Slide - Aula 8 Materiais Cerâmicos 2022-2

2/9/2023 1 LAST CLASS... DEFINIÇÕES E CONCEITOS •Diagramas de equilíbrio de fases: Representação gráfica das fases presentes em um sistema de acordo com as condições de temperatura, composição e pressão. Diagrama de fases de açúcar/água Açucar Temperatura (ºC) 0 20 40 60 80 100 C = Composição (% peso de Açucar) L (sol. líquida i.e., xarope) L (Líquido) + S (açucar sólido) 20 40 60 80 100 Água Adapted from Fig. 9.1, Callister & Rethwisch 8e. • Fases: Porção homogênea de um sistema que possui características físicas e químicas uniformes. Exemplo: água, gelo, metal puro, uma solução líquida ou sólida, etc. Materiais que possuem formas polimórficas (exemplo Fe CCC e Fe CFC), cada uma dessas estruturas consiste em uma fase separada. • Sistema: Neste contexto, sistema está relacionado à série de possíveis misturas compostas pelos componentes. Exemplo: Sistema Fe-C, Sistema Al2O3-ZrO2, Sistema Polietileno-Polipropileno. •Componente: São elementos e/ou compostos puros que compõe uma liga e/ou um material. Exemplo: Fe, Al, C, Cu, Ni, Al2O3, ZrO2, etc. 4 • O sistema é: Adapted from Fig. 9.3(a), Callister & Rethwisch 8e. (Fig. 9.3(a) is adapted from Phase Diagrams of Binary Nickel Alloys, P. Nash (Ed.), ASM International, Materials Park, OH (1991). -- Binário i.e., 2 Componentes: Cu e Ni. -- isomorfo i.e., solubilidade completa de um componente em outro; campo de fase α estende de 0 a 100 %p de Ni. %p Ni 20 40 60 80 100 0 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 T(ºC) L (Líquido) α (sol. sólida CFC) DIAGRAMA DE FASE BINÁRIO ISOMORFO Sistema Cu-Ni %p Ni 20 40 60 80 100 0 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 T(ºC) L (Líquido) α (CFC) 5 DETERMINAÇÃO DE FASE(S) PRESENTE • Regra 1: Se conhecemos T e Co, então nós sabemos: -- que fase (s) está (estão) presente (s). • Exemplos: A(1100ºC, 60 %p Ni): 1 Fase: α B(1250ºC, 35 %p Ni): 2 Fases: L + α B (1250ºC,35) A(1100ºC,60) Adapted from Fig. 9.3(a), Callister & Rethwisch 8e. (Fig. 9.3(a) is adapted from Phase Diagrams of Binary Nickel Alloys, P. Nash (Ed.), ASM International, Materials Park, OH (1991). Sistema Cu-Ni 6 %p Ni 20 1200 1300 T(ºC) L (Líquido) α (Sólido) 30 40 50 Sistema Cu-Ni DETERMINAÇÃO DA COMPOSIÇÃO DAS FASES • Regra 2: Se conhecemos T e C0, podemos determinar: -- a composição de cada fase. • Exemplos: TA A 35 C0 32 CL Em TA= 1320ºC: Somente líquido (L) presente CL = C0 ( = 35 %p Ni) Em TB= 1250ºC: Ambos α e L presente CL = Cliquidus ( = 32 %p Ni) Cα = Csolidus ( = 43 %p Ni) Em TD= 1190ºC: Somente sólido (α) presente Cα = C0 ( = 35 %p Ni) Considerar C0 = 35 %p Ni D TD tie line 4 Cα 3 Adapted from Fig. 9.3(a), Callister & Rethwisch 8e. (Fig. 9.3(a) is adapted from Phase Diagrams of Binary Nickel Alloys, P. Nash (Ed.), ASM International, Materials Park, OH (1991). B TB Sistema Cu-Ni 7 • Tie line – conecta as fases em equilíbrio entre si – também às vezes chamada de uma isoterma A REGRA DA ALAVANCA Qual fração de cada fase? Pense na tie line como uma alavanca ML Mα R S wt% Ni 20 1200 1300 T(ºC) L (liquid) α (solid) 30 40 50 B TB tie line CL C0 Cα S R Adapted from Fig. 9.3(b), Callister & Rethwisch 8e. Sistema Cu-Ni 2/9/2023 2 AULA AULA AULA AULA 8888 MATERIAIS CERÂMICOS MATERIAIS CERÂMICOS MATERIAIS CERÂMICOS MATERIAIS CERÂMICOS CLASSIFICAÇÃO E PROCESSAMENTO CLASSIFICAÇÃO E PROCESSAMENTO CLASSIFICAÇÃO E PROCESSAMENTO CLASSIFICAÇÃO E PROCESSAMENTO Materiais cerâmicos que temos em casa Classificação dos produtos cerâmicos: tradicionais Vermelha Branca Civil Vidro Cerâmicas tradicionais Notas de aula @RafaelSalomãoUSP Classificação dos produtos cerâmicos: tradicionais Vermelha Estrutural Revestimento Branca Porcelana Sanitários Civil Gesso Cimento e concreto Vidro Civil Embalagem Cerâmicas tradicionais Notas de aula @RafaelSalomãoUSP Classificação dos produtos cerâmicos: tradicionais Vermelha Estrutural Tijolos, telhas, manilhas Revestimento Pisos, azulejos, pastilhas Branca Porcelana Sanitários Civil Gesso Cimento e concreto Vidro