Tecnológico Nacional De México

Instituto Tecnológico De Celaya

Dpto. Ing. Mecánica

Ingeniería De Los Materiales No Metálicos

´´Procesamiento de los materiales

cerámicos polimericos ¨

Equipo 2:

García Nito José Manuel

García Figueroa Mario Alberto

Gámez Paramo Roberto David

Asesor:

M.C. Ángel Guerrero Navarrete

Celaya, Gto. 1 de abril 2020

Objetivo

El objetivo de este ensayo consiste en conocer el procesamiento y preparación de

los materiales cerámicos poliméricos, compositos y metalurgia de polvos y al igual

que conocer los procesos de algunos tipos de moldeo. Para ello se ha realizado

un razonamiento teórico previo y se ha desarrollado una estrategia conceptual que

han discutido los resultados obtenidos.

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Introduccion

Una clasificación de los métodos de elaboración puede basarse en : el tipo de

reacción la dimensionalidad del material resultante el estado termodinámico el

estado cristalino la fuerza impulsora de la reacción y los mecánismos de

cristalización y difusión Arbitrariamente, desarrollaremos en este tema los

siguientes puntos: reacciones en estado sólido, métodos de temperatura baja y

alta, y, finalmente, métodos de presión alta y baja

El proceso de fabricación industrial de los materiales cerámicos ha evolucionado

notablemente en los últimos años y contempla las siguientes etapas, que en la

mayor parte de los casos están automatizadas y, en muchos casos, robotizadas:

Extracción de arcillas:La extracción de arcillas se realiza en canteras y bajo

estrictos controles de seguridad y respeto medioambiental. Una vez explotadas las

canteras, estas se regeneran para diferentes usos, preferentemente agrícolas.

Desmenuzado, mezcla y molienda

La preparación de la materia prima utilizada en la elaboración de los materiales

cerámicos consiste en un desmenuzado previo a la entrada en la planta y en una

molienda en la planta

Y otros puntos que se verán mas a fondo en la siguiente información creada.

Antes de comenzar con el presente trabajo, consideramos que; es de suma

importancia entender algunos conceptos básicos para que de esta forma, el ya

previamente mencionado tema se comprenda de una mejor manera, dejando así

un aprendizaje para los lectores y para nosotros, que somos los que estamos

elaborando el trabajo que usted está leyendo, como mencionamos previamente, el

trabajo se trata o habla acerca de una investigación bibliográfica referente a el

procesamiento y preparación de los materiales cerámicos poliméricos,

compositos y metalurgia de polvos, pero; ¿Qué es un proceso?.

Un proceso es una secuencia de pasos dispuesta con

algún tipo de lógica que, se enfoca en lograr algún

resultado específico. Los procesos son mecanismos de

comportamiento que diseñan los hombres para mejorar

la productividad de algo, para establecer un orden o

eliminar algún tipo de problema. Esto quiere decir que,

un proceso sin duda es una serie de pasos elaborados

lógicamente por el humano, y el mismo se enfoca en

lograr o cumplir con una función o un resultado, los

procesos se utilizan en nuestra vida cotidiana en una

manera muy común.

Una vez habiendo definido un proceso y su importancia en la vida cotidiana y en el

mundo actual, hay otra definición de suma importancia para el trabajo, dicha

palabra es “preparación”. Una preparación es aquello que se hace antes de

disponer de algo, es decir, lo que se deja listo para su uso posiblemente inmediato

o prolongado, todo depender de la situación.

Preparación: Una preparación es aquello que se hace antes de disponer de algo,

es decir, lo que se deja listo para su uso posiblemente inmediato o prolongado,

todo depender de la situación. Es decir, es algo que se hace desde un tiempo

antes para después poder disponer del mismo.

En trabajos anteriores, se dio a la tarea de definir distintos materiales tales como

los polímeros los cerámicos, los compositos, etc. el día de hoy hablaremos de su

procesamiento y preparación de dichos materiales previamente mencionados, una

vez habiendo comprendido las definiciones que se señalaron anteriormente, nos

daremos a la tarea de cubrir de manera plena y eficaz los conceptos del mismo,

comencemos.

Antes de comenzar con las definiciones, es importante conocer una

definición mas, cuya es el procesamiento de fabricación industrial; El proceso

industrial, o también llamado procesos de fabricación. Es todo aquel conjunto de

formas y pasos que se dan para transformar la materia prima en un producto final.

Un proceso industrial o de fabricación puede sr el maíz, y posteriormente

convertirlo en tortillas, o la harina y convertir a la misma en pan.

Procesamiento y preparación de los materiales cerámicos.

¿Qué es un material cerámico? Un material cerámico es aquel constituido

por sólidos inorgánicos metálicos o no metálicos que ha sido fabricado mediante

tratamiento térmico. Las cerámicas tradicionales están compuestas de arcilla, sin

embargo, en la actualidad existen numerosos materiales cerámicos de diferente

composición.

