ceramicas / conformado prensado

CERAMICAS / CONFORMADO
TIENE POR FINALIDAD DAR FORMA A LAS PIEZAS
EN EL CASO DE CERAMICAS A BASES DE
MATERIALES ARCILLOSOS ESTAS DEBEN TENER
EL GRADO DE HUMEDAD ADECUADO PARA CADA
TIPO DE CONFORMADO
CONFORMADO
PLASTICO
COLADO
PRENSADO
CERAMICAS / CONFORMADO
EL POLVO CERÁMICO CON:
-LA DISTRIBUCIÓN GRANULOMÉTRICA Y FORMA
ADECUADAS
-PROPIAMENTE PRECONSOLIDADO
ESTA LISTO PARA SER CONFORMADO EN LAS
FORMAS REQUERIDAS
CERAMICAS / CONFORMADO
SE TRANSFORMA EL PRODUCTO ALIMENTADO EN UN
PRODUCTO EN VERDE QUE POSEE :
- FORMA, DIMENSIONES Y SUPERFICIE CONTROLADAS
-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
CERAMICAS / CONFORMADO
LOS DISTINTOS CONSTITUYENTES DE LA PARTIDA DE MATERIAL
(POLVOS Y ADITIVOS) A PROCESAR SE DOSIFICAN DE TAL MODO QUE SE
OBTENGA LA CONSISTENCIA DE LA MEZCLA ADECUADA PARA CADA TIPO DE
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
CERAMICAS / CONFORMADO
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.
CERAMICAS / CONFORMADO
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
DPS
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.
X=
ΔV
ΔP
V0
CERAMICAS / CONFORMADO/ PRENSADO
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) Y SE LLEVA A CABO CONFINANDO EL MATERIAL EN UN
MOLDE RÍGIDO O FLEXIBLE Y
APLICANDO PRESIÓN PARA LOGRAR LA COMPACTACION
UNIAXIAL
1º: Deformación elástica: Esta
ISOSTATICO
energía permanece almacenada
hasta la extracción
2º: Deformación plástica:
aumenta el área de los contactos
entre partículas
VARIACIÓN DE LA DENSIDAD CON LA PRESIÓN DE COMPACTACIÓN
Densidad
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
-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
Función de los aditivos en el procesado de los materiales ceramicos
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. 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 TAMBIEN PUEDEN CLASIFICARSE COMO DUROS, ES DECIR,
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 LUBRICANTES 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.
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 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.
MUCHOS DE ELLOS 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
Varios aspectos de las curvas anteriores son importantes durante el prensado:
(1).- Deformación total
(2).- Cantidad de recuperación de la deformación después de que la carga se
elimina
(3).- La deformación neta o permanente
(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).- 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).- 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 POLIETILENO 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 POLIETILENO 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)
DIAGRAMA ESQUEMÁTICO MOSTRANDO LAS ETAPAS
DE LA COMPACTACIÓN DE GRANULOS
CERAMICAS / CONFORMADO PRENSADO
EMPAQUETAMIENTO DE PARTÍCULAS
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 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, EL CUAL DETERMINA LA POROSIDAD FINAL DEL
PRODUCTO.
Diferentes empaquetamientos ordenados de esferas de diámetro uniforme
BCC
FCC
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.
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.
XG =
(1 − fG )VT
WG
WG + WP
WG = ρ rGVG = fG ρ rGVT
ρG = Densidad teórica de las partículas
grandes.
fG = Factor de empaquetamiento de las
partículas grandes.
VT = Volumen total
Para la máxima densidad de empaquetamiento
hay que añadir una cantidad de partículas
pequeñas tal que se rellene justamente el
espacio vacío entre las partículas grandes sin
forzar que estas se separen. La cantidad de
espacio vacío es igual a :
(1 − fG )VT
WP = (1 − fG ) fP ρ PVT
fG ρG
X =
fG ρG + (1 − fG ) fP ρP
*
G
(1 − fG )VT
(1 − fG )VT − (1 − fG )VT fM = (1 − fG )(1 − fM )VT
WG = ρ rGVG = fG ρ rGVT
WM = (1 − fG ) fM ρ rMVT
WF = (1 − fG )(1 − fM ) fF ρ rFVT
Factor empaquetamiento con tres fracciones:
fMAX = fG + (1 − fG ) fM + (1 − fG )(1 − fM ) fF
(1 − fG )VT
(1 − fG )VT − (1 − fG )VT fM = (1 − fG )(1 − fM )VT
(1 − fG )(1 − fM )VT − (1 − fG )(1 − fM ) fFVT =
= (1 − fG )(1 − fM )(1 − fF )VT
Factor empaquetamiento con cuatro fracciones:
fMAX = fG + (1 − fG ) fM + (1 − fG )(1 − fM ) fF + (1 − fG )(1 − fM )(1 − fF ) fI
Densidad de empaquetamiento de una mezcla de
esferas de diferentes dimensiones.
