Untitled 1

download Untitled 1

of 44

  • date post

    22-Nov-2015
  • Category

    Documents

  • view

    134
  • download

    5

Embed Size (px)

Transcript of Untitled 1

  • Compactacin Se usan varios mtodos para formar la mezcla de polvos en un compac-tado fresco de forma deseada. El proceso ms comn es el prensado fro, descrito ante-riormente y usado para alta produccin de piezas de carburo cementado, como insertos para herramientas de corte. Los troqueles que se usan en el prensado fro deben hacerse sobredimensionados para tomar en cuenta la contraccin durante el sinterizado. La con-traccin lineal puede ser de 20% o ms. Para alta produccin, los troqueles se hacen con revestimiento de WC-Co para reducir el desgaste, debido a la naturaleza abrasiva de las partculas de carburo. Para cantidades ms pequeas, se prensan grandes secciones planas y luego se cortan en piezas ms pequeas de tamao especfico.

    Se usan otros mtodos de compactacin para los productos de carburo cementado, entre los que se incluyen el prensado isosttico y el prensado caliente para piezas grandes, como troqueles para estirado y balines para molinos, y extrusin para secciones transversa-les largas, formas circulares, rectangulares u otras. Cada uno de estos procesos se describi ya sea en este captulo o en el anterior.

    Sinterizado Aunque es posible sinterizar WC y TiC sin un metal aglutinante, el material resultante poseer algo menos de 100% de la densidad real. La utilizacin de un aglutinante proporciona una estructura que virtualmente est libre de porosidad.

    El sinterizado de WC-Co implica el sinterizado en fase lquida (seccin 16.4.5). El proceso puede explicarse con el diagrama de fase binaria para estos constituyentes en la figura 17.11. En el diagrama se identifica el rango de composicin tpica para los productos comerciales de carburo cementado. Las temperaturas tpicas de sinterizado para WC-Co se encuentran entre 1 370 C a 1 425 C (2 500 F a 2 600 F), las cuales estn debajo del punto de fusin del cobalto, que es 1 495 C (2 716 F). Por consiguiente, el metal aglutinante puro no funde a la temperatura de sinterizado. Sin embargo, como muestra el diagrama de fase, el WC se disuelve en el Co en el estado slido. Durante el tratamiento por calor, el WC se disuelve gradualmente dentro de la fase gamma y su punto de fusin se reduce, de tal forma que finalmente el metal se funde. A medida que se forma la fase lquida, sta fluye y empapa las partculas de WC, y adems disuelve el slido. La presencia del metal fundido tambin sirve para remover gases de las regiones internas de la compactacin. Estos mecanismos se combinan para efectuar un rearreglo entre las partculas remanentes de WC, lo cual produce un empaquetamiento ms estrecho, y a su vez tambin una densificacin y una contraccin significativas de la masa del WC-Co. Posteriormente, durante el enfriado en el ciclo de sinterizado, el carburo disuelto se precipita y se deposita dentro de los cristales ya existentes, para formar una estructura consistente, la cual es empapada completamente por el aglutinante de Co.

    374 Captulo 17/Procesamiento de cermicas y cermets

    FIGURA 17.11 Diagrama de fase WC-Co. Fuente: [6].

    1800 3200

    2800

    2400

    2000

    1600

    1600

    1400

    1200

    1000

    0WC

    25 50Porcentaje en peso de cobalto

    75 100Co

    Tem

    pera

    tura

    , C

    Tem

    pera

    tura

    , F

    WC + lquido

    WC +

    Lquido

    + lquido

    Rango tpico de composicin de productos de carburo cementado

    1320C (2408F)

    www.FreeLibros.me

  • Operaciones secundarias Se requieren procesamientos subsecuentes despus del sinterizado para lograr un control dimensional adecuado de las piezas de carburo cementado. El esmerilado con ruedas abrasivas de diamante o de otro material muy duro es la operacin secundaria ms comn desempeada para este propsito. Otros procesos usados para formar los carburos cementados duros incluyen el maquinado con descarga elctrica y el maquinado ultrasnico, dos procesos de remocin de material no tradicionales que se analizan en el captulo 26.

    17.3.2 Otros cermets y compuestos de matriz cermica

    Adems de los carburos cementados, otros cermets se basan en xidos cermicos como el Al2O3 y MgO. El cromo es un aglutinante metlico comn que se usa en estos materiales compuestos. Las proporciones de cermica a metal cubren un rango ms amplio que el de los carburos cementados; en algunos casos el metal es el principal ingrediente. Estos cermets se transforman en productos tiles mediante los mismos mtodos de formado que se usan para los carburos cementados.

    La tecnologa comn de los compuestos en matriz cermica (seccin 9.3) incluye materiales cermicos (por ejemplo, Al2O3, BN, Si3N4 y vidrio) reforzados con fibras de carbono, SiC o Al2O3. Si las fibras son bigotillos (fibras que consisten en un monocristal), estos CMC pueden procesarse por mtodos particulados que se usan para las nuevas cermicas (seccin 17.2).