En la época actual, la mayoría de procesos y preparaciones que mencionare están

siendo elaboradas en estos momentos por robots o automatizadas hasta ciertos

puntos, esto con la intención de claramente las empresas generar más ganancia

por sus productos al no tener que pagar un sueldo, y además poder entregar un

producto mejor terminado y hecho, ya que los robots al momento de preparar un

material seleccionan las cantidades con una exactitud tremenda, y por ende, hace

que el producto sea de una mayor calidad.

Extracción de arcillas: Este proceso se realiza en canteras, una cantera es una explotación minera, generalmente a cielo abierto, en la que se obtienen rocas industriales, ornamentales o áridos. En estas canteras, el control de seguridad es demasiado exigente, y con un respeto al medioambiente bastante bueno; La selección y extracción de la arcilla son procedimientos esenciales para los artesanos alfareros, ya que de esto depende la posterior creación de las piezas. Una arcilla con impurezas por su mal manejo, entorpece una pieza de buena calidad. La extracción de la arcilla generalmente se efectúa a cielo abierto, utilizando medios mecánicos convencionales (retroexcavador, buldócer).

Para una extracción adecuada, se debe tener en cuenta la topografía del terreno, límites del mismo, características físicas y mecánicas de la arcilla, dimensiones de los frentes y taludes de trabajo y vigencia de las licencias de explotación.

En la planta o industria, la preparación de la arcilla se realiza en lechos de

homogeneización y dura de 10 a 12 meses.

Posteriormente, en este proceso de fabricación siguen las siguientes etapas:

Desmenuzado, mezcla y molienda

Amasado

Moldeo

Cortado y apilado

Secado y cocción

Empaquetado y almacenamiento.

Proceso de la cerámica por aglomeración de partículas

La mayoría de los cerámicos en la actualidad ya sean tradicionales o técnicos, son hechos o manufacturados empleando étnicas de compactación para polvos o partículas cuyas se calientan a unas temperaturas muy elevadas para así lograr que las partículas se enlacen, Las etapas básicas para el procesado de cerámicos por aglomeración de partículas son:

Preparación del material. Moldeado o colada; Tratamiento térmico del secado y orneado por calentamiento de la pieza de

cerámica a temperaturas suficientemente altas para mantener las partículas enlazadas.

Los productos cerámicos fabricados por aglomeración de partículas pueden ser

conformados mediante varios métodos den condiciones secas plásticas o liquidas

Los procesos de conformado en frio son predominantes en la industria cerámica,

pero los procesos de moldeado en caliente también se usan con frecuencia.

Algunas técnicas de conformado son:

Técnica Producto

Vaciado deslizante Jarrones

Prensado Cerámicas de piso

Torneado manual y ligero Vasijas y platos.

Prensado en seco Productos refractarios

Compactación isostática Ladrillos

Extrusión Tuberías

Procesamiento y preparación de los materiales poliméricos.

Extrusión: La extrusión es un proceso continuo, en el cual los productos

acabados se obtienen forzando material fundido a través de una herramienta de

conformación (hilera, cabezal de extrusión, orificio). Cabe mencionar que el

material que se usa en este proceso debe de ser un material con alta viscosidad.

Los principales métodos de extrusión incluyen la formación en frío, el tratamiento

térmico y el método de “extrusión en caliente” (moldeo). Sin embargo, este método

es de gran popularidad ya que es barato y fiable, está de más mencionar que, las

materias primas que se usan en este método o proceso se calientan debido al

calor de la fricción que se libera al momento de que pasa el polímero por la

máquina.

Moldeo por inyección: Es un proceso semicontinuo en el que se le inyecta a la

maquina un polímero fundido en un

molde con unas condiciones de

presión y temperatura a través de un

pequeño agujero u orificio llamado

compuerta, al llegar al molde, el

polímero se solidifica comenzando a

cristalizar en polímeros

semicristalinos. Al finalizar, la pieza

se puede sacar a abrir el molde y

sacarla.

Moldeo por soplado: El moldeo por soplado es un proceso en el que se utiliza

la presión del aire para expandir el plástico en la cavidad de un molde. Este

proceso se utiliza en la fabricación de piezas plásticas huecas con paredes

delgadas y de una sola pieza, tales como botellas y recipientes.

El proceso se lleva a cabo en dos pasos: primero, se fabrica un tubo a partir de

plástico fundido, denominado preforma, y segundo, se inyecta aire a presión

en el tubo para conseguir la forma deseada.

Moldeo rotacional: Cabe señalar que es un proceso simple y eficiente ya que

este moldeo consta de una maquina simple mecánica, consta de dos ejes

cruzados, de giro sincronizado mecánicamente, en el segundo de los cuales van

montados los moldes. Las velocidades de rotación son bajas, en contraste con el

centrifugado, de modo que no se generen fuerzas centrífugas que crearían

espesores de pared desiguales en las zonas de mayor radio, este proceso se utiliza

para la fabricación de piezas látex vulcanizables por el calor, también se usa

actualmente para los plastisoles y los termoplásticos en polvo.

Es importante mencionar que este proceso permite obtener piezas huecas con

poco material y buena estabilidad.

