Materiais 1       Tiago Cruztiagoitajai@gmail.com
Desafio
Como é feito?!
Cerâmicas
As cerâmicas surgiram há mais de 9.000  anos„ A palavra “cerâmica” se origina da palavra grega “keramikos”, que significa ...
Materiais Cerâmicos são todos os materiais obtidos por cozedura a altas temperaturas de matérias-primas naturais (ou artif...
São rochas formadas por  minerais argilosos resultantes  da desagregação de feldspatos das  rochas ígneas; partículas lame...
O solo para fabricação da cerâmica deve conter uma   fração de argila, juntamente com silte e areia, de modo   a conformar...
Puras:Caulino > 80% (cor branca) – azulejos, porcelana, sanitários   (refratárias)Refratárias – resistência a altas temper...
Constituídos de elementosmetálicos e não metálicos, ligados por   ligações de caráter misto iônico-covalenteAlto ponto de ...
Cerâmicas CristalinasEm geral, a estrutura cristalina  dos materiais cerâmicos é  mais complexa que a dos  metais, uma vez...
1. Extremamente duras e frágeis2. Resistentes à compressão3. Resistentes à corrosão química4. Isolantes elétricos*, térmic...
Podem existir materiais cerâmicos  semicondutoras, condutores e  até mesmo supercondutores (estes dois últimos, em faixas ...
Evolução Tecnológica
1.Cerâmica Vermelha2.Materiais de Revestimento3.Cerâmica Branca4.Refratários5.Isolantes Térmicos6.“Cerâmicas Avançadas”7. ...
Tijolos, telhas,              argamassas...Cerâmica Vermelha
Lajotas, azulejos,               porcelanatos...Mat. de Revestimento
Porcelanas, vasos           sanitários...Cerâmica Branca
Blocos, tijolos,      argilas isolantes...Refratários
Fibras utilizadas em             fornos e             motores...Isolantes Térmicos
Utilizadas em               produtos de alta               tecnologia...Cerâmicas Avançadas
Cerâmicas mais comuns         para o Design
Cerâmica Vermelha
ArgilasVermelho = Óxido de FerroTipos  1. Magras: Mais Quartzo: baixa plasticidade  2. Gordas: Mais umidade: alta plastici...
Cerâmica Branca
Grês sanitários e porcelanasTipos pelo tipo de queima   1. Porcelanas: menor porosidade e aparência vitrificada      Alta ...
Indústria
Matéria prima abundante                   No Brasil
+ Energia            No Brasil
Matéria prima abundante + Energia                   No Brasil
Processos
1.   Extração2.   Depuração3.   Divisão4.   Homogeneização5.   Controle de Umidade              1. Secada              2. ...
Produção
Matérias primas 1. Plásticas    •   Maleabilidade    •   Argilas e Caulins    •   Facilidade na modelagem, moldagem ou con...
Pós cerâmicosImportante ter em atenção o grau de pureza (($)  extremamente importante nas cerâmicas técnicas, caso  da alu...
Moagem e mistura
Técnicas de Fabricação
O processamento é feito pela compactação  de pós ou partículas e aquecido a  temperaturas apropriadasNa preparação do mate...
O produto conformado é submetido„ à secagem  para eliminação de água e/ou ligantesNa sinterização o produto conformado é  ...
A mistura é prensada uniaxialmente num molde  com a forma da peça a obter (tem que se ter em  conta contrações, contra-saí...
Prensagem Uniaxial
Prensagem Uniaxial
O cerâmico (pré-forma ou pó) é colocado num   molde flexível (geralmente borracha) dentro de   uma câmara com um fluido hi...
Extrusão
Extrusão
Extrusão
Torneamento
Torneamento
Colagem de Barbotina
Preparação (pesagem, moagem, etc.) de uma   suspensão estável (partículas cerâmicas + água +   aditivos)   Colagem de Barb...
Vazamento num molde poroso (normalmente gesso)Controle T, e t por forma a obter a espessura de  cerâmico desejada, removen...
Secagem do material moldado, retirar dos moldesPreparação e pré-cozedura a 900ºC   Colagem de Barbotina
Preparação e pré-cozedura a 900ºC   Colagem de Barbotina
Pintura, aplicação do vidrado e cozeduraAs peças podem ir diversas vezes ao forno porque as diferentes cores não podem    ...
Colagem de Barbotina
Colagem de Barbotina
Prensagem simples: pisos e azulejosPrensagem isostática: vela do carroExtrusão: tubos e capilares, tijolos baianosInjeção:...