    17.4 CONSIDERACIONES PARA EL DISEO DE PRODUCTOS

    Si la aplicacin es correcta, los materiales cermicos tienen propiedades especiales que los hacen atractivos para los diseadores. Las siguientes recomendaciones para el diseo, recopiladas por Bralla [2] y otras fuentes, se aplican a los materiales cermicos tanto tra-dicionales como nuevos, aunque es ms probable que los diseadores encuentren oportu-nidades para los nuevos cermicos en productos de ingeniera. En general, estos mismos lineamientos se aplican para carburos cementados.

    Los materiales cermicos son varias veces ms fuertes a la compresin que a la tensin; los componentes deben disearse para soportar esfuerzos de compresin, mas no esfuerzos de traccin.

    Las cermicas son frgiles y casi no poseen ductilidad. Las piezas cermicas no deben usarse en aplicaciones que impliquen cargas de impacto o altos esfuerzos que puedan causar fractura.

    Aunque muchos procesos de formado de cermicos permiten formas complejas, es de-seable mantener formas simples por razones econmicas y tcnicas. Debe evitarse per-foraciones profundas, canales y muescas, as como grandes proyecciones en voladizo.

    Los bordes exteriores y las esquinas deben contener radios o chaflanes, y las esquinas inferiores deben ser redondeadas. Estos reglamentos se violan, por supuesto, en las aplicaciones para herramientas de corte, en los cuales los bordes cortantes deben ser agudos para que puedan funcionar. Los bordes de corte se fabrican frecuentemente con radios o chaflanes muy pequeos para protegerlos del desportillado microscpico que puede conducir a fallas.

    La contraccin de la pieza en el secado y cocimiento (para cermicas tradicionales), y en sinterizado (para cermicas nuevas) puede ser significativa y el diseador debe tomarla en cuenta para establecer dimensiones y tolerancias. Esto es principalmente un problema para los ingenieros de manufactura que deben determinar las tolerancias apropiadas para que las dimensiones finales estn dentro de las tolerancias especi-ficadas.

    Se debe evitar las roscas en las piezas cermicas. Son difciles de fabricar y no tienen la resistencia adecuada en el servicio despus de su fabricacin.

    Seccin 17.4/Consideraciones para el diseo de productos 375

    www.FreeLibros.me

  • REFERENCIAS

    376 Captulo 17/Procesamiento de cermicas y cermets

    [1] Bhowmick, A. K., Bradley Pulverizer Company, Allentown, Pa., personal communication, febrero, 1992.

    [2] Bralla, J. G. (editor-in-chief), Design for Manufacturing Han-dbook, 2a. ed. McGraw-Hill Book Co., Nueva York, 1999.

    [3] Hlavac, J., The Technology of Glass and Ceramics, Elsevier Scientific Publishing Co., Nueva York, 1983.

    [4] Kingery, W. D., Bowen, H. K. y Uhlmann, D. R., Introduction to Ceramics, 2a. ed., John Wiley & Sons, Inc., Nueva York, 1995.

    [5] Richerson, D. W., Modern Ceramic Engineering, 2a. ed., Mar-cel Dekker, Inc., Nueva York, 1992.

    [6] Schwarzkopf, P. y Kieffer, R., Cemented Carbides, The Mac-millan Co., Nueva York, 1960.

    [7] Singer, F. y Singer, S. S., Industrial Ceramics, Chemical Pu-blishing Co., Nueva York, 1963.

    [8] Somiya, S., editor, Advanced Technical Ceramics, Academic Press, Inc., San Diego, Calif., 1989.

    PREGUNTAS DE REPASO

    17.1. Cul es la diferencia entre las cermicas tradicionales y las nuevas cermicas desde el punto de vista de las materias primas?

    17.2. Mencione los pasos bsicos en la secuencia de procesamien-to de las cermicas tradicionales.

    17.3. Cul es la diferencia tcnica entre triturado y molienda en la preparacin de materias primas para las cermicas tradi-cionales?

    17.4. Describa el proceso de vaciado deslizante en el procesa-miento de las cermicas tradicionales.

    17.5. Mencione y describa brevemente algunos de los mtodos de formado plstico que se usan para formar los productos cermicos tradicionales.

    17.6. En qu consiste el proceso de torneado ligero?17.7. Cul es la diferencia entre el prensado seco y el prensado

    semiseco de las piezas de cermica tradicional?17.8. Qu le sucede a un material cermico cuando se sinteriza?17.9. Cul es el nombre del horno que se usa para cocer artcu-

    los cermicos?

    17.10. Qu es el glaseado en el procesamiento de cermicas tradi-cionales?

    17.11. Por qu es importante el secado en el procesamiento de las cermicas tradicionales, no requerido usualmente en el procesamiento de las nuevas cermicas?

    17.12. Por qu es ms importante la preparacin de las materias primas en el procesamiento de las nuevas cermicas que para las cermicas tradicionales?

    17.13. En qu consiste el proceso de secado por congelacin que se usa para fabricar ciertos polvos de las nuevas cermicas?

    17.14. Describa el proceso del bistur.17.15. El sinterizado en fase lquida se usa para compactados de

    WC-Co, aun cuando las temperaturas de sinterizado estn abajo del punto de fusin de WC y Co. Cmo es posible esto?

    17.16. Mencione algunas recomendaciones de diseo para piezas cermicas.