Conformado a partir de
polvos
TEMA 9
TECNOLOGÍA DE MATERIALES
9.1 Generalidades
9.2 Obtención de polvos
9.3 Compactación
9.4 Otros métodos de conformado de cerámicas
9.5 Sinterización
9.6 Fabricación de composites de matriz metálica y cerámica
ÍNDICE
Conformado a partir de polvos
TECNOLOGÍA DE MATERIALES
9.1 Generalidades9.1 Generalidades
Método más normal de fabricación de productos cerámicos
También se utiliza prácticamente sin ninguna variación para el
conformado de materiales metálicos y algunos plásticos (teflón y las
poliimidas)
Método competitivo para:
Fabricar grandes series de piezas pequeñas de geometría no muy compleja
Metales y aleaciones refractarias
Aleaciones con insolubilidad de sus componentes
Conformado a partir de polvos
Obtención de polvos
Compactación bajo presión
Tratamiento térmico de
densificación (sinterización)
++ ++
TECNOLOGÍA DE MATERIALES
9.2 Obtención de polvos9.2 Obtención de polvos
Las características de los polvos de partida (pureza, forma, distribución de
tamaños, reactividad…) tiene un efecto importante en las porpiedades del
producto final.
Métodos de obtención de polvos:
Molienda
Atomización
Conformado a partir de polvos
TECNOLOGÍA DE MATERIALES
9.2 Obtención de polvos9.2 Obtención de polvos ATOMIZACIÓN
Conformado a partir de polvos
Polvos esféricos uniformesPolvos
Agua
Agente aglomerante
BARBOTINA
Polvo esférico (30-250μm)
METALES
TECNOLOGÍA DE MATERIALES
9.2 Obtención de polvos9.2 Obtención de polvos
Conformado a partir de polvos
Dado que estos polvos deben luego compactarse hasta lograr una
pieza prácticamente exenta de poros, la forma y distribuciónla forma y distribución de
tamaños del agregado pulvurulento son variables que deben
controlarse con la mayor precisión.
Interesan formas regulares y tamaños pequeños
(cerámicas técnicas tamaños menores de 1μ)
Para lograr el menor número de huecos internos mezcla de dos o
más granulometrías diferentes.
TECNOLOGÍA DE MATERIALES
9.2 Obtención de polvos9.2 Obtención de polvos
TRITURACIÓN Y MOLIENDA
Conformado a partir de polvos
TRITURADOS DE RODILLOS MOLINO DE
MARTILLOS
MOLINO DE BOLAS MOLINO DE
RODILLOS
TECNOLOGÍA DE MATERIALES
9.3 Compactación9.3 Compactación
CONFORMADO DE POLVOS:CONFORMADO DE POLVOS:
1. Introducción de los polvos en una matriz deseada (normalmente en
frío), junto con aditivos aglomerantes, plastificantes y lubricantes
2. Aplicación de una fuerte presión (grado de densificación requerido)
(Sinterización posterior)
Conformado a partir de polvos
TECNOLOGÍA DE MATERIALES
9.3 Compactación9.3 Compactación
Conformado a partir de polvos
PRENSADO UNIAXIAL
AUTOMATIZADO
6 a 100 veces por minuto
COMPACTACIÓN EN CALIENTE
TECNOLOGÍA DE MATERIALES
9.3 Compactación9.3 Compactación
Conformado a partir de polvos
PRENSADO ISOSTÁTICO
(en frío)
Moldes de goma
Presión aplicada mediante un fluido mayor uniformidad del producto final
PRENSADO ISOSTÁTICO
(en caliente)
Moldes de chapa metálica
Presión aplicada mediante un gas inerte
TECNOLOGÍA DE MATERIALES
9.3 Compactación9.3 Compactación
Conformado a partir de polvos
Densidad en Verde
A mayor presión mayor
densidad en verde
ρNi = 8,9g/cm3
TECNOLOGÍA DE MATERIALES
9.4 Otros métodos de conformado de cerámicas9.4 Otros métodos de conformado de cerámicas
Conformado a partir de polvos
COLAJECOLAJE
molde poroso
Suspensión de polvos cerámicos muy finos en agua
Piezas huecas: crisoles,
pequeños tubos, material
sanitario, figuras...
Tiempos largos
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9.4 Otros métodos de conformado de cerámicas9.4 Otros métodos de conformado de cerámicas
Conformado a partir de polvos
CONFORMADO PLÁSTICO DE PIEZAS CERÁMICASCONFORMADO PLÁSTICO DE PIEZAS CERÁMICAS
Secado de las arcillas o tratamientos
térmicos para eliminar aditivos.
MezclaMezcla de polvos cerámicos con aguaagua
(arcillas) u otros aditivosotros aditivos (20-50%) para formar
una masa conformable (Estos productos ya se
pueden prensar, extruir o inyectar)
Sinterización final para reducir la alta
porosidad interna.
TECNOLOGÍA DE MATERIALES
9.5 Sinterización9.5 Sinterización
Conformado a partir de polvos
Finalidad: producir la densificación del agregado de polvos después de la compactación, eliminando su porosidad interna y
formar enlaces fuertes entre sus partículas constituyentes.
Estos fenómenos tienen lugar expontáneamente cuando se calienta la pieza a temperaturas T~ 0,8Tf (K)
Siempre es el tratamiento final en cualquier método de conformado de polvos.
Se realiza en hornos de atmósfera controlada
TECNOLOGÍA DE MATERIALES
9.5 Sinterización9.5 Sinterización
Conformado a partir de polvos
TECNOLOGÍA DE MATERIALES
9.5 Sinterización9.5 Sinterización
Conformado a partir de polvos
A medida que aumenta la densidad
mejoran las propiedades mecánicas del material
(resistencia a tracción, alargamento, resistencia al
impacto...)
TECNOLOGÍA DE MATERIALES
9.5 Sinterización9.5 Sinterización
Conformado a partir de polvos
HORNO CONTINUO
TECNOLOGÍA DE MATERIALES
9.4 Otros métodos de conformado de cerámicas9.4 Otros métodos de conformado de cerámicas
Conformado a partir de polvos
VIDRIOSVIDRIOS
Líquidos
Admiten conformado por deformación plásticaAdmiten conformado por deformación plástica
Tª +-
Viscosidad+ -
T <Tg materiales rígidos y frágiles
Tg ~ 1017 Poises
Conformado plástico
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9.4 Otros métodos de conformado de cerámicas9.4 Otros métodos de conformado de cerámicas
Conformado a partir de polvos
VIDRIOSVIDRIOS
1013 Poisses Pto de recocido :
fluidez suficiente como para permitir la relajación de
tensiones
1014,5 Poisses Pto de deformación:
los movimientos estrucutrales en el material son tan lentos que aunque el
vidrio se enfríe por debajo de esta temperatura con rapidez no se introducen nuevas tensiones
residuales
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9.4 Otros métodos de 9.4 Otros métodos de conformado de cerámicasconformado de cerámicas
Conformado a partir de polvos
Moldeo por compresión Laminación
Láminas de vidrio flotado
Sopolado
VIDRIOSVIDRIOS
TECNOLOGÍA DE MATERIALES
9.6 Fabricación de composites de matriz metálica y cerámica9.6 Fabricación de composites de matriz metálica y cerámica
Conformado a partir de polvos
Conformado de polvos
Método más sencillo para fabricar tanto los materiales compuestos de matriz metálica como los de matriz cerámica reforzados con
partículas, fibras cortas o ‘whiskers’
En el caso de los compuestos de matriz metálica, también se pueden emplear todos los procesos de moldeo por fusión