injeção - ucs · Ângelo pradella titton, carlos alberto costa , felipe meneguzzo pasquali,...
TRANSCRIPT
Ângelo Pradella Titton, Carlos Alberto Costa , Felipe Meneguzzo Pasquali, Robinson C. D. Cruz [email protected], [email protected], [email protected], [email protected]
INSTITUTO DE MATERIAIS CERÂMICOS, UNIVERSIDADE DE CAXIAS DO SUL, 95765-000, BOM PRINCIPIO - RS
56° Congresso Brasileiro de Cerâmica
1º Congresso Latino-Americano de Cerâmica
IX Brazilian Symposium on Glass and Related Materials
O processo de moldagem por injeção de materiais cerâmicos a baixa pressão é uma alternativa que vem sendo utilizada para a fabricação de peças de geometria complexa em pequenos lotes de produção. Este processo consiste na injeção de uma suspensão de pó cerâmico e veículo orgânico (VO) em um molde metálico. Após a injeção o VO é extraído e finalmente a peça é sinterizada. A composição da suspensão, a geometria da ferramenta, os parâmetros de injeção e o processo de remoção dos ligantes são fatores críticos de controle do processo para a obtenção de peças livre de defeitos. Este trabalho apresenta um estudo das correlações entre os parâmetros de injeção, pós-injeção e das variações dimensionais e planicidade de peças injetadas em baixa pressão.
Os resultados preliminares mostraram a influência predominante da operação de recalque na estabilidade geométrica das amostras, principalmente nos desvios de planicidade (empenamentos). Por outro lado a aplicação do alívio de tensões (recozimento) bem como a remoção dos ligantes via leito de pó (debinding by wicking 1 e 2) reduziram o empenamento das amostras. Estudos complementares que associam heterogeneidades na distribuição do VO e o empenamento da peça estão em andamento. A equipe agradece o apoio incondicional da Profª. Janete Zorzi na definição das etapas de injeção e pós-injeção da mistura alumina/VO.
Introdução
Metodologia
Resultados e discussão
Considerações finais
Agradecimentos
MOLDAGEM POR INJEÇÃO A BAIXA PRESSÃO DE DISCOS CERÂMICOS: INFLUÊNCIA DOS PARÂMETROS DE PROCESSO
NOS ASPECTOS DIMENCIONAIS DA PEÇA
Mistura e injeção: Injetora baixa pressão Peltsman MIGL-33, 90°C /30 horas
Remoção do VO: Forno Sanchis B CER (ciclo térmico obtido por TGA) Sinterização: Forno Lindberg/blue M Box Furnace (2°C/min - 1600 ºC/2h)
Suspensão cerâmica (feedstock): - Alumina: A1000SG (Almatis) – 86%p. - VO (Parafina, Cera de Polietileno e Carnaúba, Ácidos Graxos) - 14%p. Medições: - Planicidade: ZEISS, GageMax (0,0001mm) - Peso: Balança Multitec, BG 4000 (0,01g) - Diâmetro: Paquímetro Mitutoyo, Nº 500-145B (0,01mm) - Espessura: Micrometro Feinmesszeugfabrik Suhl, TGL 15046/I (0,01mm)
As amplitude dos desvios de planicidade em função da temperatura de remoção dos ligantes e diferentes tratamentos térmico para 6 diferentes grupos de amostras, são apresentados nas Fig. 1a e Fig. 1b. Nas peças submetidas ao tratamento de alívio de tensões, a amplitude do empenamento é menor em relação as amostras sem o alívio. As peças sem recalque na injeção, com alívio de tensão e com leito de pó apresentaram os menores empenamentos.
25
1000
1600
40
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1 10 100 1000 10000
SR/SA/SL
SR/CA/SL
CR/SA/SL
CR/CA/SL
Temperatura [°C]
Am
plit
ud
e [m
m]
25
40
250
1000
1600
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1 10 100 1000 10000
SR/CA/CL
CR/CA/CL
Temperatura [°C]
Am
plit
ud
e [m
m]
Fig. 1. Amplitude dos desvios de planicidade (empenamento) em função da temperatura e das etapas de pós-injeção para amostras com a remoção do VO (a) sem leito e (b) em leito de pó.
Fig.2 (a) Comparação do peso médio, (b) amplitude média, (c) espessura média e (d) diâmetro médio para todas as amostras em função das etapas de pós-injeção
36,8937,08 36,92
36,64
32,67 32,61
31,7332,10
31,70 31,66 31,55 31,54
30
31
32
33
34
35
36
37
Pe
so [
g]
Peso Médio
0,16 0,17 0,17 0,190,25
0,36
0,550,62
0,310,35
0,55 0,57
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
Amplitude Média
Am
plit
ud
e [
mm
]
2,89 2,90 2,88 2,88 2,86 2,852,88
2,94
2,86 2,87
2,34 2,36
2,2
2,4
2,6
2,8
3
Espessura Média
Esp
ess
ura
[mm
]
78,83 79,01 78,93 78,87 78,48 78,12 78,12 78,43 78,24
67,35 67,39
65
67
69
71
73
75
77
79
Diâmetro Médio
Diâ
me
tro
[mm
]
(a) (b)
(c) (d)
Peso médio, amplitude média dos desvios de planicidade, espessura média e diâmetro médio das amostras foram comparados após cada etapa dos tratamentos térmicos aplicados. O efeito do recalque sobressai em todas as medições. A variação do peso médio das amostras não foi afetada de modo significativo pela aplicação de recalque (Fig. 2a). Para a amplitude média dos desvios de planicidade, o recalque afetou de modo expressivo as demais etapas de pós injeção. O empenamento das peças produzidas com recalque foi amplificado em 44% no Wicking 1, de 12 a 13% com Alívio, Wicking 2 e Pré-Sint e 4% na sinterização (Fig. 2b). Assim como para o peso médio, tanto a espessura média quanto o diâmetro médio foram pouco afetados pelo recalque (Fig. 2c e 2d)
Peça Verde Peça Sinterizada
(a) (b)
Diâmetro: 80mm Espessura: 3mm
Diâmetro: 78,87mm Espessura: 2,86mm
Diâmetro: 67,35mm Espessura: 2,34mm
Com Recalque Sem Recalque
Com Alívio
Debindingpor wicking
1 e 2
Injeção
Sem Alívio Com Alívio Sem Alívio
Sinterização
Debindingpor wicking
1 e 2
Debindingpor wicking
1 e 2
Debindingpor wicking
1 e 2
Debindingsem wicking
Debindingsem wicking
Debindingsem wicking
Debindingsem wicking