CERAMICAS / CONFORMADO PRENSADO
⎛ a
FM (a) = 100 ⎜⎜
⎝ aMAX
⎞
⎟⎟
⎠
n
Los experimentos de empaquetamiento de Andreasen
muestran que el mejor
empaquetamiento tiene lugar cuando el módulo de
distribución es tal que:
0.33 < n < 0.50
CERAMICAS / CONFORMADO PRENSADO
En un sistema de coordenadas doblemente logarítmico la representación
gráfica de la ecuación de Andreasen es una recta
⎛ a
log FM (a ) = 2 + n log ⎜⎜
⎝ aMAX
⎞
⎟⎟
⎠
En este modelo la proporción de finos aumenta cuando el tamaño
de partícula disminuye
⎛ a
FM (a ) = 100 ⎜⎜
⎝ aMAX
⎞
⎟⎟
⎠
n
n = 0.55
aMAX= 5 mm
⎛a⎞
FM (a ) = 100 ⎜ ⎟
⎝5⎠
0.55
CARBONO
0.1-1 mm
0.1-1 mm
a
(mm)
FM(a)
(%)
FM(an)- FM(an-1)
(%)
5
100
11.55
4
88.45
4
88.45
3.35
80.23
3.35
80.23
3
75.51
3
75.51
2.8
72.69
2.8
72.69
2.5
68.30
2.5
68.30
1
41.26
1
41.26
0.1
11.63
< 0.1 (Finos)
11.63
8.22
4.72
2.82
4.39
27.04
29.63
11.63
⎛a⎞
FM (a ) = 100 ⎜ ⎟
⎝5⎠
0.55
CERAMICAS / CONFORMADO PRENSADO
Dinger y Funk supusieron que en los materiales reales las partículas
más finas tienen un tamaño finito y propusieron la ecuación:
n
a n − aMIN
FM (a ) = 100 n
n
aMAX − aMIN
donde:
CERAMICAS / CONFORMADO PRENSADO
CERAMICAS / CONFORMADO PRENSADO
CERAMICAS / CONFORMADO PRENSADO
CERAMICAS / CONFORMADO PRENSADO
CERAMICAS / CONFORMADO PRENSADO
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
CERAMICAS / CONFORMADO PRENSADO
EL PRENSADO UNIAXIAL, SE USA, COMÚNMENTE, PARA
OBTENER PIEZAS DE ESPESOR MAYOR DE 0.5 mm Y CON
RELIEVES EN LA SUPERFICIE PERPENDICULAR A 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.
PRENSADO UNIAXIAL
EL PRENSADO UNIAXIAL TIENE POR OBJETO LA
COMPACTACIÓN DE UN POLVO CERÁMICO 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
LAS ETAPAS GENERALES EN EL PRENSADO SON:
1.- LLENADO DE MOLDE
2.- COMPACTACIÓN Y CONFORMADO DE LA PIEZA
3.- EXTRACCIÓN DE LA PIEZA
CERAMICAS / CONFORMADO PRENSADO
CERAMICAS / CONFORMADO PRENSADO
Ciclo de prensado
para una
prensa de
molde flotante
FABRICACIÓN DE LADRILLOS REFRACTARIOS
MODOS DE PRENSADO UNIAXIAL
CLASES DE PRENSAS UNIAXIALES
SI LAS PIEZAS PRESENTAN UNA SECCIÓN TRANSVERSAL CON
ESPESOR VARIABLE, ENTONCES ES NECESARIO USAR PRENSAS
CON UN PUNZÓN INDEPENDIENTE PARA CADA NIVEL DE ESPESOR,
QUE SE DENOMINAN DE DOBLE ACCIÓN Y MOVIMIENTO MÚLTIPLE
Si las piezas presentan una sección transversal con espesor variable,
entonces es necesario usar prensas con un punzón independiente para
cada nivel de espesor, que se denominan de doble acción y movimiento
múltiple. Esto es necesario para lograr una compactación uniforme en
todo el conjunto de la pieza.