Civil Embalagem Cerâmicas tradicionais Notas de aula @RafaelSalomãoUSP Classificação dos produtos cerâmicos: tradicionais Vermelha Estrutural Revestimento Branca Porcelana Linha de mesa (xícaras, vasos, baixelas) Sanitários Vaso sanitário, pia, lavatórios, bidês Civil Gesso Cimento e concreto Vidro Civil Embalagem Cerâmicas tradicionais Notas de aula @RafaelSalomãoUSP 2/9/2023 3 Classificação dos produtos cerâmicos: tradicionais Vermelha Estrutural Revestimento Branca Porcelana Sanitários Civil Gesso Revestimento Cimento e concreto Construção civil Vidro Civil Embalagem Cerâmicas tradicionais Notas de aula @RafaelSalomãoUSP Classificação dos produtos cerâmicos: tradicionais Vermelha Estrutural Revestimento Branca Porcelana Sanitários Civil Gesso Cimento e concreto Vidro Civil Janelas Embalagem Garrafas, frascos Cerâmicas tradicionais Notas de aula @RafaelSalomãoUSP Só isso??? Cerâmicas avançadas Classificação dos produtos cerâmicos: avançadas Revestimento Civil Branca Vidro Refratários e termomecânica Abrasivos Química Eletroeletrônica Biocerâmicas Cerâmicas avançadas (ou técnicas ou ainda de engenharia) Notas de aula @RafaelSalomãoUSP Classificação dos produtos cerâmicos: avançadas Revestimento Porcelanatos, pisos atérmicos, revestimento anti-radiação Civil Branca Vidro Refratários e termomecânica Abrasivos Química Eletroeletrônica Biocerâmicas Cerâmicas avançadas (ou técnicas ou ainda de engenharia) http://www.lespaceonline.com.br/ www.silestone.es/ Notas de aula @RafaelSalomãoUSP 2/9/2023 4 Classificação dos produtos cerâmicos: avançadas Revestimento Civil Concreto de alto desempenho (high performance concrete) Branca Vidro Refratários e termomecânica Abrasivos Química Eletroeletrônica Biocerâmicas Cerâmicas avançadas (ou técnicas ou ainda de engenharia) Classificação dos produtos cerâmicos: avançadas Revestimento Civil Branca Porcelana dentária Vidro Refratários e termomecânica Abrasivos Química Eletroeletrônica Biocerâmicas Cerâmicas avançadas (ou técnicas ou ainda de engenharia) http://www.saddlebackdental.ca/ Notas de aula @RafaelSalomãoUSP Classificação dos produtos cerâmicos: avançadas Revestimento Civil Branca Vidro Vidro temperado e laminado, fibra de vidro, vitrocerâmicas, dispositivos óticos de precisão Refratários e termomecânica Abrasivos Química Eletroeletrônica Biocerâmicas Cerâmicas avançadas (ou técnicas ou ainda de engenharia) Notas de aula @RafaelSalomãoUSP Classificação dos produtos cerâmicos: avançadas Revestimento Civil Branca Vidro Refratários e termomecânica Tijolos e concretos refratários, isolantes térmicos, mobília de fornos Abrasivos Química Eletroeletrônica Biocerâmicas Cerâmicas avançadas (ou técnicas ou ainda de engenharia) http://www.refractories.net/ Notas de aula @RafaelSalomãoUSP Classificação dos produtos cerâmicos: avançadas Revestimento Civil Branca Vidro Refratários e termomecânica Abrasivos Conformados (rebolos) e flexíveis (lixas), ferramentas de corte Química Eletroeletrônica Biocerâmicas Cerâmicas avançadas (ou técnicas ou ainda de engenharia) www.norton-abrasivos.com.br Notas de aula @RafaelSalomãoUSP Classificação dos produtos cerâmicos: avançadas Revestimento Civil Branca Vidro Refratários e termomecânica Abrasivos Química Suporte catalítico, Eletroeletrônica Biocerâmicas Cerâmicas avançadas (ou técnicas ou ainda de engenharia) Notas de aula @RafaelSalomãoUSP 2/9/2023 5 Classificação dos produtos cerâmicos: avançadas Revestimento Civil Branca Vidro Refratários e termomecânica Abrasivos Química Eletroeletrônica Capacitores, transistores, substrato para circuito impresso Biocerâmicas Cerâmicas avançadas (ou técnicas ou ainda de engenharia) Notas de aula @RafaelSalomãoUSP Classificação dos produtos cerâmicos: avançadas Revestimento Civil Branca Vidro Refratários e termomecânica Abrasivos Química Eletroeletrônica Biocerâmicas Biovidros (implantes dentários e ósseos), substrato para cultura de tecidos biológicos Cerâmicas avançadas (ou técnicas ou ainda de engenharia) http://www.cuneyttas.com/pubmacro.htm