Extrusão (principal), prensagem  úmida, tornearia de vasosPrensagem seca e úmida,  extrusão, colagem,  modelagem artística...
Na secagem ocorre perda de massa e  retração pela remoção gradativa de  umidadeA peça seca pode passar por uma etapa de  a...
Secagem remove água (< 100°C) 24 h em peças   grandesLigantes em temperaturas mais elevadas (200-   300°C) para alguns hid...
Secagem das Peças
As peças são queimadas geralmente entre  900oC e 1400oC. Esta temperatura  depende da composição da peça e das  propriedad...
Queima das Peças
Eliminação do material orgânico  (dispersantes, ligantes, material orgânico nas  argilas)Decomposição e formação de novas ...
Processo pelo qual pequenas partículas de material são   ligadas umas ás outras por difusão no estado sólidoO potencial pa...
1. Tijolo refratário. Podem ser observados: entre os grãos, a    presença de fase vítrea; um poro, no meio da foto2. Alumi...
3. Alumina densa (99,7% Al2O3), com grãos finos4. Peça para uso em alta temperatura e condição de alta    resistência ao d...
Cerâmicas Avançadas
Classificação
Avançadas x Trad.
As matérias primas são muito mais caras, porque  tem qualidade muito melhor controlada (controle  do nível de impurezas é ...
Alta resistênciaAlta levezaResistência a corrosãoResistência em altas  temperaturasCaracterísticas especiais           Car...
Elétricas   sensores de temperatura (NTC, PTC)   ferroelétricos (capacitores, piezoelétricos)   varistores (resistores não...
Função Elétrica: Material Piezoelétrico - Microfone                               Exemplo
Função Mecânica e Térmica:  Ferramentas de corte                             Exemplo
Função Mecânica e Térmica:  Resistência Mecânica                             Exemplo
Função Mecânica e Térmica:  Materiais resistentes em temperaturas elevadas                             Exemplo
Função Mecânica e Térmica:  Materiais resistentes em temperaturas elevadas                             Exemplo
Função Química:  Sensores de gases                      Exemplo
Função Biológica:Ossos artificiais, dentes e juntas: Al2O3 (bio-inerte)  e hidroxiapatita (bio-ativa)                     ...
BERU
Rado
Kyocera
Possui excelente transmissão de luz e elevada resistência à corrosão efoi patenteada em 1961 pela General Electric. Dentro...
Kyocera
Kyocera
Slice
Kuppersbusch
Head
Em comparação ao aço: 80% menos fricção 3x mais duro 60% mais leveSilicon Nitride
Vidros
Material cerâmico transparente geralmente obtido com o resfriamento de uma massa líquida à base de sílica. São considerado...
Principal óxido: SiO2 (óxido de silício)Outros óxidos: CaO, Na2O, K2O e  Al2O3    Composição Química
É o óxido de silício (SiO2). Em seuestado natural, principal componenteda areia, pode ser encontrado em 17formas cristalin...
Sílica
Não ocorre cristalização (ordenação dos íons em  uma estrutura cristalina) durante o resfriamentoQuando o líquido é resfri...
A temperatura de transição vítrea  é definida como a temperatura  (cerca de 1.300°C) que separa o  comportamento sólido do...
Volume específico = f(T)
Viscosidade x Temp.
1. Reciclabilidade2. Menor resistência a altas temperaturas que as outras   cerâmicas (de 300 a 400o C)3. Transparência (p...
A maior parte dos vidros industriais comuns  são compostos de:72% de Areia (óxidos e carbonatos de silício,  cálcio e sódi...
De puro incolor até em infinitas coresDesde uma leve tonalidade até a total  opacidadeO vidro é o único material que possi...
Além da função estética, a cor do vidro tem  também uma função utilitária.  Dependendo dos elementos na composição  do vid...
Sílica + CaO e carbonato de sódioSílica + óxido de boroSílica de alta purezaSílica + óxido de chumbo             Matéria-p...
Sílica-Cal-Soda:Baixa temperatura de derretimentoFacilidade de sopro e moldeBaixo custoÓticamente puro (não se verde ou ma...
Sílica-Cal-Soda
Boro-silicato:CaO substituído B2O3Ponto de derretimento mais altoMaior dificuldade de se trabalharMenor coeficiente de exp...
Boro-silicato
Boro-silicato
“Silica Glass”Alta transparênciaQuase SiO2 puroMuito alta temperatura de derretimentoDificuldade de se trabalharMuito mais...
