Ingenieria

3.- Extrusión. 3.1.- Introducción. El conformado plástico incluye los procedimientos de producción de productos a partir de una mezcla de polvo cerámico y aditivos que es deformable bajo presión. La mezcla puede obtenerse en sistemas conteniendo arcillas por la adición de agua y pequeñas cantidades de floculante, un agente de mojado y un lubricante. En sistemas que no contienen arcilla, talescomo óxidos puros, carburos y nitruros, es necesario añadir, en lugar de la arcilla, un material orgánico, mezclado con agua o con otro fluido, para proporcionar la plasticidad. Se requiere entre el 20 y el 50 % de aditivo orgánico para lograr la plasticidad adecuada para el conformado. La plasticidad es la capacidad de deformarse ante un esfuerzo mecánico conservando la deformación al retirarse lacarga. La mayor dificultad del proceso de conformado plástico es la eliminación del material orgánico antes de la cocción. En el caso de los sistemas arcilla – agua, durante el secado tiene lugar una contracción sustancial, que aumenta el riesgo de aparición de grietas. En el caso de sistemas con aditivos orgánicos, el problema mayor es la obtención de pieza en verde libre de defectos y laextracción del material orgánico. Una extracción demasiado rápida da lugar a agrietamientos, hinchamiento o distorsión. Por otra parte, una eliminación inadecuada resulta en agrietamientos, hinchamiento o contaminación en el proceso posterior de densificación a alta temperatura. El conformado plástico se usa de forma extensiva en la fabricación de cerámicas tradicionales y modernas o avanzadas. Materialesde construcción tradicionales tales como: ladrillos y tejas se obtienen por extrusión. Además se pueden producir por extrusión: tubos de protección de los termopares, tubos para hornos, tubos de carburo de silicio para intercambiadores de calor, aislantes eléctricos de porcelana, sustratos para aplicaciones electrónicas, soportes de catalizadores tipo “colmena de abeja”, tubos transparentes paralámparas, etc. Los sustratos pueden extruirse a un espesor menor de 1 mm. Se pueden obtener productos de gran tamaño de más de una tonelada, hasta de pequeño tamaño de solamente unos gramos de masa. La extrusión se usa en el conformado de materiales compuestos y la extrusión en caliente puede usarse para la obtención de electrodos de grafito. Las presiones que se alcanzan en la industria varíandesde los 4 MPa para productos de porcelana hasta los 15 MPa para algunos materiales plastificados con productos orgánicos. La capacidad de producción varía en función del tamaño de la pieza a fabricar, aproximándose a las 100 t/h para piezas de gran tamaño. La velocidad de extrusión medida en términos de la velocidad de salida del material de la máquina, también varía ampliamente y esta controladapor la velocidad de corte y del sistema de transporte. Una velocidad de 1 m/minuto es común en la extrusión de piezas de gran tamaño. En la figura 3.1.2 se muestran diferentes tipos de piezas que pueden obtenerse por extrusión.

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Figura 3.1.2.- Ejemplos de piezas que se obtienen por extrusión.

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3.2.- Extrusión. Esta técnica de conformado se emplea en la fabricación de productoscerámicos de sección constante. Básicamente el proceso de extrusión consiste en forzar el paso, mediante la aplicación de una presión, de la pasta con una consistencia plástica (Elevada viscosidad) a través de una matriz (Figura 3.2.1). Se obtiene un producto lineal con una sección transversal controlada, que luego se corta a la longitud requerida por el producto a obtener. Es un método de conformadocontinuo muy efectivo y eficiente, que usa un equipamiento simple. Se han desarrollado varios métodos para forzar el paso de la pasta a través del dado: giro de unos rodillos, empuje de un pistón o rotación de una hélice (tornillo de Arquímedes) como se aprecia en la figura 3.2.2. Las maquinas extrusoras de tornillo pueden ser simples o de tornillos gemelos. Por su parte, las maquinas extrusoras...