Termo formado: Es un proceso que consiste en calentar una plancha o una

lámina de un termoplástico semielaborado y al reblandecerse puede adaptar a la

forma de un molde por diferentes acciones ya sea presión o un contra molde.

Este proceso permite en muchas ocasiones producir básicamente los mismos

productos que la inyección. En ciertas aplicaciones resulta más económico, pero

en otras aplicaciones no resulta económico, de hecho, hasta caro.

Procesamiento y preparación de los materiales compuestos.

Los materiales compuestos de matriz polimérica son más ligeros que las materias

primas tradicionales (aceros e incluso aluminios), pueden ofrecer propiedades

mecánicas superiores y excelente resistencia al medio en el que debe realizar su

función. El proceso de diseño y fabricación de productos con materiales

compuestos consta de cinco etapas que requieren conocer con detalle las

propiedades de las materias primas y las particularidades del proceso de

fabricación seleccionado.

Considerar dónde está el valor añadido del nuevo producto: resistencia mecánica,

química, peso, precio, diseño, etc. Es fundamental definir el valor añadido del

nuevo producto antes de abordar la siguiente etapa.

Diseño conceptual: conociendo las propiedades de las diferentes materias primas

disponibles y las formas que pueden lograrse con los procesos de transformación

existentes, deberá realizarse un diseño conceptual basado en la posibilidad de

fabricación del mismo.

Diseño de detalle: es el momento de considerar todas las especificaciones del

producto y llegar a un diseño concreto, con tamaños y espesores determinados y

con componentes perfectamente identificados.

Desarrollo de útiles de fabricación: en función del proceso de transformación

seleccionado será necesario diseñar unos útiles concretos. En ciertos casos

también es posible reproducir numéricamente el proceso de transformación, por

ejemplo, simulando cómo la resina va a fluir por la cavidad del molde impregnando

el refuerzo, lo que permite el diseño óptimo de este último (figura 2).

Validación: la última etapa consiste en la validación de las primeras piezas

obtenidas, asegurando el cumplimiento de las especificaciones para las que

fueron diseñadas.

Abordar con garantía cada una de las cinco etapas anteriores son requisito

indispensable para el desarrollo de un nuevo producto fabricado con materiales

compuestos que disfrute de éxito en el mercado.

Procesos de fabricación en molde abierto.

Moldeo por colocación manual.

El hand lay-up o moldeo por colocación manual es denominado así debido a las

bajas o nulas presiones que necesita. Es muy utilizado en la industria

aeroespacial debido a su gran flexibilidad.

Se trata de un proceso muy lento, con más de 50 etapas individuales. La etapa de

colocación manual de las láminas consume en torno a la mitad del tiempo total del

proceso.

Los posibles defectos que pueden presentar las piezas fabricadas mediante este

método son: arrugas en la superficie, burbujas de aire atrapadas, poros y

picaduras, cuarteado y grietas, mala adherencia al molde, áreas pegajosas y

afloramiento de fibras.

Filament Winding.

El bobinado o filament winding es un proceso de fabricación en el que se

enrollan refuerzos continuos a grandes velocidades y de forma precisa sobre un mandril que rota en torno a su eje de giro. Las velocidades de trabajo se encuentran entre los 90 - 100 m/min para fibras de vidrio y entre los 15 - 30 m/min para fibras de carbono y aramida. Mediante este proceso se pueden alcanzar volúmenes de fibra de hasta un 75%, siendo posible controlar el contenido de resina. No obstante, es necesario que la pieza sea de revolución y sin curvaturas entrantes. La forma de la pieza debe permitir la extracción del mandril. Existen tres modelos de bobinado:

Bobinado helicoidal: el movimiento de rotación del mandril se combina con el movimiento de traslación longitudinal del cabezal de impregnación.

Bobinado circunferencial: se trata de una variante del bobinado helicoidal, pero con un ángulo de enrollado de 90º.

Bobinado polar o plano: tanto el movimiento de rotación como el de traslación longitudinal es realizado por el mandril, permaneciendo fijo el cabezal de impregnación.

Este proceso se utiliza para producir cilindros huecos de alta resistencia. La fibra es proporcionada a través de un baño de resina y después es bobinada sobre un cilindro apropiado. Cuando han sido aplicadas suficientes capas, el cilindro (mandril) se cura en un horno. Por último, la pieza moldeada es separada del mandril.

Las aplicaciones a este proceso incluyen tanques químicos y de almacenamiento de combustibles, recipientes a presión y cubiertas de motores de cohetes.

Los modelos del proceso proporcionan la siguiente información en función de la posición y del tiempo:

Temperatura en el interior del material compuesto y del mandril.

Grado de curado en el interior del material compuesto.

Viscosidad en el interior del material compuesto.

Posición de las fibras

Tensiones en el interior del material compuesto y en el mandril.

Nivel de porosidad en el interior del material compuesto.

Tiempo de curado.

Procesado en autoclave.

Este proceso se lleva a cabo en un autoclave de materiales compuestos y es utilizado para consolidar y curar componentes realizados con materiales compuestos poliméricos, mediante el uso de temperatura y presión.