Sílica de alta pureza
Tipos de Vidros
Vidro x Cristal
Vidro ≠ Vidro cristal ≠ Cristal mineral natural   (diamante e quartzo)A estrutura molecular de ambos os materiais tem o   ...
1. Recozido: recozido refletivo2. Temperado: processo de têmpera que   estabelece tensões nas zonas superficiais e   corre...
Processo pelo qual o vidro passa para alívio das tensões deprocessamento no final da sua fabricação.                     V...
Processo de aquecimento e resfriamento graduais para   aumento da resistência a altas temperaturasO vidro temperado quando...
Exemplo de Têmpera
Vidro Temperado
Vidro Temperado
Vidro Laminado
Vidro Laminado
Uma das matérias-primas utilizadas na  fabricação de vidro laminadoPelícula plástica e elástica aplicada entre  as chapas ...
PVB (polivinil butiral)
Polivinil Butiral
Melhor isolamento acústico,  devido ao efeito amortecimento  entre as placas de vidro,Bloqueio de 99% dos  raios UV transm...
Reciclagem
Reciclagem
DerretimentoMoagem     Processos Básicos
Processo mais comum e mais conhecido, requer  menor energia para a fundição. Nesse processo o  vidro é rederretido e é mui...
Na moagem o vidro moído pode ser adicionado ao  cimento como reforço, eliminando a necessidade  de adição de componentes a...
Processos
Prensagem
Prensagem
Prensagem
Prensagem
Prensagem
Prensagem
Prensagem + Sopro
Sopro
Prensagem + Sopro
Prensagem + Sopro
Laminação
Float Glass
Flutuar vidro derretido em estanho também   derretido consegue produzir vidro quase tão   plano quanto suas placas prensad...
Float Glass
Fibra de Vidro
Pode tanto referir-se à própria fibra como   ao material compósito polímero reforçado   com fibra de vidro (PRFV), que é  ...
A indústria produz e utiliza dois tipos básicos de Fibras   de Vidro:1. Lã de Vidro com aplicações como isolante térmico e...
Baixo custo de ferramental e equipamentosAlta resistência à tração, flexão e impacto, sendo muito empregados em aplicações...
Não enferruja e tem excepcional resistência a ambientes altamente agressivos aos  materiais convencionaisA resistência quí...
Grande resistência o corrosãoPodem-se dimensionar peças em vários  tamanhos, sem emendas aparentes, com  grande estabilida...
Tipos de Fibra de Vidro
Roving:Pode ser usado na  fabricação de Piscinas,  Banheiras, Telhas,  Caixas D´Água,  Tubulações, Tanques,  Perfis Estrut...
Manta:Utilizada na fabricação   de Embarcações,Peças,   Automobilísticas, Perfis,   etc.  Tipos de Fibra de Vidro
Fibra Picada:Utilizada na fabricação de   Termoplásticos e   termofixos reforçados   em geral  Tipos de Fibra de Vidro
Tecido:Utilizado para fabricação   de Embarcações,   Tanques, Peças   Automobilísticas, Perfis,   etc  Tipos de Fibra de V...
Têm como principal função colar e encapsular  as fibras, permitindo assim a transferência de  esforços de uma fibra à outr...
Em um material compósito as resinas possuem as   seguintes propriedades estruturais   dominantes: compressão, cisalhamento...
Resinas (ou Matrizes)
Fibra de Vidro
Fibra de Vidro
Fibra de Vidro
Fibra de Vidro
Fibra de Vidro
SM = Standard Modulus                         LM = Low Modulus                IM = Intermediate Modulus                   ...
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  1. 1. Materiais 1 Tiago Cruztiagoitajai@gmail.com
  2. 2. Desafio
  3. 3. Como é feito?!