http://www.sciencephoto.com/image/279009/530wm/M5800203-Bioceramic-SPL.jpg Notas de aula @RafaelSalomãoUSP Produtos cerâmicos Cerâmicas tradicionais Cerâmicas avançadas Uso doméstico, construção civil Condições extremas temperatura, pressão, solicitação mecânica Estrutural Revestimento Branca Vidros Estrutural Revestimento Eletrocerâmicas Refratários Abrasivos CLASSIFICAÇÃO PROPRIEDADES PROCESSAMENTO PRODUTO/APLICAÇÃO/DESEMPENHO ESTRUTURA/COMPOSIÇÃO O QUE HÁ EM COMUM? PROPRIEDADES PROCESSAMENTO PRODUTO/APLICAÇÃO/DESEMPENHO ESTRUTURA/COMPOSIÇÃO O QUE HÁ EM COMUM? PROPRIEDADES PROCESSAMENTO PRODUTO/APLICAÇÃO/DESEMPENHO ESTRUTURA/COMPOSIÇÃO TETRAEDRO ENG. MATERIAIS Agregar funcionalidade (ao material) “Transformação de matérias- primas em produtos através de uma sequência de operações que modifica as características físicas, químicas e microestruturais dos sistemas” 2/9/2023 6 PROPRIEDADES PROCESSAMENTO PRODUTO/APLICAÇÃO/DESEMPENHO ESTRUTURA/COMPOSIÇÃO TETRAEDRO ENG. MATERIAIS (Sub)atômica – Arranjo de partículas subatômicas Cristalina – Arranjo de átomos ou moléculas Nanoestrutura (10-9 – 10-7 m) Microestrutura (10-8 – 10-6 m) Macroestrutura (>10-4 m) “Trata do arranjo dos componentes internos do material” ORDEM X DESORDEM Ordem a curto alcance A ordem de curto alcance pode significar que cada átomo está ligado a 4 outros, mas além disso, você não pode prever onde os átomos estarão. Na ordem de longo alcance, dada uma posição, você pode determinar todas as outras posições nos materiais Ordem a longo alcance ARRANJO ATÔMICO VIDROS X CRISTAL When silica crystallizes on cooling, an abrupt change in the density is observed. For glassy silica, however, the change in slope at the glass temperature indicates the formation of a glass from the undercooled liquid. Glass does not have a fixed Tm or Tg. Crystalline materials shave a fixed Tm and they do not have a Tg. Tg Os vidros são materiais cerâmicos usualmente produzidos por fusão e moldagem Como são produzidas a grande maioria das cerâmicas? Processamento de peças cerâmicas por fusão 1) Primeira dificuldade: Elevado ponto de fusão dos materiais cerâmicos • Dificuldade para construir moldes • Grande gasto energético 2) Segunda dificuldade: Baixa condutividade térmica dos materiais cerâmicos Resfriamento diferencial • Empenamentos (warping) • Anisotropia de propriedades 3) Terceira dificuldade: Elevada viscosidade dos materiais cerâmicos fundidos Presença de bolhas de ar • Introdução de micro-macro-defeitos Processamento de cerâmicas por fusão Notas de aula @RafaelSalomãoUSP https://doi.org/10.1590/1516-1439.341414 Efeito da baixa condutividade e resfriamento diferencial: Exemplo: solidificação de Al2O3/ZrO2 – evolução da microestrutura (baixa condutividade térmica & resfriamento não-uniforme) Xu, Z. et al, Mat. Res. V18, 2015 (a) amorphous structure (b) nano-crystalline (c) cellular crystal (d) dendrite crystal. Processamento de ceramicas por fusdo Processamento de ceramicas por fusdo Processamento de pecas ceramicas por fusao: Pitch d . ‘ Itc rop experiment: 3) Terceira dificuldade: Elevada viscosidade dos materiais ceramicos fundidos I hiths://smp.uq.edu.au/pitch-drop-experiment Presenga de bolhas de ar — a j= e Introdugao de micro-macro-defeitos i 1927 Poured ite aan ee oO fr => 1990 October Glass stem cy" WMESS # ALCOOL etiLICO caecerteceeeeeeeeee 0,248 x 10° \ =.* Oa y: »)) yee | ” e \ ies 1947 February 2nd Drop f@ > | . acetona sreneeeeenneeenenaannnneeee 0,326 x 10-3 \ li 1954 April rd Drop fel te ¥ © Alcool propilico .............00. 2,256 x 103 \ bs 1962 May ath Drop fell ¥ A . benzeno seseeeesaeaeaeseeeneseeeaeaeee 0,64 x 10-3 3 \ 41970 August Sth Drop fell Ju : eI © AQUA weesecssessssessseseeseseeeeeeenes 1,0030 x 10° \ <= =» \ 1979 Apri th Drop fe ew. © nitrobenzeno ......... eee 2,0 x 103 \ | 4988 Jiy 7 Drop el ~ Viscosidade de © MELCULIO «eee eeeeeseseeeeeeeeeeee 17,0 x 10-3 \ | 2000 November 8th Drop fal a B alguns liquidos © 6leO de Ol1VA ceessssssssssseseseeees = 81 X 10° bs \ 2014 April th drop fell | Bees lo (a 20 °C) (Pa-s) © leo de ricino ............e002+++ 0,985 lo \ 5 © ALFUNAIGO ........ssseeeesssseesseees 1-10 5 \. | : © gliCerOl ......ceeeeeeseeeeeeeeseeeeee 1,485 : a p ¢ polimero derretido............... 