PROCESSAMENTO DE CERMICOS

1. Caractersticas de materiais cermicos

- alta dureza (resistncia abraso) e resistncia a elevadas temperaturas- alta fragilidade- grande diferena entre resistncia trao e compresso (5 a 10 vezes). Fazer pr-tenso

(por tratamentos trmicos, qumicos ou mecnicos)- baixa tenacidade- baixa densidade- baixa expanso trmica- baixa condutividade eltrica e trmica

2. Categorias

2.1 Cermica Tradicional

- telhas- tijolos- fornos- tubos de esgoto- peas em porcelana

2.2 Cermica Industrial ou Fina

- dissipadores de calor em altas temperaturas- discos de freio- turbinas- peas para setor aero-espacial (camada externa de nibus espacial)- trocadores de calor- semi-condutores- ferramentas de corte

3. Materiais Cermicos

3.1 Materiais crus

Cermicos encontrados na natureza como a argila. Utilizado basicamente para peas de cermica tradicional.

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3.2 xidos

Alumina: alta dureza, resistncia mdia. Muito utilizado como ferramentas de corte, abrasivos e isolante trmico e eltrico

Zircnia: alta dureza e tenacidade, expanso trmica prxima a do ferro fundido. Utilizado em peas de motores submetidas a altas temperaturas.

3.3 Carbonetos

Carboneto de tungstnio: dureza e resistncia variveis com teor de cobalto. Muito utilizado para matrizes e ferramentas de corte

Carboneto de titnio: menor tenacidade que carboneto de tungstnio. Utilizado como ferramenta de corte

Carboneto de silcio: alta dureza e resistncia a elevadas temperaturas. Usado como abrasivo

3.4 Nitretos

Nitreto cbico de boro: segundo material mais duro. Utilizado como ferramenta de corte e abrasivo

Nitreto de titnio: baixo coeficiente de atrito. Utilizado como revestimento

Nitreto de silcio: alta resistncia a choques trmicos

Cermets: Mistura de xidos, carbonetos e nitretos. Alta resistncia a elevadas temperaturas.

3.5 Slica

Alta resistncia temperatura. Utilizado como peas no estruturais. Pode apresentar efeito piezo-eltrico

3.6 Vidros

Estrutura amorfa contendo 50% de slica. Propriedades mecnicas variveis

3.7 Grafite

Forma cristalina do carbono que apresenta alta condutividade trmica e eltrica e boa resistncia a choques trmicos

3.8 Diamante

Material de maior dureza conhecido. Utilizado como ferramenta de corte e abrasivo.

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4. Processamento

Cermicos em Geral:- obteno de ps de materiais cermicos- mistura com aditivos- obteno de forma- secagem- cozimento (ou queima)

Vidros:- fuso- modelagem

5. Aditivos

- lubrificantes- umidificantes- plastificantes- defloculantes

Perguntas:1. Quais so as caractersticas dos materiais cermicos?

2. Tem sentido a fabricao de dissipadores de calor de materiais cermicos?

3. Qual a vantagem da zircnia ter o mesmo coeficiente de dilatao do ferro fundido?

4. Quais so as etapas do processamento de materiais cermicos em geral?

6. Fundio

Insere-se suspenso coloidal cermica em gua num molde.gua absorvida pelo molde e faz com que uma camada cermica fique depositada nas

paredes do molde.Alcanada a espessura desejada retira-se o excesso de suspenso.

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Baixo controle dimensional e produtividadeBaixo custo

7. Extruso

Processo similar extruso de materiais metlicos e polimricos.Utilizao de parafuso sem fim para compresso do material contra a matriz.Obteno de tubos e peas simples.

8. Injeo

Similar moldagem por injeo de polmeros.Alta produtividadePode-se adicionar polmeros termoplsticos para funcionar como elemento de liga.

Polmeros so queimados no cozimento.

9. Conformao

Processo similar a conformao por prensagem de metaisTolerncias dimensionais mdiasAlta produtividade

10.Compresso Seca

Muito parecido com sinterizao de metaisBoa tolerncia dimensionalUtilizado para fabricao de pastilhas de corteAltos custos com maquinrio de compresso e matrizes (alto ndice de desgaste)

11. Compresso mida

Similar a compresso seca mas o estado mido do material facilita a compresso.

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Menores custosBaixo controle dimensional (contrao na secagem)

12. Secagem

Retirada da gua do material cermicoDeve ser feita sob condies controladas de temperatura e umidade para evitar

empenamento ou mesmo quebra da peaContrao de 15 a 20% de volume.Aps a secagem material se encontra num estado verde (como o compactado-verde da

sinterizao) e pode ainda ser modelado de forma branda

13. Cozimento

Tambm conhecido por sinterizaoAumento da dureza e da resistncia da pea j nas geometrias desejadasOcorre contrao (menor que da secagem) e diminuio da porosidade.

14. Acabamento

Aps o cozimento o material pode ser desgastado para que seja obtidas geometrias com maior controle dimensional. O desgaste pode ser feito por meio de:

- desgaste com rebolo de diamante- usinagem com ultra-som- eletroeroso (apenas em cermicos com elementos condutores eltricos)- usinagem por laser- usinagem por jato d'gua

Deve-se tomar muito cuidado na realizao de operaes de usinagem uma vez que as peas cermicas so muito frgeis

Perguntas:

1. Por que as peas em material cermico no apresentam geralmente boa tolerncia dimensional? Qual o processo que apresenta menores tolerncias?

2. Quais as diferenas entre as peas em material cermico logo depois de moldadas, depois de secas e depois de cozidas?

3. Como possvel melhorar as tolerncias dimensionais de uma pea feita em material cermico?

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15. Placas de vidro

Placas de vidro podem ser obtidas por processos especficos de trefilao e laminao.Material deve ser modelado na passagem do estado fundido para o estado amorfo.

16. Tubos de vidro

Obtidos por processo similar a extruso com utilizao de mandril necessrio injetar ar no interior do tubo recm conformado para evitar que ele se feche.

Mesmo processo pode ser utilizado para obteno de barras de vidro

17. Fibras de vidro

Obtidas pelo mesmo processo de trefilao de chapas, porm restritas a pequenas dimenses (podem chegar a dimetros de 2 m).

Velocidades de trefilao de at 500m/s.Fibras curtas so utilizadas como material isolante trmico e eltrico.Tambm utilizado para fabricao de fibra ptica.

18. Moldagem por sopro (vidro)

Processo com similaridades com o processo de moldagem por sopro de polmeros.Obteno de peas ocas e garrafas.Geralmente aplica-se ao molde leos ou emulses que previnem o emperramento da pea na

matriz.

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19. Conformao (vidro)

Similar ao processo de forjamento de metais

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20. Fundio por centrifugao (vidro)

Similar fundio por centrifugao de metais

21. Aumento da resistncia de placas de vidro

Tmpera trmica: processo similar tmpera de metais mas com diferentes caractersticas micro-estruturais (induo de tenses residuais pela diferena de velocidade de contrao)

Tmpera qumica: Adio de nitratos ou sulfatos que induzem tenses residuais de compresso na superfcie das placas

Vidro laminado: combinao de lminas de vidro e materiais plsticos

Perguntas:1. Quais so os produtos dos processos de trefilao e de moldagem por sopro de vidros?

2. Quais so os processos de melhoria da resistncia de placas de vidro? Explique o motivo do aumento da resistncia.

REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS

- Kalpakjian, S., Manufacturing Engineering & Tecnology, 4th ed, Addison Wesley, 2000

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