  4. 4. Cerâmicas
  5. 5. As cerâmicas surgiram há mais de 9.000 anos„ A palavra “cerâmica” se origina da palavra grega “keramikos”, que significa material queimado Histórico
  6. 6. Materiais Cerâmicos são todos os materiais obtidos por cozedura a altas temperaturas de matérias-primas naturais (ou artificiais) constituídos principalmente por argilas (silicatos de alumínio hidratado) Definição
  7. 7. São rochas formadas por minerais argilosos resultantes da desagregação de feldspatos das rochas ígneas; partículas lamelares e de pequenas dimensões; rochas sedimentares detríticas Argilas
  8. 8. O solo para fabricação da cerâmica deve conter uma fração de argila, juntamente com silte e areia, de modo a conformar as desejáveis características de plasticidade, bem como de não trincamento e retração, de vitrificação, etcGranulometria de Solos
  9. 9. Puras:Caulino > 80% (cor branca) – azulejos, porcelana, sanitários (refratárias)Refratárias – resistência a altas temperaturas; algumas impurezasImpuras:Cerâmicas estruturais (exigência de uma certa resistência)Produtos de barro vermelho (óxido de ferro)Produtos de grés (maior % de sílica – menor retração, mais vidro) Tipos de Argilas
  10. 10. Constituídos de elementosmetálicos e não metálicos, ligados por ligações de caráter misto iônico-covalenteAlto ponto de fusão a altas temperaturas (1400-1800o C)Mistura: Argila + Feldspato + Quartzo + Alumina Características
  11. 11. Cerâmicas CristalinasEm geral, a estrutura cristalina dos materiais cerâmicos é mais complexa que a dos metais, uma vez que eles são compostos pelo menos por dois elementos, em que cada tipo de átomo ocupa posições determinadas no reticulado cristalino. Estrutura
  12. 12. 1. Extremamente duras e frágeis2. Resistentes à compressão3. Resistentes à corrosão química4. Isolantes elétricos*, térmicos e radioativos5. Suportam altas temperaturas6. Sensíveis ao impacto7. Superfície porosa8. Baixa resistência à tração9. Matéria prima de custo baixo Carac. Físicas
  13. 13. Podem existir materiais cerâmicos semicondutoras, condutores e até mesmo supercondutores (estes dois últimos, em faixas específicas de temperatura)*Cerâmicas condutoras
  14. 14. Evolução Tecnológica
  15. 15. 1.Cerâmica Vermelha2.Materiais de Revestimento3.Cerâmica Branca4.Refratários5.Isolantes Térmicos6.“Cerâmicas Avançadas”7. Vidros Materiais Cerâmicos
  16. 16. Tijolos, telhas, argamassas...Cerâmica Vermelha
  17. 17. Lajotas, azulejos, porcelanatos...Mat. de Revestimento
  18. 18. Porcelanas, vasos sanitários...Cerâmica Branca
  19. 19. Blocos, tijolos, argilas isolantes...Refratários
  20. 20. Fibras utilizadas em fornos e motores...Isolantes Térmicos
  21. 21. Utilizadas em produtos de alta tecnologia...Cerâmicas Avançadas
  22. 22. Cerâmicas mais comuns para o Design
  23. 23. Cerâmica Vermelha
  24. 24. ArgilasVermelho = Óxido de FerroTipos 1. Magras: Mais Quartzo: baixa plasticidade 2. Gordas: Mais umidade: alta plasticidade Alta porosidade, absorção de água, baixa resistência ao impacto, boa resistência á compressão, alta resistência a choques térmicos, baixa expansão térmica, alta elasticidade, elevada resistência química, bom isolamento elétrico Cerâmica Vermelha
  25. 25. Cerâmica Branca
  26. 26. Grês sanitários e porcelanasTipos pelo tipo de queima 1. Porcelanas: menor porosidade e aparência vitrificada Alta dureza, resistência a altas temperaturas, bom isolante elétrico, baixa expansão térmica e alta resistência a choques térmicos 2. Grês: baixa absorção, e pode receber tratamento superficial para aparência Relativa resistência ao impacto e alta resistência química 3. Louças: maior porosidade, queima curta e tratamento superficial para aparência Alta resistência a altas temperaturas, alta resistência a choques térmicos, baixa expansão térmica Cerâmica Branca
  27. 27. Indústria
  28. 28. Matéria prima abundante No Brasil
  29. 29. + Energia No Brasil
  30. 30. Matéria prima abundante + Energia No Brasil
  31. 31. Processos
  32. 32. 1. Extração2. Depuração3. Divisão4. Homogeneização5. Controle de Umidade 1. Secada 2. Umedecida 3. Misturada 1. Conformada 2. Secada 3. Queimada 4. Acabamento Macro
  33. 33. Produção
  34. 34. Matérias primas 1. Plásticas • Maleabilidade • Argilas e Caulins • Facilidade na modelagem, moldagem ou conformação • Desempenho mecânico antes e depois da queima 2. Não Plásticas • Impermeabilidade • Acabamento • Filitos (aparência de vidro), Feldspato (reduz ponto de fusão) e Quartzo (favorece a queima) • Controle de transformações na secagem e queima Adições
  35. 35. Pós cerâmicosImportante ter em atenção o grau de pureza (($) extremamente importante nas cerâmicas técnicas, caso da alumina) e a distribuição granulométricaLigantesLubrificantesDesfloculantesAjudantes de sinterizaçãoPreparação de Materiais