Las variables de las que depende principalmente este procesado son la temperatura y la presión aplicadas, y vienen definidas por el tipo de material a procesar:

En materiales termoestables son necesarias altas temperaturas para reducir la viscosidad del polímero e iniciar la reacción química de curado. Estas condiciones están en el rango de 175ºC y 600 KPa (poliamidas, PMR-15) pero pueden llegar en ocasiones a rangos de 300-400ºC y 1MPa (PEEK, PEI).

En materiales termoplásticos los requerimientos de temperatura no son los mismos que en termoestables, ya que no hay reacción química que activar para conseguir el curado.

El uso de presión en el proceso es necesario para mantener en todo momento las láminas juntas, y eliminar posibles defectos que pudieran formarse (poros, des laminaciones).

La mayor ventaja del conformado en autoclave es la gran flexibilidad para procesar distintas familias de materiales. De hecho, cualquier material polimérico puede ser procesado, siempre y cuando su ciclo de cura se encuentre dentro de las limitaciones de temperatura y presión del autoclave.

Procesos de fabricación en molde cerrado.

SMC (Sheet moulding compounds).

El SMC o Sheet Moulding Compounds consiste en el moldeo de una resina

termoestable reforzada generalmente con fibra de vidrio en forma de hilos

cortados o continuos, obteniendo la pieza final a través de polimerización de la

resina por aplicación de presión y temperatura.

Este método de fabricación posee una etapa preliminar en la que se crea el pre

impregnado que después se utilizará para realizar la pieza final deseada. Este pre-

proceso se basa en utilizar mechas de fibra de vidrio en cordones continuos que

se cortan en pedazos (de unos 5cm) sobre una capa de relleno de resina

transportada sobre una película de polietileno. Posteriormente, una vez la capa

inferior tiene todas las fibras distribuidas se coloca otra capa de relleno de resina

sobre la primera formando un sándwich. Este sándwich se compacta y enrolla en

rodillos de embalaje calibrados. Los rollos de pre impregnado se almacenarán

para dejar que la fibra se asiente con la matriz termoestable. Las fibras de vidrio

pueden presentarse no sólo como fibras cortadas, sino también hay casos en los

que se utilizan hilos continuos o como mezcla de ambos (hilos continuos y fibras

cortadas), en este último caso se obtendrían las mejores propiedades mecánicas.

Finalmente, los rollos de material compuesto se llevan a una prensa, donde se

cortan con la configuración adecuada para la pieza a obtener y se colocan en un

ajustado molde metálico calentado. Posteriormente la prensa hidráulica se cierra y

el SMC fluye uniformemente bajo presión por todo el molde formando el producto

final.

Las características principales son:

Buena estabilidad dimensional.

Excelente acabado superficial por ambas caras.

Buenas propiedades de resistencia mecánica.

Posibilidad de obtener geometrías complejas.

Alta capacidad de automatización.

Es un proceso, que, por su elevada capacidad de automatización, se utiliza

principalmente en producción de grandes series, siendo el automóvil su principal

sector (capotas, paneles delanteros...). Este fenómeno hace que el SMC sea

actualmente el método más utilizado en la fabricación de materiales compuestos

con resinas termoestables.

Inyección.

La infiltración de materiales compuestos por inyección, utiliza la misma tecnología

que el moldeo por inyección de plásticos tradicional. Pero a diferencia de introducir

en el molde únicamente un polímero (ya sea termoplástico o termoestable), se

introduce el polímero más un refuerzo.

Las fibras más utilizadas son de vidrio, carbono y aramida. Estos refuerzos afectan

notablemente a las propiedades mecánicas del material final. Pero por otro lado

presentan algunos inconvenientes como:

Dificultad para controlar el posicionamiento de las fibras en la pieza.

Las fibras pueden reducir notablemente su longitud por rotura con el tornillo sin fin

que alimenta el proceso.

Pultrusión.

Se trata de un proceso automático muy versátil mediante el que se

obtienen perfiles de sección constante. Se utiliza una fibra embebida en una

resina termoestable, la cual reacciona cuando se aplica calor. Se tira del material

(pull) para evitar roturas y des alineamiento de fibras. Mediante este proceso se

puede producir cualquier sección compleja siempre que su espesor sea constante.

Además, debido a la precisión de la superficie del molde se obtienen acabados de

alta calidad. No obstante, la velocidad del proceso es relativamente baja (3 m/min)

comparada con la velocidad de extrusión (30 m/min). Además, resulta muy

complicado orientar las fibras en ángulos óptimos.

Descripción del proceso:

El proceso de pultrusión consta de varias etapas:

Las fibras de refuerzo se presentan en forma de bobinas o rollos para

favorecer el flujo continuo del material.

Se colocan en carretes sobre ejes con rodamientos especiales para

mantener constante la tensión del hilo al ser devanado.

Cuando las fibras se dirigen hacia el sistema de impregnación se hacen

pasar por unas placas de alineamiento para evitar torsiones, nudos o daños

en los refuerzos.

