Colagem de Barbotina

Cerâmicos

uO processo de colagem é utilizado para produzir um corpo auto sustentado a partir de uma mistura especialmente formulada de sólidos, líquido e um defloculante, chamada de Barbotina.

uBarbotina: Suspensão de Sólidos em um Meio Líquido, a Água, e um Defloculante.

1.Preparação e Mistura de um Material Particulado e um líquido em Uma Suspensão Estável, Chamada de Barbotina.

2.Preenchimento de um Molde Poroso Com Esta Barbotina, Permitindo Que Uma Parte do Líquido da Barbotina Seja Parcialmente Absorvida Pelo Molde. Uma Camada de Material Semi-Duro é Formada Contra a Superfície do Molde Quando o Líquido é Removido da Barbotina.

3.Interrupção do Processo Quando Uma Camada Satisfatória Tenha Sido Formada. Isto é Feito Pela Retirada de Excesso de Barbotina. Uma Peça Sólida Pode Ser Obtida Permitindo-se Que
a Colagem Continue Até que a Cavidade do Molde Seja Preenchida (Colagem Sólida).

4.Secagem do Material no Molde Até Adquirir Resistência Adequada Para o Manuseio. Uma Certa Retração Ocorre Nesta Etapa.

Remoção do Objeto Sólido do Molde

Vantagens e desvantagens

Vantagens

1.Conformar Peças de Formato Complexo e Paredes Finas

2.Uso de Moldes (Gesso) de Baixo Custo

3.Processo Ideal Para Pequena Escala

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Desvantagem

1. Dificuldade de Controle Dimensional

2. Tempo de Fundição

Variáveis a serem controladas

1. Moldes

2. Barbotina

Molde

Moldes Utilizados São de Gesso – CaSO4 Hidratado

Razão por escolher o Gesso:

1.Reprodução de Detalhes

2.Estabilidade Química e Física

3.A Absorção de Água Pode Variar em Uma Larga Faixa Para Diferentes Usos e a Porosidade Permite a Liberação da Argila

4.Uma Superfície Lisa e Durável Pode se Facilmente Obtida

5.A Uniformidade das Propriedades Físicas e Químicas Pode Ser Mantida

6.Os Poros são Difíceis de Serem Fechados Pelos Coloides

Os Moldes Apresentam Tamanhos de Poros de no Máximo 5 Micrômetros de Diâmetro e Porosidade Aparente de 40 a 50 % Após Secagem

Desvantagem do uso do molde de Gesso:

1. Baixa Resistência à Compressão Quando Parcialmente Saturado com Água

2.Erosão Com o Uso Devido a Baixa Resistência à Abrasão

3.Solubilidade Significativa na Água

4.Baixa Resistência ao Choque Térmico

A Proporção Água/Gesso é Chamada de Consistência

Moldes Para Colagem

Consistência de 70 a 80

Moldes Para Matrizes

Consistência de 50 a 60

Barbotina

Barbotina é uma suspensão de sólidos em um líquido (Água) e um Defloculante.

Sólidos: Matérias primas Cerâmicas:

Massa Triaxial

Alumina

Carbeto de Silício

Zircônica

uNo Caso dos Sólidos a Força Aplicada Leva a Uma Deformação e a Deformação é Constante Quando a Força é Constante.

uNo Caso de Líquidos, Uma força Aplicada Leva a um Escoamento, o Escoamento Aumenta com o Tempo Quando a Força é Constante

TIXOTROPIA

DILATÂNCIA

CLASSES DE BARBOTINA

POTENCIAL ZETA

DEFLOCULANTES

MECANISMOS DE FUNDIÇÃO - COLAGEM

FUNDIÇÃO SOB PRESSÃO

PROPRIEDADES DA BARBOTINA DE COLAGEM

1.Viscosidade suficiente para poder ser vertida com facilidade

2. Baixa velocidade de sedimentação

3. Habilidade para drenar facilmente e uniformemente (no molde de gesso)

4. Das peças boas e resistentes em colagem de peças de grandes dimensões

5. Estabilidade das propriedades quando armazenadas

6. Separação rápida do molde

7. Velocidade de colagem adequada

8. Baixa retração de secagem após colagem

9. Alta resistência mecânica à úmida e a seco após colagem

10. Livre de ar preso

11. Tixotropia e dilatância adequada

Colagem de Fita – Tape Casting

-Barbotinas Defloculadas com altas quantidades de ligantes e plastificantes.

