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Título: Análise do comportamento de massa cerâmica para injeção à base de água durante o preenchimento do molde
Autor(es): Melo, Ana Luísa Tomita
Garcia, Leandro Coelho
Orientador(es): Araújo, Márcia Silva de
Palavras-chave: Cerâmica - Indústria
Faiança
Amido
Reologia
Cerâmica
Engenharia mecânica
Ceramic industries
Starch
Starch
Rheology
Pottery
Mechanical engineering
Data do documento: 4-Jul-2016
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Curitiba
Referência: GARCIA, Leandro Coelho. MELO, Ana Luísa Tomita. Análise do comportamento de massa cerâmica para injeção à base de água durante o preenchimento do molde. 2016. 53 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Mecânica) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2016.
Resumo: A presente pesquisa discorre sobre os parâmetros e procedimentos necessários para identificar a viabilidade de processar massa cerâmica hidroplástica, pela técnica de injeção em baixa pressão e a temperatura ambiente, com base nos conceitos de materiais e processos já consolidados, tal em injeção de polímeros. A potencialidade da técnica está em sua capacidade de produzir peças com geometrias complexas. Neste trabalho, os materiais utilizados foram uma faiança comercial como massa cerâmica e água como veículo, juntamente com outros aditivos, como o amido, o hidróxido de sódio e o silicato de sódio, que melhoram a resistência mecânica a verde. Adicionou-se o amido de milho, por causa de sua característica em formar gel, já explorada em outras técnicas de manufatura. A fim de analisar o comportamento do material em escoamento, um estudo foi feito com a ajuda de uma máquina universal de ensaio adaptada para trabalhar como um reômetro capilar. Para obter diferentes taxas de cisalhamento foram usadas 9 combinações de velocidades de deslocamento do êmbolo (10, 50 e 90 mm/min) e diâmetros do bico injetor (2,65; 4,40, e; 6,30 mm). Os resultados indicaram que apenas para o menor diâmetro utilizado houve um significativo aumento nas forças de escoamento em regime permanente, com o aumento da velocidade de deslocamento do pistão. Após caracterização da massa cerâmica como fluido de Bingham, a mesma foi injetada em um molde fechado fixado a um aparato adaptado à máquina universal de ensaio. Apenas o diâmetro do bico injetor de 2,65 mm foi usado nesta etapa, por ter apresentado comportamentos muito distintos em função das velocidades do êmbolo, conforme a caracterização reológica. Além da vantagem de operar a temperatura ambiente, a injeção foi considerada de baixa pressão, segundo o cálculo da força máxima de preenchimento do molde de 0,835 MPa. Isso só foi possível com a adição de hidróxido de sódio à massa cerâmica, o qual levou o amido à gelificação.
Abstract: This research aims to study the parameters and proceedings necessary to identify the processability of a ceramic hydroplastic mass, by low-pressure injection at room temperature, using water as a vehicle, based on the concepts of material and processes already established, as for polymer injection. The potential of this technique is the ability to produce pieces of complex geometries. In this research, the materials used were commercial stoneware as ceramic mass and water as vehicle, along with other additives, such as starch, sodium hydroxide and sodium silicate, which improves green mechanical strength. Cornstarch was chosen because of its characteristic of forming gel, that was already explored in others manufacturing techniques. In order to analyze the flow behavior of the material, a study was carried out using a universal testing machine adapted to work as a capillary rheometer. To obtain different shear rates, 9 combinations of piston displacement speeds (10, 50 e 90 mm/min) and nozzle diameters (2.65; 4.40, e; 6.30 mm) were used. The results indicated that only in the case of the smallest diameter used there was a significant increase in the flow force, in the steady state, increasing the speed. After rheology characterization of the ceramic mass as a Bingham fluid, it was injected into a closed mold fixed to an apparatus adapted to a universal testing machine. Only the 2.65 mm nozzle diameter was used in this part of the study, because it showed very different behavior depending on piston speeds, according to rheological characterization. Besides the advantage of operation at room temperature, it was considered a low-pressure injection, according to the maximal strength of 0,835 MPa calculated to fill the mold. This was possible only with the addition of sodium hydroxide to the ceramic mass, what caused the gelation of starch.
URI: http://repositorio.roca.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/9284
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