La clave de todo el proceso de pultrusión es el molde. Debe alinear las

fibras y comprimirlas hasta la fracción en volumen deseada, asegurando el

curado del material en un tiempo relativamente corto.

Alrededor del molde se colocan placas calefactoras para provocar el

calentamiento de la pieza y favorecer la reacción de polimerización de la

resina. El parámetro de control más importante es la temperatura interior

del molde, que oscila entre los 100ºC y 150ºC.

En el mecanismo de tracción debe existir una distancia de al menos 3

metros entre éste y la salida para asegurar el correcto enfriamiento del perfil

mediante convección natural o forzada (por chorro de agua o aire).

RTM (Resin Transfer Moulding).

Se trata de un proceso de fabricación en molde cerrado a baja presión. Puede

resumirse en cinco etapas:

1. Se coloca el tejido de fibras secas en el molde y éste es cerrado.

2. Se inyecta la resina en el molde mediante una bomba.

3. Se sella la entrada de resina y la salida de aire.

4. Se aplica calor (curado)

5. Tras un período de enfriamiento se abre el molde y se retira la pieza

Debido a la posibilidad de moldear las fibras en seco antes de la inyección de la

resina, se consigue una mejor orientación de las fibras, aumentando las

propiedades mecánicas del material.

Metalurgia de polvos.

La pulvimetalurgia o metalurgia de polvos es un proceso de fabricación de objetos

metálicos que, partiendo de polvos finos y tras su compactación para darles una

forma determinada, se calientan en una atmósfera controlada para la obtención de

la pieza.

Este proceso es adecuado para la fabricación de grandes series de piezas

pequeñas de gran precisión, para materiales o mezclas poco comunes y para

controlar el grado de porosidad o permeabilidad. Algunos productos típicos

son rodamientos, árboles de levas, herramientas de corte, segmentos de pistones,

guías de válvulas, filtros, etc.

Fases del proceso.

Obtención de los polvos.

Generalmente se realiza de metales puros,

principalmente hierro, cobre, estaño, aluminio, níquel y titanio, aleaciones

como latones, bronces, aceros y aceros inoxidables o polvos pre-aleados.

Procesos típicos son:

Atomización en estado líquido: El metal fundido se vierte a través de un

embudo refractario en una cámara de atomización, haciéndole pasar a

través de chorros de agua pulverizada.

Atomización con electrodo fundible (electrólisis): Se colocan barras o

láminas como ánodos en un tanque que contiene un electrolito. Se aplica

corriente y tras 48 horas se obtiene en los cátodos un depósito de polvo de

aproximadamente 2mm. Se retiran los cátodos y se rascan los polvos

electrolíticos.

Reducción de óxidos metálicos: Se reducen los óxidos metálicos a polvos

metálicos poniéndolos en contacto con el gas reductor a una temperatura

inferior a la de fusión.

Pulverización mecánica: Útil en metales frágiles. Se muele el metal o se

lima y se lleva a través de un gas, separándose el metal del gas en una

corriente turbulenta dentro de un separador ciclónico.

Condensación de vapores metálicos: Aplicable en metales que pueden

hervir condensando el vapor en forma de polvo (magnesio, cadmio y zinc).

Dosificación y mezcla.

Generalmente, para obtener las características requeridas será necesario mezclar

polvos de tamaños y composiciones diferentes. Igualmente se puede añadir

aditivos que actúen como lubricantes durante el compactado o aglutinantes que

incrementen la resistencia del compactado podrido.

Debido a la elevada relación área superficial/volumen esto quiere decir que cuanto

más dividido esté el polvo, más área de exposición al medio ambiente posee este.

La mayoría de los polvos metálicos tienden a reaccionar con el oxígeno del

ambiente generando así una flama en la mayoría de los casos, además de otros

como el magnesio que es explosivo, por lo que deberán manejarse con

precaución, y para contenerlos (los polvos) se utilizan normalmente cuartos de

ambientes controlados.

Compactación en frío.

El polvo suelto se comprime mediante prensas mecánicas o hidráulicas en una

matriz, resultando una forma que se conoce como pieza en verde o compactado

crudo. Las prensas más utilizadas son uniaxiales, en la que la presión se aplica al

polvo en una sola dirección. Mediante compactación uniaxial pueden obtenerse

piezas en verde con dimensiones y acabados precisos, obteniéndose una alta

productividad en la industria mediante esta técnica. Un inconveniente de la

compactación uniaxial es la baja relación longitud/diámetro que puede obtenerse

en las piezas debido al gradiente de densidad que se produce entre el centro de la

pieza y las zonas más próximas al punzón. Para obtener un compacto con mayor

densidad se emplean prensas de doble émbolo.

Variantes: Prensado isostático en frío (Cold Isostatic Pressing, CIP). Es un método

de compactación que se realiza encerrando herméticamente el polvo en moldes

elásticos típicamente de goma, látex o PVC, aplicándoles presión hidrostática

mediante un fluido que puede ser agua o aceite. Las piezas en verde obtenidas

por este sistema tienen propiedades uniformes e isótropas. Una de las principales

ventajas de este método de compactación es la alta relación longitud/diámetro que

puede obtenerse en las piezas con respecto a la compactación uniaxial. Es un

método muy utilizado para la compactación de piezas cerámicas.