  36. 36. Moagem e mistura
  37. 37. Técnicas de Fabricação
  38. 38. O processamento é feito pela compactação de pós ou partículas e aquecido a temperaturas apropriadasNa preparação do material„, a matéria-prima deve ter tamanho de partícula controladoA moldagem pode ser feita a seco, a úmido ou plástica Processamento
  39. 39. O produto conformado é submetido„ à secagem para eliminação de água e/ou ligantesNa sinterização o produto conformado é submetido a tratamento térmico para densificação Processamento
  40. 40. A mistura é prensada uniaxialmente num molde com a forma da peça a obter (tem que se ter em conta contrações, contra-saídas, etc.). Prensagem Uniaxial
  41. 41. Prensagem Uniaxial
  42. 42. Prensagem Uniaxial
  43. 43. O cerâmico (pré-forma ou pó) é colocado num molde flexível (geralmente borracha) dentro de uma câmara com um fluido hidráulico ao qual é aplicado uma pressão isostática. A pressão aplicada compacta uniformemente o pó ou pré- forma em todas as direções. Prensagem Isostática
  44. 44. Extrusão
  45. 45. Extrusão
  46. 46. Extrusão
  47. 47. Torneamento
  48. 48. Torneamento
  49. 49. Colagem de Barbotina
  50. 50. Preparação (pesagem, moagem, etc.) de uma suspensão estável (partículas cerâmicas + água + aditivos) Colagem de Barbotina
  51. 51. Vazamento num molde poroso (normalmente gesso)Controle T, e t por forma a obter a espessura de cerâmico desejada, removendo-se a restante suspensão Colagem de Barbotina
  52. 52. Secagem do material moldado, retirar dos moldesPreparação e pré-cozedura a 900ºC Colagem de Barbotina
  53. 53. Preparação e pré-cozedura a 900ºC Colagem de Barbotina
  54. 54. Pintura, aplicação do vidrado e cozeduraAs peças podem ir diversas vezes ao forno porque as diferentes cores não podem ser aplicadas de uma única vez. Há casos em que as pinturas são aplicadas por cima do vidrado (suspensão rica em quartzo, previamente misturado com sais de sódio (carbonatos, bicarbonatos, sulfatos ou cloretos) e/ou outros aditivos). Colagem de Barbotina
  55. 55. Colagem de Barbotina
  56. 56. Colagem de Barbotina
  57. 57. Prensagem simples: pisos e azulejosPrensagem isostática: vela do carroExtrusão: tubos e capilares, tijolos baianosInjeção: pequenas peças com formas complexas e rotor de turbinasColagem de barbotina: sanitários, pias, vasos, artesanatoTorneamento: xícaras e pratos Exemplos
  58. 58. Extrusão (principal), prensagem úmida, tornearia de vasosPrensagem seca e úmida, extrusão, colagem, modelagem artística Mais indicados
  59. 59. Na secagem ocorre perda de massa e retração pela remoção gradativa de umidadeA peça seca pode passar por uma etapa de acabamento:– acabamento superficial e montagem das peças (por exemplo, asas das xícaras)– aplicação de esmaltes ou vidrados Secagem das Peças
  60. 60. Secagem remove água (< 100°C) 24 h em peças grandesLigantes em temperaturas mais elevadas (200- 300°C) para alguns hidrocarbonetosImpurezas tais como o C e S combinam-se com o oxigénio (CO / CO2e SO2) e difundem-se para o exterior na Calcinação. Sem esta fase do tratamento térmico as peças podem inchar devido a formar-se inicialmente uma película exterior (primeira a sinterizar) dura e não porosa que impede a difusão dos gases para o exterior Secagem das Peças
  61. 61. Secagem das Peças
  62. 62. As peças são queimadas geralmente entre 900oC e 1400oC. Esta temperatura depende da composição da peça e das propriedades desejadasDurante a queima ocorre um aumento da densidade e da resistência mecânica Queima das Peças
  63. 63. Queima das Peças
  64. 64. Eliminação do material orgânico (dispersantes, ligantes, material orgânico nas argilas)Decomposição e formação de novas fases de acordo com o diagrama de fases (formação de alumina, mulita e vidro a partir das argilas)Sinterização (eliminação da porosidade e densificação) Fenômenos na Queima
  65. 65. Processo pelo qual pequenas partículas de material são ligadas umas ás outras por difusão no estado sólidoO potencial para a sinterização é a diminuição da quantidade de superfície por unidade de volume Sinterização
  66. 66. 1. Tijolo refratário. Podem ser observados: entre os grãos, a presença de fase vítrea; um poro, no meio da foto2. Alumina (98% Al2O3) utilizada como isolante elétrico. Os poros na microestrutura podem ser observados Microestruturas
  67. 67. 3. Alumina densa (99,7% Al2O3), com grãos finos4. Peça para uso em alta temperatura e condição de alta resistência ao desgaste, em WC-Co, mostrando a presença de fase líquida entre os grãos Microestruturas
  68. 68. Cerâmicas Avançadas
  69. 69. Classificação
  70. 70. Avançadas x Trad.