10? Prof. Thomas Parnell . ae [_ Bl 2 fiche wns 10" f da Universidade de ©» SE * © VidFO SOlIO...sssssssssssccsssssseees 104 Queensland Australia __ a pines | = ee Processamento de ceramicas por fusao Processamento de pegas ceramicas por fusao: WEL ayy Tl \ Conclusao Pecas / @ base de ceramica cristalina / quase nunca /séo produzidas por meio de processos baseados em fusdo (Cuidado com generalizacées!) a \ @ COMO PRODUZIR PECAS CERAMICAS? a 7 - be Processamento de ceramicas por fusao Processamento de ceramicas: métodos ceramicos ae ~ Principio fundamental dos métodos ceramicos: Processamento de pegas ceramicas por fusao: Conclusao . oe « . 5 fF O° “ae Pecas / a base de ceramica cristalina / quase nunca /sado produzidas por .@ 6 ot J oo fanaa meio de processos baseados em fusdo ° DP S o? a (Cuidado com generalizacées!) —— oO > } > eS" f ~ = Particulas pequenas (primarias) COMO PRODUZIR PECAS CERAMICAS? v Obtidas por moagem ou sintetizadas B p YW Como sao obtidas? Bi Chamados Métodos Ceramicos E Conformadas na geometria desejada (em oposigao aos Métodos por Fusao) W Métodos de conformacdo Mantidas unidas por diferentes processos Conformacao e uniado de particulas! (térmicos e/ou quimicos) Métodos de consolidagao Como produzir particulados ceramicos? Como produzir particulados ceramicos? . ne Top-down: Bottom-up: Como fazemos particulas ceramicas? Grande porcao de materia (“Top”) Atomos ou moléculas (“Bottom”) P q i] = Ona coneaestsil ee. 7 . < Top-Down: if C4 af -.hlmUm™té<“‘“‘OSOCSY De cima para baixo ee 1 Wa q e I ex q C 0 VAS Pf ou cn ~~ ~~ y Me Kk / a Se > Dividida em unidades menores (“Down”) Agregac¢ao controlada (“Up”) \ oi 3 me. JSF = Pe | ge oS i = . eae Bottom-up: y 4 nl an E \ De baixo para cima > 4 aa HH Re F : ee fate CED OEE we He esate SE DRIED meatee ianeaee NSS _ ee Processamento de ceramicas: métodos ceramicos Conformagao de produtos ceramicos Principio fundamental dos métodos ceramicos: > fF oo } <tsey § ¢i_tah_ tah, 3 Ta- °@ 7: a @@ XS Satan 8 pe High-pressure ° So aoa) 5 cas- Uniaxial injection — oe C4 Q° a9 5 ting dry pressing molding < 3 2 Particulas pequenas (primarias) = S Hot a 5 molding a 2 v i : Obtidas por moagem ou sintetizadas Z 3 z Cold lscstatic pressing E YW Como sao obtidas? 2 3 (Wet-bag-pressing) F ——— s 5 E g g B Conformadas na geometria desejada 2 ” W Métodos de conformacao gag E gs 2 Complexity of component shape __Mantidas unidas por diferentes processos _ 3 = 3 Fig. 1 Application areas of different ceramic shaping technologies in dependence on the lot size and (térmicos e/ou quimicos) Métodos de consolidacao BES the complexity of components geometry [16] OL LE eee oo ES Onde esto esses contetidos no livro (Callister 5ed)? Conformacao de produtos ceramicos Conformacao por prensagem uniaxial: onde? Fundligdo em fita (14.16-pag. 303) Conformagio hidroplastica (14.18-pag. 297) < \ Prensagem do pé (14.15-pag. 301) a Le le} ves 4 Ab < y Vee - y bl tel pe N iene = : eé r ie ates rs a ting molding s L b ‘ , eae . £ z ° Hot ~ 2 5 molding R. 3 2 . Fn Re eee rey 5 5 \ os 3 « N a 2y_ : = Cold isostatic pressing ' . i 5 (Wet-bag-pressing) ; “ cae \ 4 | Pe a . E : SO") Fundi¢ao por suspensag (14.18-pag. 297) Pecas planas > eG g E == Limitagao: y > a 2 Complexity of component shape E (pouco profundas) Imitacao: Pe Ba 4 F e + simétricas Produzir molde aed so 3 E iat ae 3 Conformacao por prensagem uniaxial: principios Conformacao de produtos ceramicos Aplicagao de tensao em uma Unica diregao | ¥ Tensao (0) | 3 Ta- a i 6 pe ; High-pressure Molde (pistao) > 5 cas- Uniaxial injection + | 5 ting dry pressing molding S | 3 2 Péoaser ____ a | ae . 