Conformação Plástica

ubasicamente: extrusão

uutilizam uma grande quantidade de H2O intermediária.

uA massa tem um comportamento quase plástico quando comprimida.

uSe conforma como se fosse um líquido newtoniano.

uConsiste em empurrar o material dentro de um cilindro, bocal ou molde.

uExtruda um cilindro e depois aplica pressão (torneamento).

uExtrusora (maromba) – equipamento (com roscas ou pistão – 1 ou 2 estágios)

uAs matérias primas não passam por nenhum tipo de beneficiamento, só add água.

uAs mat. Primas devem apresentar plasticidade – tamanho de partícula coloidal (<<) e forma de partículas como se fossem placas – argilas (com água). (se n puder usar argila colocar aditivos plastificantes).

PLASTICIDADE

A origem da plasticidade do Sistema Argila - àgua é encontrada nas características dos filosilicatos ou Argilo Minerais como a Caulinita, cuja ocorrência na natureza é na forma de placas.

As partículas de argila são envolvidas por um filme de água que atua como um lubrificante, permitindo que as partículas deslizem uma sobre as outras.

O limite plástico corresponde a quantidade mínima de água para formar um filme ao redor de cada partícula e o limite líquido corresponde a máxima espessura que o filme atinge antes da água escoar livremente e formar uma pasta ou suspensão.

Plasticidade - Argila + Água

Se a quantidade de líquido é muito pequena (menor que 5% em volume) a plasticidade não ocorre. O compacto é feito por prensagem a seco ou Semi Seco.

Se a quantidade de líquido é suficiente (aproximadamente 20% em Volume) a plasticidade é alta e métodos de conformação plástica são utilizados.

Se a quantidade de líquido é alta (~30% em Volume), a pasta torna-se uma barbotina.

Massas Plásticas

As massas plásticas são preparadas de uma maneira geral pelo proporcionamento e mistura e matérias primas não plásticas e aditivos ou pela mistura de materiais não plásticos e Argila e Água ou ainda pela mistura das matérias formando uma barbotina seguida por filtro prensagem para formar uma massa plástica.

Os estágios no processo de extrusão são:

1. Alimentação

2. Consolidação e escoamento do material na câmera de extrusão

3. A extrusão pode ser realizada com uma extrusora a pistão ou rosca sem fim

4. Escoamento através do tubo de acabamento de secção constante (ou quase constante)

5. Ejeção

Propriedades da Matéria Prima que influenciam na Extrusão

uAdesão

uCoesão

uEscoamento Plástico

uForma da Partícula

uDistribuição de Tamanho de Partículas

uComportamento na Secagem

uAbrasão

Adesão do material extrudado as partes metálicas é importante na determinação do escoamento e pode ser controlada pelo polimento do metal, cromação, aquecimento do metal, aumento da água do extrudado, adição de lubrificantes a massa e lubrificação da interface.

Coesão está relacionada a resistência plástica do extrudado. Nos materiais de baixa coesão a superfície fratura. Quanto maior a coesão maior o aparecimento de defeitos na superfície. Para aumentar a coesão deve-se aumentar a quantidade de material coloidal da massa, reduzir a quantidade de água, adicionar plastificantes orgânico ou defloculante. Para reduzir a coesão adiciona-se material não plástico.

A combinação de matérias primas plásticas e não-plásticas elimina tricas de laminação.

Matérias primas não-plásticas (<#200) reduzem a plasticidade e a coesão e eliminam trincas superficiais.

Abrasão provocadas pelo escoamento das pastículas cerâmicas determina a abrasão das partes metálicas.

Distribuição de Tamanho de partículas:

Partículas não plásticas grandes (>#28)facilitam a formação de trincas nos cantos e na secagem. Em geral partículas grandes transformam as trincas de laminação Grandes em Pequenas.

Comportamento na Secagem:

Trincas se desenvolvem na extrusão e são difíceis de visualizar. As trincas de secagem são devidas a gradientes de retração. Trincas provocadas por laminação ou de secagem são de difícil identificação.

Forma da Partícula:

A forma de placas e a estrutura laminar contribui para a orientação das partículas na direção do escoamento.

Abrasão provocadas pelo escoamento das partículas cerâmicas determina a abrasão das partes metálicas.

Escoamento plástico que mede o quanto o material extrudado pode ser deformado antes de trincar.

Variáveis da Máquina

uVelocidade da Rosca

uMolde (Bocal)

uVácuo

uBalanceamento do Molde

uCentralização do Molde