Esto se ilustra en la figura para el caso de un polvo con una relación de
compactación de 2:1. El punzón que debe compactar la parte de menor
espesor debe recorrer una distancia, mientras que el debe compactar la
parte de mayor espesor debe recorrer una distancia A + B, esto no se
puede conseguir con un solo punzón y, por tanto, son necesarios dos.
CERAMICAS / CONFORMADO PRENSADO
CERAMICAS / CONFORMADO PRENSADO
CLASIFICACIÓN POR COMPLEJIDAD GEOMÉTRICA
CERAMICAS / CONFORMADO PRENSADO
CLASIFICACIÓN POR COMPLEJIDAD GEOMÉTRICA
CERAMICAS / CONFORMADO PRENSADO
CLASIFICACIÓN POR COMPLEJIDAD GEOMÉTRICA
CERAMICAS / CONFORMADO PRENSADO
CLASIFICACIÓN POR COMPLEJIDAD GEOMÉTRICA
CERAMICAS / CONFORMADO PRENSADO
CERAMICAS / CONFORMADO PRENSADO
CERAMICAS / CONFORMADO PRENSADO
μ = 0.3 MOLDE NO LUBRICADO , μ = 0.24 MOLDE LUBRICADO
4μk = A
4μk = B, B > A
CERAMICAS / CONFORMADO PRENSADO
CERAMICAS / CONFORMADO PRENSADO
(H/De)
PAREDES DELGADAS Y ALTURAS GRANDES SON DESFAVORABLES
PARA LA COMPACTACION
CERAMICAS / CONFORMADO PRENSADO
CERAMICAS / CONFORMADO PRENSADO
CERAMICAS / CONFORMADO PRENSADO
CERAMICAS / CONFORMADO PRENSADO
EL PRENSADO UNIAXIAL TIENE
LIMITACIONES, ALGUNAS DE LAS CUALES
PUEDEN SUPERARSE MEDIANTE LA
APLICACIÓN DE PRESIÓN EN TODAS LAS
DIRECCIONES, EN LUGAR DE SOLO EN DOS.
ESTA TÉCNICA SE DENOMINA PRENSADO
ISOSTÁTICO O PRENSADO ISOSTÁTICO EN
FRÍO (CIP), TAMBIÉN SE DENOMINA, A VECES,
PRENSADO HIDROSTÁTICO O ISOPRENSADO
CON LA APLICACIÓN DE LA PRESIÓN EN
MULTIPLES DIRECCIONES SE LOGRA UNA
MAYOR UNIFORMIDAD DE COMPACTACIÓN Y
SE AMPLIA EL NUMERO DE FORMAS QUE SE
PUEDEN OBTENER MEDIANTE PRENSADO.
PARA LAS PIEZAS CON UNA DIMENSION PREDOMINANTE
(ALARGADAS) Y DE FORMA COMPLEJA O DE GRAN VOLUMEN, NO
ES ADECUADO EL PRENSADO UNIAXIAL DE ACCIÓN SIMPLE O
DOBLE Y SE DEBE USAR EL PRENSADO ISOSTATICO
CERAMICAS / CONFORMADO PRENSADO
Mejora de la uniformidad de la densidad en verde de
un crisol de pared delgada:
(a).- Prensado isostáticamente
(b).- Prensado uniaxialmente
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.
El polvo cerámico se introduce en un molde estanco al agua cuyas paredes son
flexibles . A continuación, se sella el molde y se introduce en una cámara de alta
presión que contiene un fluido incompresible, y que se sella usando una tapa
con rosca o esclusa de cierre. La presión se va incrementando mediante
bombeo hidráulico. Las paredes del molde se deforman y transmiten la presión
en todas las direcciones al polvo cerámico, resultando una compactación
uniforme.
VENTAJAS
1.- UNIFORMIDAD EN LA DENSIDAD DE LA PIEZA EN VERDE.
2.- VERSATILIDAD
3.- BAJO COSTE DE LOS UTILES DE PRENSADO.
ASÍ, EN CONJUNCIÓN CON EL MECANIZADO EN VERDE SE
PUEDEN FABRICAR UNA AMPLIA VARIEDAD DE PIEZAS DE
DISTINTA FORMA Y TAMAÑO, CON UNA INVERSIÓN MINIMA EN
EQUIPAMIENTO
DESVENTAJAS
1.- TIEMPO DEL CICLO DE TRABAJO ELEVADO
2.- DIFICULTAD PARA SU AUTOMATIZACIÓN.