  71. 71. As matérias primas são muito mais caras, porque tem qualidade muito melhor controlada (controle do nível de impurezas é crítico)Os processos de fabricação desses materiais podem diferir muito daqueles das cerâmicas tradicionaisAs aplicações são baseadas em propriedades mais específicas Características
  72. 72. Alta resistênciaAlta levezaResistência a corrosãoResistência em altas temperaturasCaracterísticas especiais Características
  73. 73. Elétricas sensores de temperatura (NTC, PTC) ferroelétricos (capacitores, piezoelétricos) varistores (resistores não lineares) dielétricos (isolantes)Mecânicas e térmicasQuímicas (sensores de gases e vapores)MagnéticasÓpticasBiológicas Aplicações
  74. 74. Função Elétrica: Material Piezoelétrico - Microfone Exemplo
  75. 75. Função Mecânica e Térmica: Ferramentas de corte Exemplo
  76. 76. Função Mecânica e Térmica: Resistência Mecânica Exemplo
  77. 77. Função Mecânica e Térmica: Materiais resistentes em temperaturas elevadas Exemplo
  78. 78. Função Mecânica e Térmica: Materiais resistentes em temperaturas elevadas Exemplo
  79. 79. Função Química: Sensores de gases Exemplo
  80. 80. Função Biológica:Ossos artificiais, dentes e juntas: Al2O3 (bio-inerte) e hidroxiapatita (bio-ativa) Exemplo
  81. 81. BERU
  82. 82. Rado
  83. 83. Kyocera
  84. 84. Possui excelente transmissão de luz e elevada resistência à corrosão efoi patenteada em 1961 pela General Electric. Dentro do invólucroencontrava-se vapor de sódio a elevada pressão, o qual, naquelaaltura, possuía maior eficácia na produção de luz (105lumens/watt) do que qualquer outra lâmpada do espectro (18lumens/watt para uma lâmpada normal) Lucalox
  85. 85. Kyocera
  86. 86. Kyocera
  87. 87. Slice
  88. 88. Kuppersbusch
  89. 89. Head
  90. 90. Em comparação ao aço: 80% menos fricção 3x mais duro 60% mais leveSilicon Nitride
  91. 91. Vidros
  92. 92. Material cerâmico transparente geralmente obtido com o resfriamento de uma massa líquida à base de sílica. São considerados líquidos super resfriados Definição
  93. 93. Principal óxido: SiO2 (óxido de silício)Outros óxidos: CaO, Na2O, K2O e Al2O3 Composição Química
  94. 94. É o óxido de silício (SiO2). Em seuestado natural, principal componenteda areia, pode ser encontrado em 17formas cristalinas distintas, entre elaso quartzo, o topázio e a ametista Sílica
  95. 95. Sílica
  96. 96. Não ocorre cristalização (ordenação dos íons em uma estrutura cristalina) durante o resfriamentoQuando o líquido é resfriado, aumenta a sua viscosidade (e diminui o seu volume) até que a viscosidade aumente tanto que o material comece a apresentar o comportamento mecânico de um sólidoNão existe uma temperatura de fusão cristalina, mas uma temperatura de transição vítrea ( Tg ) Propriedades
  97. 97. A temperatura de transição vítrea é definida como a temperatura (cerca de 1.300°C) que separa o comportamento sólido do líquido em um sólido amorfo como o vidro Temp. de transição
  98. 98. Volume específico = f(T)
  99. 99. Viscosidade x Temp.