Sinterizado.

Consiste en el calentamiento en horno de mufla con atmósfera controlada a una temperatura en torno al 75 % de la de fusión. En general, los hornos son continuos con tres cámaras:

En la cámara de purga se consume el aire y se volatilizan los lubricantes y aglutinantes al tiempo que se calienta lentamente el compactado.

En la cámara de alta temperatura se produce la unión de las partículas de compactado por difusión en estado sólido.

En la cámara de enfriamiento se hace descender la temperatura del producto ya sinterizado.

En todo el proceso, es fundamental mantener una atmósfera controlada para evitar la rápida oxidación de las pequeñas partículas metálicas al elevarse las temperaturas en presencia de oxígeno. Para ello, se emplean atmósferas reductoras basadas en hidrógeno, amoníaco disociado y nitrógeno.

Variantes: Prensado isostático en caliente (Hot Isostatic Pressing', HIP). La compactación y el sinterizado se realizan en una única etapa encerrando herméticamente el polvo en un recipiente flexible y exponiéndolo seguidamente a alta temperatura y presión. Los productos obtenidos por este sistema tienen propiedades uniformes e isótropas. Pueden obtenerse valores elevados de densidad en las piezas debido a la baja porosidad residual que queda en las piezas tras el proceso, con valores en muchos casos superiores al 99 % de la densidad teórica del material completamente denso (sin porosidad).

Por otro lado, también es posible, cuando desee realizarse algún mecanizado, realizar un pre sinterizado del compactado de forma que pueda manipularse y mecanizarse sin dificultad. Tras el sinterizado definitivo, el mecanizado posterior puede minimizarse e incluso eliminarse.

Si el sinterizado se efectúa durante un tiempo prolongado puede eliminarse los poros y el material se hace más denso. La velocidad de sinterizado depende de la Temperatura, energía de activación, coeficiente de difusión, tamaño de las partículas originales.

Operaciones de acabado.

Acuñado: Prensado posterior al sinterizado para reducir las tolerancias

dimensionales de la pieza y obtener un mejor acabado superficial. Si la

deformación plástica es masiva, se suele hablar de forja pulvimetalúrgica.

Impregnación: Para penetrar en la red porosa del material, bien con aceite,

caso de los cojinetes, o bien con metal fundido cuando no se desee que el

material sea poroso.

Otras convencionales son:

Tratamientos térmicos y superficiales y mecanizado.

Referencias.

Jiménez, D. (2017, octubre). Inyección o termoformado. Recuperado 30 marzo,

2020, de http://www.plastico.com/temas/Inyeccion-o-termoformado+122421

Aristegui Maquinaria. (2020, 20 enero). Método de extrusión su proceso y

aplicación. Recuperado 30 marzo, 2020, de https://www.aristegui.info/metodo-de-

extrusion-su-proceso-y-aplicacion/

Amezcua, R. (s.f.). ¿Qué es la inyección de plásticos? Recuperado 30 marzo,

2020, de http://ppi.com.mx/Servicios/que-es-la-inyeccion-de-plasticos.html

Procesamiento de Cerámicas. (s.f.). Recuperado 30 marzo, 2020, de

https://sites.google.com/site/materialesceramicoseq6/procesamiento-de-cermicas

Canales Sectoriales Interempresas. (1997, 1 marzo). El moldeo rotacional, simple

y eficiente. Recuperado 30 marzo, 2020, de

https://www.interempresas.net/Plastico/Articulos/4822-El-moldeo-rotacional-

simple-y-eficiente.html

Soluciones Globales y Gestión de Compras S. L. (s.f.). Producir componentes por

moldeo por soplado con una gran versatilidad. Recuperado 30 marzo, 2020, de

https://www.gestiondecompras.com/es/productos/piezas-plasticas/moldeo-por-

soplado

A. Miravete (2003). Materiales compuestos (Vol. 1). Editorial Reverte. ISBN 84-

9213-497-6.

A. Miravete (2003). Materiales compuestos (Vol. 2). Editorial Reverte. ISBN 84-

9213-497-6.

Gutowski, Timothy George Peter (1997). Advanced composites manufacturing. Ed.

John Wiley & Sons. ISBN 04-7115-301-X.

Díaz Santos, Manuel (1992). Fabricación y mecanizado de materiales

compuestos. EUIT Aeronáutica, Sección publicaciones.

Pulvimetalurgia. (2019, 20 septiembre). Recuperado 30 marzo, 2020, de

https://es.wikipedia.org/wiki/Pulvimetalurgia

Conclusion

En conclusión aprendimos como es que se lleva acabo un procesamiento y preparación de los

materiales, cual es el proceso de la extracción de las arcillas, cuales son las etapas de su proceso

de fabricación, como lo es la mezcla, amasado, moldeo, cortado y apilado, entre otras, y aprendimos

el proceso de los diferentes moldeos, como el moldeo por inyección, moldeo por soplado, moldeo

rotacional.

