Técnicas de conformação de cerâmica

As técnicas de formação de cerâmica são formas de formar cerâmica, que são usadas para fazer louças diárias, de bules, a cerâmicas de engenharia, como peças de computadores. As técnicas de cerâmica incluem a roda do oleiro, o slipcasting e muitas outras.

Métodos para formar pós de matérias-primas cerâmicas em formas complexas são desejáveis ​​em muitas áreas da tecnologia. Por exemplo, esses métodos são necessários para a produção de peças estruturais avançadas de alta temperatura, como componentes de motores térmicos, recuperadores e similares a partir de pós de matérias-primas cerâmicas. As peças típicas produzidas com esta operação de produção incluem impulsores feitos de aço inoxidável, bronze, ferramentas de corte complexas, ferramentas de moldes de plástico e outras. Os materiais típicos utilizados são: madeira, metal, água, gesso, epóxi e STLs, sílica e zircônia.

Essa operação de produção é bem conhecida por fornecer ferramentas com estabilidade dimensional, qualidade da superfície, densidade e uniformidade. Por exemplo, no processo de fundição por deslizamento, a peça fundida é de alta concentração de matérias-primas com pouco aditivo, o que melhora a uniformidade. Além disso, o molde de gesso retira água do enxerto derramado para compactar e formar a fundição na superfície do molde. Isso forma um elenco denso.

Fundição por deslizamento
Existem muitas técnicas de formação para fazer cerâmica, mas um exemplo é o slipcasting. É aqui que o deslizamento ou argila líquida é derramado em um molde de gesso. A água no deslizamento é puxada para as paredes do molde de gesso, deixando uma camada interna de argila sólida, que endurece rapidamente. Quando seca, a argila sólida também pode ser removida. O deslizamento usado na fundição do deslizamento é frequentemente liquefeito com uma substância que reduz a necessidade de água adicional para amolecer o deslizamento; isso evita o encolhimento excessivo, que ocorre quando uma peça que contém muita água seca.

Os métodos de fundição por deslizamento fornecem qualidade superficial, densidade e uniformidade superiores na fundição de matérias-primas cerâmicas de alta pureza em relação a outras técnicas de fundição de cerâmica, como a fundição hidráulica, uma vez que a peça fundida é uma concentração mais alta de matérias-primas cerâmicas com pouco aditivo. Um deslizamento é uma suspensão de pó de matérias-primas finas em um líquido como água ou álcool com pequenas quantidades de materiais secundários, como dispersantes, surfactantes e ligantes. As técnicas de fundição de cerâmica empregam um bloco de gesso ou molde de balão. O molde de gesso extrai água do enxerto derramado para compactar e formar a fundição na superfície do molde. Isso forma um molde denso, removendo as lacunas de ar prejudiciais e minimizando o encolhimento no processo final de sinterização.

Fabricação aditiva
Para a produção de formas complexas em pequenas quantidades, a manufatura aditiva (AM) representa uma abordagem eficaz e é objeto de pesquisa e desenvolvimento significativos. Ao contrário da fabricação aditiva de materiais poliméricos, o escopo da AM de cerâmica permanece bastante limitado devido a desafios no processamento de materiais. O equipamento comercialmente disponível para o AM da cerâmica depende principalmente da sinterização camada a camada de pós e raramente é econômico. No entanto, as dificuldades na usinagem de artigos de cerâmica significam que as técnicas de AM podem ser atraentes em situações em que os volumes de produção são muito baixos para produzir moldes para métodos de fundição por deslizamento. Em particular, o fabrico aditivo de cerâmica a partir de polímeros pré-cerâmicos, utilizando técnicas que incluem estereolitografia, com pirólise subsequente para produzir cerâmica derivada de polímero,

Fundição em cerâmica
Atualmente, a indústria de peças de metal utiliza a técnica de fundição de conchas de cerâmica usando sílica, zircônia e outros materiais refratários para “fundição em rede”, formando moldes de concha de precisão para fundição de metal fundido. A técnica envolve um revestimento ou estuque em pó seco e por imersão sucessivo para formar a camada da casca do molde. O método de fundição em concha em geral é conhecido pela estabilidade dimensional e é usado em muitos processos de fundição em rede para as indústrias aeroespacial e outras em fundição de metal fundido. As instalações automatizadas usam vários padrões de cera nas árvores, grandes misturadores de polpa e leitos de pó fluidos para imersão automatizada.