  100. 100. 1. Reciclabilidade2. Menor resistência a altas temperaturas que as outras cerâmicas (de 300 a 400o C)3. Transparência (permeável à luz)4. Dureza e Fragilidade5. Ótimo isolante elétrico6. Baixa condutividade térmica e elétrica7. Recursos abundantes na natureza8. Durabilidade9. Inerte quimicamente10. Impermeável Carac. Físicas
  101. 101. A maior parte dos vidros industriais comuns são compostos de:72% de Areia (óxidos e carbonatos de silício, cálcio e sódio)11% Calcário14% Carbonato de sódio (barrilha ou soda)2% Alumina1% Corantes Matéria-prima
  102. 102. De puro incolor até em infinitas coresDesde uma leve tonalidade até a total opacidadeO vidro é o único material que possibilita a visualização do produto que ele contém, ao mesmo tempo em que o protege contra radiações que o deteriorariam Cor do Vidro
  103. 103. Além da função estética, a cor do vidro tem também uma função utilitária. Dependendo dos elementos na composição do vidro, este filtra a luz, deixando passar alguns raios e retendo outros. Ex: garrafas âmbar para cerveja ou verde para o vinho, pois estes vidros impedem a passagem de certas radiações (ultravioleta), que estragariam os produtos Cor do Vidro
  104. 104. Sílica + CaO e carbonato de sódioSílica + óxido de boroSílica de alta purezaSílica + óxido de chumbo Matéria-prima
  105. 105. Sílica-Cal-Soda:Baixa temperatura de derretimentoFacilidade de sopro e moldeBaixo custoÓticamente puro (não se verde ou marron...) Sílica-Cal-Soda
  106. 106. Sílica-Cal-Soda
  107. 107. Boro-silicato:CaO substituído B2O3Ponto de derretimento mais altoMaior dificuldade de se trabalharMenor coeficiente de expansãoMaior resistência ao choque térmicoNome comercial: pirex Boro-silicato
  108. 108. Boro-silicato
  109. 109. Boro-silicato
  110. 110. “Silica Glass”Alta transparênciaQuase SiO2 puroMuito alta temperatura de derretimentoDificuldade de se trabalharMuito mais resistência ao choque térmico e a altas temperaturas Sílica de alta pureza
  111. 111. Sílica de alta pureza
  112. 112. Tipos de Vidros
  113. 113. Vidro x Cristal
  114. 114. Vidro ≠ Vidro cristal ≠ Cristal mineral natural (diamante e quartzo)A estrutura molecular de ambos os materiais tem o mesmo desenho. O principal componente dos dois é a areia, ou sílica (SiO2). Os outros ingredientes é que variamO vidro comum combina a sílica com óxido de sódio (Na2O), óxido de cálcio (CaO) e óxido de alumínio (Al2O3). O cristal acresce à sílica apenas o óxido de chumbo (Pb2O3) Vidro x Cristal
  115. 115. 1. Recozido: recozido refletivo2. Temperado: processo de têmpera que estabelece tensões nas zonas superficiais e correspondentes a altas tensões no centro (externamente em compressão e internamente em expansão)3. Laminado: um ou mais vidros intercalados com polivinil butiral Classificação
  116. 116. Processo pelo qual o vidro passa para alívio das tensões deprocessamento no final da sua fabricação. Vidro Recozido
  117. 117. Processo de aquecimento e resfriamento graduais para aumento da resistência a altas temperaturasO vidro temperado quando fraturado se fragmenta em pequenos pedaços, com arestas menos cortantes que o vidro comumTem resistência mecânica cerca de quatro a cinco vezes superior à do vidro comumDepois de acabado, não permite novos processamentos de cortes, furos ou recortes Têmpera
  118. 118. Exemplo de Têmpera
  119. 119. Vidro Temperado
  120. 120. Vidro Temperado
  121. 121. Vidro Laminado
  122. 122. Vidro Laminado
  123. 123. Uma das matérias-primas utilizadas na fabricação de vidro laminadoPelícula plástica e elástica aplicada entre as chapas de vidroEm caso de quebra, os cacos de vidro ficam presos ao PVB, aumentando a segurançaDisponível em diversas cores e impressões PVB (polivinil butiral)
  124. 124. PVB (polivinil butiral)
  125. 125. Polivinil Butiral
  126. 126. Melhor isolamento acústico, devido ao efeito amortecimento entre as placas de vidro,Bloqueio de 99% dos raios UV transmitidos Vidro Laminado
  127. 127. Reciclagem
  128. 128. Reciclagem
  129. 129. DerretimentoMoagem Processos Básicos
  130. 130. Processo mais comum e mais conhecido, requer menor energia para a fundição. Nesse processo o vidro é rederretido e é muito utilizado em escala industrial Derretimento