3 a Sj GA << Extracdo ou 2 2 compactado S Prd ‘ecko d = . Hot = AS ejecdo da peca s = |! ye Jes Pes é 5 — = molding DN ay y s 5 be AN q y 2 5 z 2 oN 4 } 3 3 Coid isostatic pressing \ Molde (camisa) > Hn q t 3 3 (Wet-bag-pressing) = 5 $ a go Molde (pulsdo) > L L https://www.youtube.co $ z 5 m/watch ?v=-ynD8ihAbuk seo . b ¢ gs 2: Complexity of component shape A : oe Figura 48, Prensagem uniavial de aco simples 3 = Fig. 1 Application areas of different ceramic shaping technologies in dependence on the lot size and J.LA. Albaro, “A operacio de prensagem... Parte V: Descricio da etapa de prensagem”, Cerdmica Industral 6 (3) (2001) 26-32. a 8 2> the complexity of components geometry [16] =======ce={xxKxrxn_rnaunhnhnav—xx[x——==[U gS ES Conformacao por prensagem isostatica Conformacao por prensagem isostatica: onde? Isostatica = mesma tensdo aplicada em todas as diregdes Formas complexas + elevada resisténcia + W¥WWW porosidade Die Granulated | y Vy power We 4 =. & vii a E A A Deformable Deformable mold Die a) Wet mold b) Dry mold SS Nas Figure 5.28. Principles of isostatic pressing: a) wet mold, b) dry mold i . a \ 1) Nao ha atrito com molde > sem gradientes de pressao \ ~) 2) Molde flexivel > maior liberdade de projeto \ Ceramic ey Materials 3) Permite aplicar o 10 x maiores que em compressdo uniaxial! tp: /wwn retindstry.com/cat/materials- chemicals adhesives ubrication/ceramics semi-finished: products 1-417 html Conformacao de produtos ceramicos Métodos de conformacdo: extrusao Extrusao: Fluido liquido ou pastoso __ v 3 Ta- Conformado ao passar por um orificio de geometria determinada & pe High-pressure 5 cas- Uniaxial injection v 5 ting dry pressing molding a . a 3 Enrijecimento rapido do extrudado: secagem, solidificagao : z ¥ 3 2 £ S fA Hot Perfil continuo, com seccdo transversal constante 4 5 = molding £ 2 3 3 Cold isostatic pressing - 3 S (Wet-bag-pressing) & 3 5 $ ee go g2¢ Complexity of component shape %. 3 = 2 Fig. 1 Application areas of different ceramic shaping technologies in dependence on the lot size and . B55 the complexity of components geometry [16] Métodos de Fabricacao: extrusao Métodos de Fabricacao: extrusao Degasagem * Termopar Matriz, bocal (die) Extrudado, “extruSado” (extruded) i, = thermocouple) (degassing) at ( iple) A * s a ot 7. Vaz - @ j So bed 7 -\ RSS RN e) oe MN Sw, Bs ‘ WS yr BAS | \ | een i Shae ey N aN Se ee = A rs 7 4 etl J Wee Bm, 8 I ‘y i @ ss at) ae / ae ») a We: My) Re > pc aN Baril rs) ~ er a ki ‘ ee (barrel) ae ; A IP RE \ Sere ad Rh rs at 4 | PAC) . \ a € i cha 1: orl hi , ES x War A e ha Motor e eixo (shaft) rk} \ | x . —=—5- AN S x ---> Estrias (grooving) Vy Fig. 3. Laboratory production with a combination pressure head and die assembly Ny Transdutores (transducers) for oval ceramic monoliths at 400 c.p.s.i. Rosca (screw) boi Fig. 12 Universal type combined de-airing extrusion unit boi = _ Extrusdo: produtos ceramicos tipicamente extrudados Extrusdo: produtos ceramicos tipicamente extrudados Tarugos de argila plastificada Ceramica Avancada Sa a 4 ee. = aa - 4 - Ceramica tradicional RM { 7 a Argila + gua + aditivos A we eeee v OH: ‘ A = ; arin ori 5 es : Matéria prima pré-preparada para Tijolos: argila (matriz plastica) + areia eae iP - outros processos e produtos secezetorere a ts \, F (enchimento) + agua (plastificante) + tudo mais eee we Le a. y Li que queimar (W custo 4 poros) Eee UL” ee as , ie . ; — es ie fe y * i ae eg a 4 y — © — 4 al a | \ Suporte catalitico sz g | eo i ne? SS p Pee BB Cle lal LE ji et gg el | 1 ae BESsss| oo B Pe - a ei eeoon ff ea 7 : == fe ) oe SS —= $3 a , = _ Assistam o video e observem os diversos La & ae” | | I < ‘ Sr annnnaEn Hs Q ——— . ra métodos de conformagao na industria ceramica NS i! ee | ad i B\) a ar Sas v tH a rs ao A ) Ls ase https://www.youtube.com/watch?v=bPX2QHPmFSE | ~ i P 5 3 eg ve Mobilia de fornos http://www.jamiesinz.com/2009/07/ http://h-tec.en.alibaba.com/product/424457634-212245338/HT_clay_brick_making_machine_clay_extruder_for_sale_html Extrus4o: produtos ceramicos tipicos Conformagao de produtos ceramicos An : Mobilia de forno (kiln forniture) els - a ee ee E s Ta- l . B er 3 pe High-pressure es | ad ok & cas- Uniaxial injection Seer Aa 5 ting dry pressing molding a et 1 ee aaa 3 fo » Be Ce —_ ae << 8 “ Co r @ sa a E 7 ee aaa 7 3 = . - i; 2 . Za Hot f 2 5 —— molding ¢ a 1 2 € | x s 3 2 4 ‘i 2 g Cold isostatic pressing 3 a (Wet-bag-pressing) Ca 2 3 (ee gman = & 3 = ees = . 