Cerâmica técnica
Ao formar materiais cerâmicos técnicos a partir de pós secos preparados para processamento, o método de formação da forma requerida depende do método de preparação do material e do tamanho e forma da peça a ser formada. Os materiais preparados para a formação de pó seco são comumente formados por prensagem “seca” em prensas de compactação de pó mecânicas ou hidráulicas selecionadas para a força necessária e profundidade de preenchimento de pó. O pó seco é descarregado automaticamente na inserção de aço não flexível ou de carboneto de tungstênio na matriz e nos punções e depois compacta o pó na forma da matriz. Se a peça for grande e incapaz de transmitir a pressão adequadamente para uma densidade prensada uniforme, a prensagem isostática pode ser usada. Quando pressionado isoestaticamente, o pó assume a forma de uma membrana flexível que atua como molde. formando a forma e o tamanho do pó prensado. As prensas isostáticas podem ser do tipo de prensas automáticas de alta velocidade e alta velocidade para peças como isoladores de cerâmica para velas de ignição ou bocais de jateamento de areia ou prensas “bolsa úmida” de operação mais lenta que são muito mais manuais em operação, mas adequadas principalmente para grandes espaços em branco usináveis ou espaços em branco que serão cortados ou formados em operações secundárias para a forma final.

Se forem necessárias peças cerâmicas técnicas onde a relação comprimento / diâmetro é muito grande, a extrusão pode ser usada. Existem dois tipos de extrusoras de cerâmica, sendo uma do tipo pistão com força hidráulica que empurra um aríete que, por sua vez, empurra a cerâmica através do cilindro de material carregado para e através da matriz que forma o extrudado. O segundo tipo de extrusora é um tipo de parafuso ou broca, onde um parafuso gira forçando o material para e através da matriz, que novamente molda a peça. Nos dois tipos de extrusão, a matéria-prima deve ser plastificada para permitir e induzir o fluxo do material no processo.

As peças cerâmicas técnicas complexas são comumente formadas usando o processo de moldagem por injeção ou “moldagem por cera quente”. Ambos contam com plastificantes sensíveis ao calor para permitir o fluxo de material no molde. A peça é rapidamente resfriada para remoção da matriz. A moldagem por injeção de cerâmica é semelhante à moldagem por injeção de plástico, usando vários polímeros para plastificação. A moldagem a cera quente utiliza em grande parte cera de parafina.

Outras técnicas
Existem também várias técnicas tradicionais de construção manual, como beliscar, laje macia, laje dura e construção de bobinas.

Outras técnicas envolvem enfiar fibra de lã animal ou artificial através de papel absorvente, para formar camadas de material. O resultado pode ser embrulhado em formas ou recortado, seco e posteriormente unido com argila líquida e macia.

Ao formar folhas muito finas de material cerâmico, a “moldagem por fita” é comumente usada. Isso envolve derramar o deslizamento (que contém um “aglutinante” de polímero para dar resistência) a uma correia transportadora em movimento e, em seguida, passá-lo sob uma “lâmina raspadora” estacionária para ajustar a espessura. O deslizamento móvel é então seco ao ar e a “fita” assim formada é retirada da correia transportadora, cortada em formas retangulares e processada posteriormente. Até 100 camadas de fita, alternadas com camadas de pó de metal condutor, podem ser empilhadas. Eles são então sinterizados (“queimados”) para remover o polímero e, assim, formar capacitores “multicamadas”, sensores etc. De acordo com DW Richerson, da American Ceramic Society, mais de um bilhão desses capacitores são fabricados todos os dias.

A fundição em gel é outra técnica usada para criar cerâmicas de engenharia.