  131. 131. Na moagem o vidro moído pode ser adicionado ao cimento como reforço, eliminando a necessidade de adição de componentes agregados. Nesse processo, o vidro é moído ou quebrado em cacos. Porém, sua utilização no cimento tem exigido maiores pesquisas para determinar o grau da reação álcali-agregado, pois o vidro é composto por sílica que pode reagir ao cimento em meio aquoso, comprometendo a qualidade do concreto Moagem
  132. 132. Processos
  133. 133. Prensagem
  134. 134. Prensagem
  135. 135. Prensagem
  136. 136. Prensagem
  137. 137. Prensagem
  138. 138. Prensagem
  139. 139. Prensagem + Sopro
  140. 140. Sopro
  141. 141. Prensagem + Sopro
  142. 142. Prensagem + Sopro
  143. 143. Laminação
  144. 144. Float Glass
  145. 145. Flutuar vidro derretido em estanho também derretido consegue produzir vidro quase tão plano quanto suas placas prensadas e polidas, a uma espessura econômica e em grandes quantidades, em um processo contínuoPode produzir folhas delgadas, sem irregularidades na superfície, e ainda, chapas mais grossas com melhor acabamento do que o produto desgastado Float Glass
  146. 146. Float Glass
  147. 147. Fibra de Vidro
  148. 148. Pode tanto referir-se à própria fibra como ao material compósito polímero reforçado com fibra de vidro (PRFV), que é popularmente conhecido pelo mesmo nome.É um material composto da aglomeração de finíssimos filamentos de vidro, que não são rígidos, altamente flexíveis e resina poliéster (ou outro tipo de resina Fibra de Vidro
  149. 149. A indústria produz e utiliza dois tipos básicos de Fibras de Vidro:1. Lã de Vidro com aplicações como isolante térmico e acústico2. Fiberglass que é constituído de filamentos de pequenos diâmetros, é da maior importância industrial como elemento de reforço de resinas plásticas, originando uma nova família de materiais de engenharia Tipos de Fibra de Vidro
  150. 150. Baixo custo de ferramental e equipamentosAlta resistência à tração, flexão e impacto, sendo muito empregados em aplicações estruturaisNão conduz corrente elétrica, sendo utilizado também como isolante estrutural Propriedades
  151. 151. Não enferruja e tem excepcional resistência a ambientes altamente agressivos aos materiais convencionaisA resistência química é determinada pela resina e construção do laminadoCustos de manutenção baixos devido à alta inércia química e resistência às intempéries Propriedades
  152. 152. Grande resistência o corrosãoPodem-se dimensionar peças em vários tamanhos, sem emendas aparentes, com grande estabilidade, com contornos variados e complexosPode substituir várias peças de outros materiaisLeve, o peso específico do laminado é ± 1,5g/cm3 Propriedades
  153. 153. Tipos de Fibra de Vidro
  154. 154. Roving:Pode ser usado na fabricação de Piscinas, Banheiras, Telhas, Caixas D´Água, Tubulações, Tanques, Perfis Estruturais Tipos de Fibra de Vidro
  155. 155. Manta:Utilizada na fabricação de Embarcações,Peças, Automobilísticas, Perfis, etc. Tipos de Fibra de Vidro
  156. 156. Fibra Picada:Utilizada na fabricação de Termoplásticos e termofixos reforçados em geral Tipos de Fibra de Vidro
  157. 157. Tecido:Utilizado para fabricação de Embarcações, Tanques, Peças Automobilísticas, Perfis, etc Tipos de Fibra de Vidro
  158. 158. Têm como principal função colar e encapsular as fibras, permitindo assim a transferência de esforços de uma fibra à outraServem também para proteger as fibras da degradação devido à exposição ao meio ambiente (umidade, radiação ultravioleta, ataque químico, abrasão e impactos) Resinas (ou Matrizes)
  159. 159. Em um material compósito as resinas possuem as seguintes propriedades estruturais dominantes: compressão, cisalhamento interlaminar e temperatura de serviçoAs resinas utilizadas nos materiais compósitos são classificadas em duas categorias: termofixas e termoplásticas. Resinas (ou Matrizes)
  160. 160. Resinas (ou Matrizes)
  161. 161. Fibra de Vidro
  162. 162. Fibra de Vidro
  163. 163. Fibra de Vidro
  164. 164. Fibra de Vidro
  165. 165. Fibra de Vidro
  166. 166. SM = Standard Modulus LM = Low Modulus IM = Intermediate Modulus HM = High Modulus UHM = Ultra High ModulusComparação de Fibras

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