8 f. 8 5 3 g Complexity of component shape B22 3 = 2 Fig. 1 Application areas of different ceramic shaping technologies in dependence on the lot size and http://www.rojan.com.au/view/kilns-and-furnaces/kiln-furniture_20090703141955/ http://www.imexbb.com/refractory-materials-for-ceramic- SSS the complexity of components geometry [16] kiln-kiln-furniture-10930309.htm 2 2 8: ————— ge Es Moldagem de produtos ceramicos por injecdo Moldagem de produtos por injec&o: geral Processos de moldagem por injecao: Injetora: mecanismo geral de funcionamento Processos similares para outras classes de materiais: Pee ee Granules — Hopper v Mould . Mould Drive Injection . a cou Clamping eA Tool _| Barrel a Cylinder Polimeros: injegao de termoplasticos Cylinder \ Screw Metais: fundigado e injecgao — ae > 2 = a ; ¢ yee aoiy Feuer Ceramicas: moldagem por injegao de po \ | i I) = == 5 ‘ Sj Qual a diferenga? v Check Heater Polimero e metais: material fundido Molton Valve Bands Plastic v Ceramicas: btpi/lusedachinery.com/sle htm Particulas ceramicas SOLIDAS + 1) Algo pastoso ou liquido é convencido a entrar em um molde veiculo fundido (Ex.: parafina, HDPE) 2) Outra coisa solidifica a coisa liquida ou pastosa 3) O molde abre e o produto esta pronto Moldagem de produtos por injec&o: ceramicas Conformagao de produtos ceramicos Injegao de produtos ceramicos: Processos de pés-injecao: é preciso retirar 0 que nao é ceramica (veiculo utilizado na moldagem) E 7 2 & High-pressure 5 Uniaxial injection 5 dry pressing molding < = 6 Hot Z 5 Ld Idi Injection Moulding 5 a ae v 3 5 2 5 z " \ 3 3 Cold isostatic pressing we Re = 3 3 (Wet-bag-pressing) | §§§ is £2 § Extraktion Catalytic Thermal v z a8 Debinding Debinding g2¢ Complexity of component shape 3 = 2 Fig. 1 Application areas of different ceramic shaping technologies in dependence on the lot size and BS s the complexity of components geometry [16] Fig. 2. Schematic view of the processing chain of ceramic injection moulding £9 5e & 8 23 Colagem de folhas ou filmes ceramicos (tape casting) Colagem de folhas ou filmes ceramicos (tape casting) Pelee ea ae GbR wll & y7% As laminas de tape casting podem ser dobradas ou cortadas mixing GY WGP homogenizing pump i] F 2 re a © 4 oe \ i} Lene erat WN AC aL SORT TRAD Ly 4 Cite Gl Pe aay Cre / eee Gp) sovent ying y Vy WZ a flexible \ Gammel) corrier w ee E at FS ee —— —— al 5) 4 peeling » support table yA 7 end! 4! Ml ie ae http://www.claystore.alfred.edu/rawmats/resources/Tape% = 2G YN VAR YN 2ocastingse20Researco20updateS.202005.hm 2 Gee eee * Laminas de 10 umaSmm http://www.tech-ceram.com/process-overview/ceramic-tape-casting/ * Formulagées para tape casting: 40-70% de po + ligante * Elevada elasticidade e plasticidade Colagem de folhas ou filmes ceramicos (tape casting) Colagem de folhas ou filmes ceramicos (tape casting) - ~~ Exemplos: ES e Exemplos: fe No (Sep © Gs v ’ aaa i ir ™ Substrato para circuitos IEE 5 3 x a 5 Lal sp SN ‘ impressos Laminas ceramicas de zirconia lif fof bh. } ’ (2r0,) Us ee EP Sec F ¥ i) | er, oa es i Formagao da lamina ceramica it es & =~ | te sobre filme metalico FormacSo da lamina + prensagem Hh (eS SS xii ail v isostatica + usinagem para formar A! \ Sarr i : iH o corte \ \\\ a eis Shy yy Se Desenho dos componentes e v , \\ a i | " dissolucao do excesso de metal \ \\\ = ; SN" i) Nunca perde o corte \ \\S SS ex. i | ie (S6 nao derrube nem tente abrir ere a S i e i hI} ostras...) oe aS iS {e) = } ‘ Se 4 ‘i ag ARTIGO REVISAO: Colagem de Folhas Ceriimicas po ee iF Es se) 2. aes (REVIEW ARTICLE: Tape Casting) | CERAMICA 6 280-284) 1997 {6} en Technische Universitit Hamburg: Harbury De a ea ce ere Arbetsbereich Technische Keramih Postfach 901082, D-21071 Hamburg, Alemanha Conformacio de