Conformado de materiales cerámicos Flashcards
(29 cards)
¿Cómo se clasifican, según su aplicación, los materiales cerámicos?
Se clasifican en vidrios, productos de arcilla, refractarios, abrasivos, cementos, biomateriales, carbonos y cerámicas avanzadas.
¿Por qué el moldeo a partir de la fase líquida no es práctico en muchos cerámicos?
Porque tienen un alto punto de fusión y suelen ser muy frágiles, lo que imposibilita la deformación plástica en estado líquido
¿Qué es un vidrio y cuál es su composición típica?
Un vidrio es un silicato no cristalino, generalmente con ~70 % SiO₂ y el resto principalmente Na₂O y CaO, cuya estructura amorfa le confiere transparencia y facilidad de conformado.
Explique cómo varía la viscosidad del vidrio al enfriarse y qué puntos clave se definen en su curva viscosidad-temperatura.
La viscosidad aumenta continuamente al bajar la temperatura.
Se definen:
-Punto de deformación: Por debajo la fractura ocurre antes que la deformación plástica y por encima se encuentra la Tg
-Punto de recocido: Hay una difusión atómica suficientemente rápida para que cualquier tensión residual pueda ser eliminada.
-Punto de ablandamiento: La pieza de vidrio puede ser manipulada sin producir alteraciones dimensionales significativas.
-Punto de trabajo: El vidrio es fácilmente deformado
-Punto de fusión: Viscosidad considerada como líquido
¿En qué estado y temperatura ocurre la fundición del vidrio?¿Cuanto suele durar este proceso?
Se funde a partir de un estado líquido viscoso, generalmente entre 1500 °C y 1600 °C, cuando la sílice (arena) se funde con óxidos modificantes. Dura entre 24-48 horas que es el tiempo que tardan los granos en convertirse en liquido.
¿En qué consiste el estirado y para qué se utiliza?
- El vidrio fundido se vierte sobre estaño líquido; se controla temperatura (~1 000 °C) y atmósfera para obtener láminas planas (ventanas). Luego se recosen y cortan.
- Se utiliza para formar piezas largas de sección constante, como laminas, placas de vidrio, barras, tubos y fibras.
¿Qué piezas se fabrican por prensado y cómo se lleva a cabo?
- Utilizado para piezas con paredes relativamente gruesas, como placas, platos, moldes de pastelería.
- Se aplica presión en un molde de fundición recubierto de grafito, calentado para asegurar superficie lisa.
Describa el proceso de soplado de vidrio y de sus aplicaciones.
- A partir de una masa de vidrio se forma una preforma temporal por prensado mecánico en un molde -> se coloca en un molde final de soplado y es forzado a adquirir la forma del contorno del molde por la presión del aire inyectado.
- Aplicaciones: Objetos de arte (a mano), jarras de vidrio, botellas y bombillas de luz (100% automatizado).
¿Cómo es el proceso de formacion de fibras y como se controla la viscocidad?
El vidrio fundido está contenido en un cámara calentada con resistencias de platino. Las fibras se forman haciendo pasar el vidrio fundido a través de pequeños orificios en la base de la cámara.
La viscosidad del vidrio, que es crítica, se controla mediante las temperaturas de la cámara y del orificio.
¿Qué es el proceso Danner?¿De que dependen el diametro y espesor de la pared de la seccion transversal?
El vidrio fundido fluye alrededor de un mandril hueco rotatorio por el que se sopla aire mientras el vidrio para.
El diámetro y espesor de la pared de la sección transversal dependen de la temperatura del aire, el gasto volumétrico y la velocidad de paso.
¿Para qué y como se emplea la fundición centrífuga de vidrio?
Para componentes en forma de embudo; se hace girar el vidrio fundido en un molde rotatorio, aprovechando la fuerza centrífuga.
¿Cuál es el objetivo del recocido y a qué temperatura se realiza típicamente?
Eliminar tensiones internas generadas al enfriar; se calienta al punto de recocido (~500 °C), se mantiene y luego se enfría lentamente.
Explique el mecanismo que aumenta la tenacidad en el vidrio templado.
Se calienta entre Tg y punto de ablandamiento, se enfrían rápido las superficies (aire/aceite) fijándolas en compresión, mientras el interior se contrae luego empujando la superficie, generando compresión superficial y tensión interna.
¿Cómo se fabrica el vidrio laminado y cuál es su ventaja en seguridad?
Se unen dos o más capas de vidrio con una lámina intermedia de PVB bajo presión y temperatura.
Su ventaja es que al romperse, los fragmentos quedan adheridos al PVB.
¿Qué características distinguen al vidrio Pyrex y de qué está compuesto?
Es un borosilicato con alta resistencia al choque térmico, baja expansión térmica y buena resistencia química, usado en utensilios de cocina y laboratorio.
¿Qué le confiere al cristal su brillo y refracción excepcionales?
Alto contenido (> 60 % en peso) de PbO, que aumenta el índice de refracción y dispersión cromática, dando gran claridad, peso y destellos de color.
Describa brevemente el proceso de fabricación de un espejo a partir de vidrio plano.
Limpieza y pulido del vidrio, revestimiento posterior con plata (o Al) por deposición de vapor y protección con barniz para evitar daños
¿En qué se diferencian las vitrocerámicas de los vidrios comunes?
Se transforman parcialmente a policristalinos mediante tratamiento térmico de desvitrificación con agente nucleante (TiO₂), tienen grano fino, coeficiente de expansión muy bajo y alta resistencia al choque térmico.
¿Cuál es la diferencia principal entre el triturado y la molienda en la preparación de arcillas para cerámica?
El triturado reduce fragmentos grandes a trozos pequeños por compresión o impacto, con relaciones de reducción de ~3–6 en varias etapas; la molienda convierte esos trozos ya triturados en polvos finos por abrasión e impacto con medios duros (bolas, piedras o barras)
¿Por qué es crítico controlar el tamaño de partícula en el polvo de arcilla?
Porque influye en la plasticidad de la masa, la homogeneidad del moldeado, la velocidad de secado y la densificación durante la cocción; un polvo demasiado grueso provoca defectos y un exceso muy fino puede generar aglomeración.
¿Qué técnica hidroplástica se emplea para formar ladrillos y por qué es adecuada?
La extrusión: la arcilla mezclada con agua adquiere alta plasticidad y se fuerza a pasar por un molde en husillo, produciendo piezas continuas de sección constante (ladrillos, tuberías) con resistencia inicial suficiente para manipulación y secado
¿Cuál es el principal riesgo si la velocidad de evaporación supera a la de difusión interna durante el secado de arcilla?
Que la superficie se encoja antes que el interior, provocando tensiones diferenciales y grietas o deformaciones. Este proceso se controla ajustando temperatura, humedad y flujo de aire
Describa brevemente las etapas de eliminación de agua en el secado de un cuerpo de arcilla.
(a) Pieza húmeda: partículas rodeadas de película de agua
(b) Parcialmente seca: el espacio interpartículas se reduce
(c) Totalmente seca: eliminación completa del agua y máxima contracción antes de cocción
¿Qué cambios microestructurales ocurren durante la cocción de un producto de arcilla a 900–1400 °C?
Aumenta la densidad y disminuye la porosidad por vitrificación: un vidrio líquido rellena los poros; al enfriar forma una matriz vítrea que incorpora partículas sin reaccionar y cierra la microestructura, mejorando la resistencia mecánica
