de conformado
Se pueden conformar mediante varios métodos en condiciones secas, plásticas o
líquidas, predominan los procesos de conformado en frío en la industria cerámica,
aunque también se utilizan frecuentemente procesos de modelado en caliente. Los
procesos más utilizados son el prensado, el moldeo en barbotina y la extrusión.
1. prensado: la materia prima se puede prensar en estado seco, plástico o
húmedo, dentro de un troquel para formar productos elaborados
2. moldeo en barbotina: las figuras cerámicas se pueden realizar usando un
proceso único llamado fundición por revestimiento, es un proceso útil
cuando se requieren piezas de paredes delgadas, o piezas con paredes
de espesor constante
3. extrusión: se pueden obtener por este procedimiento secciones
transversales sencillas y
formas huecas por extrusión de estos
materiales en estado plástico a través de un troquel de embutir
Tratamientos térmicos
Es un paso esencial en la fabricación de la mayor parte de productos cerámicos,
consideramos tres tipos de tratamientos térmicos:
1. secado y eliminación del aglutinante: se elimina el agua del cuerpo
cerámico plástico antes de someterlo a altas temperaturas
2. sinterización: se consigue que pequeñas partículas de un material se
mantengan unidas por difusión en estado sólido
3. vitrificación: la fase cristalina que contienen algunos productos cerámicos
sirve como medio de reacción para que la difusión pueda tener lugar a
menor temperatura que en el resto de los materiales sólidos cerámicos,
durante la vitrificación la fase cristalina se licua y rellena los poros del
material, al enfriar la fase líquida solidifica para formar una matriz vítrea
que une las partículas que no han fundido
EXPERIENCIA 1. PRENSADO DE MATERIALES CERÁMICOS
OBJETIVO: conformar piezas cerámicas mediante prensado de material cerámico
pulverizado
EQUIPOS: matrices, prensa
MATERIALES: alúmina
PROCEDIMIENTO:
RESULTADOS: se han obtenido piezas en verde en forma de disco de
diámetro, prensadas a diferentes presiones
CONCLUSIONES
mm de
EXPERIENCIA 2. SINTERIZADO
OBJETIVO: observación de la microestructura de una porcelana tras un proceso de
sinterizado a distintas temperaturas
EQUIPOS: microscopio, cámara de video, pantalla TV
MATERIALES:
temperaturas
probetas
materialográficas
de
porcelana
cocida
a
distintas
RESULTADOS:
CONCLUSIONES
EXPERIENCIA 3. MOLDEO EN BARBOTINA
OBJETIVO: conformar piezas cerámicas mediante moldeo en barbotina, con
diferentes tiempos de permanencia en el molde
MATERIALES: barbotina de porcelana, moldes de escayola de distintas formas
Composición de la barbotina:
PROCEDIMIENTO: colar en moldes de escayola la barbotina y controlar tiempo de
permanencia, escurrir el sobrante y dejar secar a temperatura ambiente.
Posteriormente cocer en horno a
ºC
RESULTADOS:
CONCLUSIONES
CUESTIONES PRÁCTICA 4
1. Ventajas e inconvenientes del moldeo de barbotina
2. Influencia de la temperatura de sinterizado en la porosidad de los materiales cerámicos
3. Ensayos mecánicos a realizar en materiales cerámicos
4. Diferencias entre materiales cerámicos avanzados y tradicionales
5. Diferencias en la densidad y las características mecánicas de una pieza cerámica en verde y
tras el sinterizado
6. Enumerar las principales clases de materiales cerámicos.