produtos ceramicos Colagem de barbotina (slip casting) Usada para pegas com geometrias complexas 2 v i = Util do coloidal 2 pe High-pressure iliza-se uma suspensao coloidal 5 cas- Uniaxial injection + molde poroso 5 ting dry pressing molding v a ov 3 £ Processo de secagem lento t = 3 a : = = = . Hot X y, E a = molding Z g 2 See ee & £ SEP 3 5 SS 2 5 z " ES ees aterm 3 2 Cold isostatic pressing ie eect eZ 3 3 (Wet-bag-pressing) \ Slipcasting | ss 2 Neer earlier 4 5 5 Vice aera , om : g oo = je i f.2 scien => g2¢ Complexity of component shape 4 3 = 2 Fig. 1 Application areas of different ceramic shaping technologies in dependence on the lot size and & BES the complexity of components geometry a BE 5. th lexity of [16] ‘ O que fazemos com as particulas ceramicas que obtivemos? O que acontece apés a conformacao, por exemplo, por extrusao? rr Particulado ceramico eae Si Como manteremos as particulas unidas por aC q forcas fortes? v Sintese e beneficiamento do p6 - iy uy Ae - Y / ‘ sees a a ia SS = 74 ~ Ls Sa! Sa ei E iS i “Se 3 ms | 19 : 4 es + Prensagem > > i MA + ps q Lyd + Colagem ra s — . e 6 Conformagao (= ganhar geometria) ® < -Extrusao a Rah: ia + Injegao Particulas agregadas + agua + aditivos 4 + Muitas outras... J Secagem sss I Sinterizagao Mantidas naquela geometria por forcas fracas R: Tratamentos térmicos: ~ 4 de capilaridade e de empacotamento (T ~ O.7T rss) e a + secagem | @ é i 4 * Calcinagdo J i E preciso manter as particulas unidas? . — ae r i 4 Produto ceramico acabado , r) 2 i R: Sim! 7 Resisténcia mecénica * Sinterizacéo r) O que acontece apés a conformacao, por exemplo, por extrusdo? Material recém conformado: contém Nanocompéndio de definigées importantes: a OuT ; , , a Fluido (Ex.: agua, alcool o eel ere | isopropilico) = 1 Oh ee SSL 1 £ v a Smee hy Aditivos organicos (Ex.: + dispersantes, plastificantes, ss ligantes) = 6 4 BE 2g 3 > Particula sélida (Ex.: argila, 3 a alumina, silica, SiC, MgO... = Oo gO...) so . Qa roo, t 1 © Agua estrutural (ou 5 L 1 1 quimicamente ligada; Ex.: 6 -> ' interlamelar em argilas, ww 1 hidréxido de aluminio) < Out - o \ s 1 © CO, e outros gases que nado a ' vapor de agua (Ex.: Oo decomposicao de CaCO. Material recém conformado: secagem Material recém conformado: sinterizacdo Contragao de secagem (drying shrinkage) Sinterizacgao: + Forgas de capilaridade OT eae SEL . oe . . Sree eS + “E um tratamento térmico para unir particulas em uma estrutura + Contragao diferencial (mais em uns E Se Se coerente, predominantemente solida via mecanismos de transporte lugares que em outros) =h = SSS ae de massa que ocorrem em nivel atémico : . SS Se * Trincas no produto final ee Sy a = “ a stance, Be eat oo, ro + Essa uniao aumenta a resisténcia mecanica, rigidez e outras 7 ) bea eS J Lge ase propriedades mecanicas quando comparas ao material verde. . Se a a ge ey = Ese + ‘Microssoldagem’ de particulas aplicavel a todas as classes de a Ee Tae Kk materiais” - 3) a Waa a a “ek 4 De BE Emeperee| RRM oe Bae : Beare Rr fees] ny ety eR Re Be fee GEOR Rete NO ee ha eee] PRA ie gee, eee Paces oes BE amen 1g fesse ieee Material recém conformado: comegando a aquecer Material recém conformado: comecando a aquecer x . o Bae + Deformagao elastica 355 + Instabilidade termodinamica - 838 o M oO + Interface s6lido-solido (V5.5) ---5 Regiao de superficie: ?s3 ———> : — Fr. * [Defeitos] e reatividade eee A aoe ~ , . se S ----> Particulas de oxidos 32 2 (com orientagao 3 29 << = cristalografica propria) : te RO. St t +t 4 553 C oN ; tt atoms S a ess Ro neck peat + it S Bl RRA | TH oss ms tte gtk SRN, | ATT TT es LET ETS See OOS ETT TH t eae PO Mest tt ettes © 22% ett bat ett edd aoe ws vococs TELS TT TS TTT Efe OK, wereten Tt t o Eas SETI TT ts 7 258 erereeeeeebuassesseeess > gee Pataeretettetst poses eeeSe: ra ' No 525% “ee \ sage rain Poro gerado v Se ninguém fizer nada Boe: boundary pela falha de slido-ad nao acontece nada BEES empacotamento Interface solido-gas (Ys.c) (motivo: cinética) Sinterizacéo: mecanismo geral Sinterizagao: mecanismo geral Motivacao da sinterizagao: minimizar interfaces (S-S e S-G): . an a a . * Material policristalino * Primeiro estagio: formacao de pescocos + Cristal ideal: menor nivel de energia possivel. Como? + Orientacdo cristalografica entre as particulas + R: Nao ha ici Ao ha di i So cri Afi especifica R: Nao ha superficie (S-G) e nao ha diferengas de orientagao cristalografica Ps - loose powder Initial stage (® Wcontornos de grao) (S-S) * @ (superficie/volume) a ra 2 a es * Pontos de contato: — | fate: vu compactagao Hi s < (<2 Starting particles = ity ps pa Hels Sintering without ¥ [poros] iH et uk densification A densidade (p) iy ¥ — Hab ut 7 = ae tind Ly it Pigai « ~ it Zi % 9 ri iii sey SL eee’ in ¥ tH ce age Qaddii la bo oy Sintering with oret a aw Ro elladd densification Encolhimento (shrinkage, ha Mi Vas juthh and shrinkage = pil: ae we — aul 7 tt a ies al D AL _Retragdo do tamanho da peca nett bree ser FrEad =< e jii3 ’ fee = was Pa! | | os + Idealmente: estrutura * Aumento da area de contato + intermediate stage final stage granular (4ngulos ~ 120°), Densificagao e encolhimento podem ocorrer reducdo da porosidade porosidade intergranular individualmente (um ou outro) ou concomitantemente (um e outro) * Poros interconectados *Crescimento de grao : 3 Sinterizacdo: mecanismo geral Bee N CEN GIAO e se ee Figure 34. Mater ransport during sold phase sinerng: mechanisms I, 2and 3 are non Preece ees densing: mechantons 4 Sand are dnsfing schemas a docation [ASH 75] ss i ze BERETS RAN ICY a) Initial stage — rapid interparticle RSX Ee Rte growth (various mechanisms), neck SSO - formation, linear shrinkage of 3-5 % Aes De onde vem o material que sell SVT 1 une as particulas no pescoco? i it todo mest b)Intermediate stage — continuous vagy Nigiyeteeres R: Difusdo atémica a partir de diferentes pores, porosity is along grain edges, WIG: we rot Sf regides pore cross section reduces, finally rR se! y Oa . 8 pores pinch off. Up to 0.9 of TD oN? Tre af coe een FREE Qrnalsige—— pores at gram a ae Caminhode | Origem do material corners, pores gradually shrink and ee 7 . Resultado disappear. From 0.9 to TD x oa difusao difundido : 7 “pe a 5 ti [| Supericie | _Supertce | rs LS . Volume de Superficie (camada Crescimento 1 ia atémica logo abaixo = = " * 100}- - -, superticie ra de grao; nao _ SE os ]~7% Tinal stage (isolated pores) Paihia] Ditfesion puts | — Source] Shattofmaner | Reval obtained da superficie densifica 2 ; 1 aeae| se | ape faa | Evaporagao- Adapted tom: hpx/immstdeswene/anngsiecirwoiian (rorconnoctd pores) 7] ee | ena san fomnng condensase 8 — Difusao do Contorno de grao 3 C2 9% ATED 5] Ronni [oss] Sacer contorno de gréo Sinterizagao & ~ green body — =e Ee [5 Volume (bulk) Contorno de grao e dislocations “ simerng Defeitos (vacdncias e densificagao ietanna tl Table. ater onset rng sold phseinering [AS 79] Volume (bulk) : Anak Feosinte sien nee cv emen Sintering time J. discordancias) heating isothermal sintering heating isothermal sintering ' ~ = ) period period isothermen Sinterns - intermed. g 1 stage § S | initial 4 ‘ 8 > | stage | 5 & 1 | \ Ee z ! |_Endstadium P E = ee s = / ' . / " ' . ‘ { 2 ed = | 1 we w wre co f 6 Temperature evolution during a simple Development of density and shrinkage J sintering cycle during a simple sintering cycle . Adapted from: https://swwwslideshare.net/ashking235/lecturesolid-state-sintering . Resumo Processamento ceramico QUAL O ARRANJO ATOMICO E MAIS PROVAVEL EM CERAMICAS (METODO CERAMICOS)? 4 pra . mena Cc stalline condicdes necessarias mas | | nao suficientes Jt XL ff. SOSSSSe as = | Adaptation of the system to the shaping process SSsseee y (grinding, mixing, dispersion, granulation, etc.) LARLY Pol talline | eye \ - 4 Conformacio: particulas My MA A A 7 P \ sdo agregadas em uma b AA i. ., . SOOTY . y geometria particular oY AITO . Ay r- SL fi 4 | remogio de agua e aditivos ; + sinterizagao Amorphous ‘ —> = . Figure 5.1. General flow chart of the manufacturing of a ceramic piece (eseTois etcgel