Relatório Prensagem

PRENSAGEM

Diego Penachini, Isabela Carbone Abud, João Pedro Martins Oliveira, Miguel Wu, Vitor Polli

Departamento de Engenharia de Materiais – Universidade Tecnológica Federal do Paraná

Londrina – Paraná – Brasil

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Resumo: Neste experimento tem o objetivo de estudar a compactação dos pós de argilas sódica que passam pelo processo de prensagem uniaxial e isostática, e por fim sinterização que tem a finalidade de verificar o comportamento das densidades das amostras com ligantes e as amostras sem ligantes. Resultados indicam amostras com ligantes tiveram maior densificação e resistência a verde durante a prensagem uniaxial, porém essas amostras tiveram uma limitação de densificação na etapa de prensagem isostática devido a aderência dos ligantes nas partículas que influência a fluidez na densificação. As peças sinterizadas que tiveram maiores cargas campactadas durante a prensagem isostática  apresentavam maiores retrações, pois estas amostras sofreram maiores pressões para aproximar as partículas e possibilitar a eliminação dos poros.

Palavras-chave:  Prensagem uniaxial, Prensagem isostática e Densificação.

Introdução

Uma operação de conformação baseada na compactação de um pó granulado é denominada de prensagem. Esse pó fica contido em uma matriz rígida ou em um molde flexível e por meio de uma determinada pressão é compactado. [1]

As operações de prensagem compreendem em 3 etapas: preenchimento da cavidade do molde, compactação da massa e extração da peça. [1]

A prensagem possuiu uma elevada produtividade, tornando-a assim o procedimento mais utilizado na conformação de peças cerâmicas. Outras vantagens do processo é a facilidade em produzir peças de variados tamanhos e formas, além de sua facilidade de automação. [1]

Existem dois tipos gerais de prensas, as uniaxiais e as isostáticas. Para a prensagem uniaxial, através de uma matriz rígida, o pó cerâmico é compactado com uma pressão na direção axial, por meio de pulsões rígidos. [1]

Na Figura 1 é possível observar que a prensa pode fornecer carga em apenas uma direção, onde para este caso, o produto final é uma peça pequena e de geometria simples, ou uma carga aplicada nas duas direções (dupla ação), sendo utilizado para peças maiores e com geometrias mais complexas. [1]

Figura 1 - Prensagem uniaxial.

[pic 1]

Fonte: Albero, 2000.

Na figura 2 é possível analisar uma prensagem isostática, onde a compactação ocorre no interior de um molde flexível, que possuiu um fluído pressurizado. Por ser empregado em peças mais complexas, que apresentem detalhes e relevos, essa prensagem garante uma distribuição mais homogênea da pressão na superfície da peça. [1]

Figura 2- Prensagem isostática.

[pic 2]

Fonte: Albero, 2000.

        

Materiais e métodos

Materiais

• Argila sódica (J. Reminas Minaração
• Ligante: Polietilonoglicol 1500 PA (massa molar média 1000-2000 gr/mol)
• Lubrificante: Kala Micro óleo spray  
• Paquímetro JAAS precision
• Balança Analítica
• Máquina de vácuo BS250
• Prensa Isostática SXKYYC

Métodos

Seis amostras foram preparadas em duas composições diferentes, com 5% de ligante e outras três cuja composição não apresenta ligante. Após serem prensadas a uma carga de 5 toneladas, aferiu-se as medidas das seis amostras com o paquímetro e as massas através da balançaa fim de determinar a densidade a verde das amostras.

Os valores de densidade das seis amostras prensadas uniaxialmente calculadas a partir do volume medido e da massa de cada uma delas é apresentado na Tabela 1.

Utilizou-se o lubrificante nas amostras e embalou-as sob vácuo, com a máquina de vácuo BS250, e foram submetida a prensagem isostática na prensa SXKYYC.

Resultados e discussões

Os valores de densidade das seis amostras prensadas uniaxialmente calculadas a partir do volume medido e da massa de cada uma delas são apresentados na Tabela 1. As amostras I, II e III apresentaram valores inferiores de densidade comparadas às amostras IV, V e VI. Essa diferença se deve às amostras IV, V e VI apresentarem o 5% em peso de polietilenoglicol, o qual desempenha a função de ligante na massa cerâmica, facilitando a compactação do pó durante a prensagem, resultando em valores superiores de densidade. O ligante (normalmente orgânico) possui principalmente o papel de conferir resistência mecânica ao corpo a verde, além de melhorar o acabamento superficial, este aditivo será decomposto durante a queima da peça cerâmica, portanto valores acima de 5% de ligante não são recomendados, para que não ocorram falhas na peça como trincas ou bolhas.

Tabela 1: Densidades a verde das amostras prensadas unixialmente.

	Amostra	Densidade (g/cm3)
Semligante	Amostra I	1,939
Amostra II	1,923
Amostra III	1,937
Com ligante	Amostra IV	2,003
Amostra V	2,115
Amostra VI	2,037

Fonte: Autoria própria.

Após a prensagem isostática e queima das peças se obteve os volumes das peças como apresentados na tabela 2.

Tabela 2: Valores de volume das amostras prensadas uniaxialmente, prensagem isostática, após a queima e valores de retração volumétrica final.

	Amostra	Volume Uniaxial (cm3)	Volume  Isostática (cm3)	Volume Queima (cm3)	Retração Volumétrica (%)
Sem ligante	I	10,434	-	10,22	2,05
II	10,433	9,918 (50 Mpa)	9,833	5,75
III	10,111	9,492 (100 Mpa)	9,223	8,68
Com ligante	IV	10,279	9,66 (100 Mpa)	9,456	8,01
V	9,565	9,472 (50 Mpa)	9,474	0,972
VI	10,007	-	9,605	4,02

Fonte: Autoria própria.