Procesamiento de

materiales cerámicos

poliméricos

Nombre de los integrantes:

García Nito José Manuel

García Figueroa Mario Alberto

Gámez Paramo Roberto David

El objetivo de este ensayo consiste en conocer el procesamiento y

preparación de los materiales cerámicos poliméricos, compositos y

metalurgia de polvos y al igual que conocer los procesos de

algunos tipos de moldeo. Para ello se ha realizado un

razonamiento teórico previo y se ha desarrollado una estrategia

conceptual que han discutido los resultados obtenidos.

Introducción

Una clasificación de los métodos de elaboración puede basarse en : el tipo de reacción la dimensionalidad del material resultante el estado termodinámico el estado cristalino la fuerza impulsora de la reacción y los mecanismos de cristalización y difusión Arbitrariamente, desarrollaremos en este tema los siguientes puntos: reacciones en estado sólido, métodos de temperatura baja y alta, y, finalmente, métodos de presión alta y baja

El proceso de fabricación industrial de los materiales cerámicos ha evolucionado notablemente en los últimos años y contempla las siguientes etapas, que en la mayor parte de los casos están automatizadas y, en muchos casos, robotizadas:

¿Qué es un proceso?

Un proceso es una secuencia de pasos dispuesta con algún tipo de lógica que, se enfoca en lograr algún resultado específico. Los procesos son mecanismos de comportamiento que diseñan los hombres para mejorar la productividad de algo, para establecer un orden o eliminar algún tipo de problema. Esto quiere decir que, un proceso sin duda es una serie de pasos elaborados lógicamente por el humano, y el mismo se enfoca en lograr o cumplir con una función o un resultado, los procesos se utilizan en nuestra vida cotidiana en una manera muy común.

Procesamiento y preparación de los materiales cerámicos.

¿Qué es un material cerámico? Un material cerámico es aquel constituido por sólidos inorgánicos metálicos o no metálicos que ha sido fabricado mediante tratamiento térmico

En la época actual, la mayoría de procesos y preparaciones que mencionare están siendo elaboradas en estos momentos por robots o automatizadas hasta ciertos puntos, esto con la intención de claramente las empresas generar más ganancia por sus productos al no tener que pagar un sueldo, y además poder entregar un producto mejor terminado y hecho, ya que los robots al momento de preparar un material seleccionan las cantidades con una exactitud tremenda, y por ende, hace que el producto sea de una mayor calidad.

Extracción de arcillas:

Este proceso se realiza en canteras, una cantera es una explotación minera, generalmente a cielo abierto, en la que se obtienen rocas industriales, ornamentales o áridos.

Una arcilla con impurezas por su mal manejo, entorpece una pieza de buena calidad. La extracción de la arcilla generalmente se efectúa a cielo abierto, utilizando medios mecánicos convencionales (retroexcavador, buldócer).

Para una extracción adecuada, se debe tener en cuenta la topografía del terreno, límites del mismo, características físicas y mecánicas de la arcilla, dimensiones de los frentes y taludes de trabajo y vigencia de las licencias de explotación.

En la planta o industria, la preparación de la arcilla se

realiza en lechos de homogeneización y dura de 10 a

12 meses.

Posteriormente, en este proceso de fabricación siguen

las siguientes etapas:

Desmenuzado, mezcla y molienda

Amasado

Moldeo

Cortado y apilado

Secado y cocción

Empaquetado y almacenamiento.

Proceso de la cerámica por aglomeración de partículas

La mayoría de los cerámicos en la actualidad ya sean tradicionales o técnicos, son hechos o manufacturados empleando étnicas de compactación para polvos o partículas cuyas se calientan a unas temperaturas muy elevadas para así lograr que las partículas se enlacen.

Las etapas básicas para el procesado de cerámicos por aglomeración de partículas son:

Preparación del material.

Moldeado o colada;

Tratamiento térmico del secado y orneado por calentamiento de la pieza de cerámica a temperaturas suficientemente altas para mantener las partículas enlazadas.

Los productos cerámicos fabricados por aglomeración de partículas pueden ser conformados mediante varios métodos den condiciones secas plásticas o liquidas

Los procesos de conformado en frio son predominantes en la industria cerámica, pero los procesos de moldeado en caliente también se usan con frecuencia.

Algunas técnicas de conformado son:

Técnica Producto

Vaciado deslizante Jarrones

Prensado Cerámicas de piso

Torneado manual y ligero Vasijas y platos.

Prensado en seco Productos refractarios

Compactación isostática Ladrillos

Extrusión Tuberías

Procesamiento y preparación de los materiales poliméricos.

Extrusión: La extrusión es un proceso continuo, en el cual los productos acabados se obtienen forzando material fundido a través de una herramienta de conformación (hilera, cabezal de extrusión, orificio). Cabe mencionar que el material que se usa en este proceso debe de ser un material con alta viscosidad. Los principales métodos de extrusión incluyen la formación en frío, el tratamiento térmico y el método de “extrusión en caliente” (moldeo).