LOS CICLOS DE TRABAJO SON DE MINUTOS E, INCLUSO, DE
DECENAS DE MINUTOS, POR LO QUE LA CAPACIDAD DE
PRODUCCIÓN ES BAJA COMPARADA CON LA DEL
PRENSADO UNIAXIAL.
PRENSADO ISOSTATICO DRY – BAG
EL PRENSADO ISOSTATICO DRY – BAG SE HA DESARROLLADO CON EL
FIN DE AUMENTAR LA CAPACIDAD DE PRODUCCIÓN Y DE LOGRAR
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 UTILES
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 OPTIMIZACION 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.
Procedimiento automatizado de prensado y mecanizado en verde que se
usa en la fabricación de electrolitos de circonia para sensores de oxigeno
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.
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
LA VARIABILIDAD DE LOS GRÁNULOS, AL LLENADO NO
UNIFORME DEL MOLDE O A LA PRESENCIA DE 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
PROBLEMAS EN EL 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
PROBLEMAS EN EL 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.
PROBLEMAS EN EL 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
PROBLEMAS EN EL 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
- RESISTENCIA DE LA PIEZA 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.
PROBLEMAS EN EL PRENSADO
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
- USANDO UN MOLDE DE RIGIDEZ SUFICIENTE CON UNA
PARED LISA Y CON UNA ENTRADA BISELADA.
PROBLEMAS EN EL 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
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.
ESFUERZOS DE
TRACCION
PROBLEMAS EN EL PRENSADO
EL SEGUNDO MECANISMO TIENE SU ORIGEN EN LA TENDENCIA DEL
MATERIAL A RECUPERAR LA DEFORMACIÓN ELÁSTICA (QUE
EXPERIMENTO DURANTE LA COMPACTACION) CUANDO DEJA DE
ESTAR RESTRINGIDO
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.
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.
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)
SE HA PROPUESTO UN ÍNDICE DE END – CAPPING
CI =
PW
St
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.
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
-LA REDUCCION DE LA FRICCIÓN ENTRE LA PIEZA Y EL PUNZÓN Y
ENTRE LA PIEZA Y LA PARED DEL MOLDE REDUCE LA
RECUPERACIÓN ELÁSTICA DIFERENCIAL.
PROBLEMAS EN EL 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.
PROBLEMAS EN EL 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.
PROBLEMAS EN EL PRENSADO
VARIACIONES DE DENSIDAD
LA NO UNIFORMIDAD 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 MAYOR
LAS DIFERENCIAS DE PRESIÓN AUMENTAN CUANDO LO
HACE LA RELACION LONGITUD/DIÁMETRO
Variaciones de presión en el prensado
uniaxial debido a la fricción partículaspared del molde y partícula – partícula,
dando lugar a que la densidad de la pieza en
verde no sea uniforme.
PROBLEMAS EN EL 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 PUEDE PRESENTAR DEFECTOS QUE
PUEDEN CAUSAR SU RECHAZO.
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.
PH = Pa e
⎛ 4H ⎞
− fK H ⎜
⎟
V⎝ D ⎠
Transmisión de presión desde arriba
hacia abajo de la pieza es mayor para
piezas con una relación
Espesor
Diametro
más pequeña y cuando la pared del molde
esta lubricada.
El efecto relativo del lubricante
es mayor cuando la pieza tiene
un mayor espesor
(Prensado unidireccional en molde de
acero pulido de un polvo de alumina que
contiene como ligante alcohol de
polivinilo y como lubricante ácido
estearico).
PROBLEMAS EN EL 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
PLANO
MEDIO
Prensado uniaxial de
simple acción
Prensado axial de
doble acción
PROBLEMAS EN EL PRENSADO
UNA SEGUNDA FUENTE ORIGEN DE VARIACIONES DE
DENSIDAD ES EL
LLENADO NO UNIFORME DEL MOLDE,
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.
PIEZAS EN FORMA DE CUÑA
PROBLEMAS EN EL 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
POROSIDAD. 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.
PROBLEMAS EN EL PRENSADO
PROBLEMAS EN EL 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.
PROBLEMAS EN EL 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.
PROBLEMAS EN EL 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.
PROBLEMAS EN EL 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.
PROBLEMAS EN EL 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.
PROBLEMAS EN EL 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.