Procesamiento y Conformado de Materiales Cerámicos y Vidrios: Técnicas y Aplicaciones

Materiales Cerámicos: Composición, Propiedades y Procesos

Son generalmente una combinación de elementos metálicos y no metálicos, enlazados por enlaces covalentes o iónicos.

Generalmente son aislantes al calor, aislantes a la electricidad (no hay electrones libres en su capa), duros, frágiles, ligeros y resistentes a altas temperaturas.

Todo esto se debe a su composición, estructura y tipo de enlace.

Pulvimetalurgia

Se fragmenta la materia prima hasta reducirla a polvo. Podemos tener problemas de contaminación del polvo. Este se procesa durante (10-50 horas). Para la compactación, se usa el mezclado, donde se añaden aditivos con el fin de mejorar el proceso. Se suele añadir lubricante (reduce la fricción), aglutinantes (aumentan la resistencia en verde) y desfloculantes (mejoran el flujo). Con la compactación, las partículas quedan débilmente unidas formando el cuerpo en verde. Tipos de prensado: uniaxial, isostático frío y caliente. Con el proceso de sinterización obtenemos un sólido compacto mediante un tratamiento térmico. Consiste en un proceso de difusión en estado sólido, donde se forman micro-soldaduras entre las partículas y deformación del polvo.

Moldeo en Barbotina

Útil para conseguir piezas delgadas o de espesor constante. Es un proceso económico.

1. Mezcla de agua con polvo de arcilla = barbotina.
2. Colocación de la barbotina en un molde poroso (yeso).
3. Eliminar el exceso de barbotina (si es necesario).
4. Dejar secar el material.
5. Una vez alcanzada la resistencia necesaria, extraer el molde.
6. Calentar el material para conseguir las propiedades deseadas (secado y cocción).

Conformado por Extrusión

Se emplea en la fabricación de productos cerámicos de sección constante. Consiste en forzar el paso, mediante la aplicación de una presión, de la masa con una consistencia plástica (elevada viscosidad) a través de una matriz. Se obtiene un producto lineal con una sección transversal controlada, que luego se corta a la longitud requerida por el producto a obtener. Es un método de conformado continuo muy efectivo y eficiente, que usa un equipamiento simple.

Proceso de Fabricación de Vidrios

El vidrio se obtiene mediante una mezcla de arena de cuarzo, sosa y cal, que se funde en un horno a temperaturas muy altas. El resultado es una pasta vítrea que se somete en caliente a diversas técnicas de conformación según la forma que se quiera dar.

Conformación por Soplado Automático

Para fabricar piezas huecas.

El material vítreo entra en un molde hueco cuya superficie interior corresponde a la forma del objeto deseado. Una vez cerrado el molde, se inyecta aire comprimido en su interior para que el material se adapte a sus paredes. Tras enfriarse, se abre el molde y se extrae el objeto (botellas, frascos, ampollas, vasos...).

Conformado por Flotación sobre Estaño

El material fundido se vierte en un depósito que contiene estaño líquido. Al ser una lámina, esta es empujada por un sistema de rodillos hacia un horno de recocido, donde se enfría. Se utiliza para fabricar cristales planos y láminas de vidrio (3-18 mm).