Moldeo por inyección:

Es un proceso semicontinuo en el que se le inyecta a la

maquina un polímero fundido en un molde con unas

condiciones de presión y temperatura a través de un

pequeño agujero u orificio llamado compuerta, al llegar

al molde, el polímero se solidifica comenzando a

cristalizar en polímeros semicristalinos. Al finalizar, la

pieza se puede sacar a abrir el molde y sacarla.

Moldeo por soplado: El moldeo por soplado es un proceso en el que se

utiliza la presión del aire para expandir el plástico en la

cavidad de un molde. Este proceso se utiliza en la

fabricación de piezas plásticas huecas con paredes

delgadas y de una sola pieza, tales como botellas y

recipientes.

El proceso se lleva a cabo en dos pasos: primero, se

fabrica un tubo a partir de plástico fundido, denominado

preforma, y segundo, se inyecta aire a presión en el

tubo para conseguir la forma deseada.

Moldeo rotacional: Cabe señalar que es un proceso simple y eficiente ya

que este moldeo consta de una maquina simple

mecánica, consta de dos ejes cruzados, de giro

sincronizado mecánicamente Las velocidades de

rotación son bajas, en contraste con el centrifugado, de

modo que no se generen fuerzas centrífugas

Es importante mencionar que este proceso permite

obtener piezas huecas con poco material y buena

estabilidad.

Termo formado: Es un proceso que consiste en calentar una plancha o

una lámina de un termoplástico semielaborado y al

reblandecerse puede adaptar a la forma de un molde

por diferentes acciones ya sea presión o un contra

molde.

En ciertas aplicaciones resulta más económico, pero en

otras aplicaciones no resulta económico, de hecho,

hasta caro.

Procesos de fabricación en molde abierto

Se trata de un proceso muy lento, con más de 50 etapas

individuales. La etapa de colocación manual de las

láminas consume en torno a la mitad del tiempo total

del proceso.

Los defectos que pueden presentar las piezas

fabricadas mediante este método son: arrugas en la

superficie, burbujas de aire atrapadas, poros, entre

otras.

Procesado en autoclave

Este proceso se lleva a cabo en un autoclave de materiales compuestos y es utilizado para consolidar y curar componentes realizados con materiales compuestos poliméricos, mediante el uso de temperatura y presión.

En materiales termoestables son necesarias altas temperaturas para reducir la viscosidad del polímero e iniciar la reacción química de curado. Estas condiciones están en el rango de 175ºC y 600 KPa (poliamidas, PMR-15) pero pueden llegar en ocasiones a rangos de 300-400ºC y 1MPa (PEEK, PEI).

En materiales termoplásticos los requerimientos de temperatura no son los mismos que en termoestables, ya que no hay reacción química que activar para conseguir el curado.

El uso de presión en el proceso es necesario para mantener en todo momento las láminas juntas, y eliminar posibles defectos que pudieran formarse (poros, des laminaciones).

La mayor ventaja del conformado en autoclave es la gran flexibilidad para procesar distintas familias de materiales.

Procesos de fabricación en molde cerrado

SMC (Sheet moulding compounds).

El SMC o Sheet Moulding Compounds consiste en el moldeo de una resina termoestable reforzada generalmente con fibra de vidrio en forma de hilos cortados o continuos.

Este método de fabricación posee una etapa preliminar en la que se crea el pre impregnado que después se utilizará para realizar la pieza final deseada. Este pre-proceso se basa en utilizar mechas de fibra de vidrio en cordones continuos que se cortan en pedazos (de unos 5cm) sobre una capa de relleno de resina transportada sobre una película de polietileno.

Las características principales son:

Buena estabilidad dimensional.

Excelente acabado superficial por ambas caras.

Buenas propiedades de resistencia mecánica.

Posibilidad de obtener geometrías complejas.

Alta capacidad de automatización.

Este fenómeno hace que el SMC sea

actualmente el método más utilizado en la

fabricación de materiales compuestos con

resinas termoestables.

Inyección

La infiltración de materiales compuestos por inyección, utiliza la misma tecnología que el moldeo por inyección de plásticos tradicional.

Las fibras más utilizadas son de vidrio, carbono y aramida. Estos refuerzos afectan notablemente a las propiedades mecánicas del material final. Pero por otro lado presentan algunos inconvenientes como:

Dificultad para controlar el posicionamiento de las fibras en la pieza.

Las fibras pueden reducir notablemente su longitud por rotura con el tornillo sin fin que alimenta el proceso.

Conclusión

En conclusión aprendimos como es que se lleva acabo un procesamiento y preparación de los materiales, cual es el proceso de la extracción de las arcillas, cuales son las etapas de su proceso de fabricación, como lo es la mezcla, amasado, moldeo, cortado y apilado, entre otras, y aprendimos el proceso de los diferentes moldeos, como el moldeo por inyección, moldeo por soplado, moldeo rotacional.