Avaliação microestrutural de cascas cerâmicas utilizadas na produção de moldes para o processo de fundição por cera perdida
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Universidade Federal de Minas Gerais
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Tipo
Dissertação de mestrado
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Primeiro orientador
Membros da banca
Herman Sander Mansur
Roberto Parreiras Tavares
Roberto Parreiras Tavares
Resumo
O processo de fundição por cera perdida caracteriza-se pelo excelente acabamento superficial e estreita tolerância dimensional das peças. Isto se deve principalmente à facilidade da cera em copiar detalhes e à reprodução destes através da casca cerâmica. Portanto o conhecimento da relação entre processamento, microestrutura e propriedades das cascas cerâmicas é de fundamental importância. Estudou-se a microestrutura da casca cerâmica através de parâmetros como a densidade e porosidade, realizando ensaios de picnometria de mercúrio, picnometria de hélio, absorção de água e microscopia eletrônica, avaliando-se também a resistência à flexão. Avaliou-se cascas cerâmicas com e sem polímero. Foram produzidos corpos de prova representativos de cada camada para análises comparativas. Obteve-se comparações entre processamento, microestrutura e propriedades. Algumas expectativas relativas ao comportamento das cascas cerâmicas foram observadas: A resistência à flexão aumenta com a sinterização; Teores elevados de polímeros (9% em relação à sílica coloidal) reduzem a resistência à flexão; A resistência à flexão da camada diminui com o aumento do tamanho do grão de estucagem; A média das resistências à flexão das camadas é semelhante à resistência à flexão média da casca cerâmica. Ao se utilizar polímero, houve aumento da porosidade da casca com a sinterização. As técnicas de picnometria de hélio e picnometria de mercúrio se mostraram eficientes na avaliação da densidade de cascas e camadas, com excelente precisão. Nos testes por imersão em água foram obtidos resultados de densidade intermediários aos de picnometria. A microscopia eletrônica de varredura evidenciou a complexidade da microestrutura das cascas cerâmicas, permitindo observar diferenças no aspecto da microestrutura para as diferentes condições estudadas
Abstract
Parts having excellent surface finishing and low dimensional tolerances characterize the lost wax process. These characteristics are caused by wax properties of copying details and reproducing the details by ceramic shells. Therefore it is very important to know the relation among processing, microstructure and properties of ceramic shells. It was studied the microstructure of ceramic shell, determining density and porosity parameters, using mercury pycnometry, helium pycnometry, water absorption test, scanning electron microscopy and bending tests. Test pieces of ceramic shell with five different layers were fabricated. A ceramic shell with polymer was tested for comparison. Relations among processing, microstructure and properties of ceramic shells were analysed. Some expectations related to ceramic shells have been observed, like: - Modulus of rupture after sintering is higher than the modulus of rupture of the green body; Modulus of rupture tends to decrease when polymer percentages increase; Layer bending strength decreases when the grain size of stuccoing increases. The average modulus of rupture of the layers is similar to the respective ceramic shell modulus of rupture. When polymer was used, the open porosity of sintered ceramic shell was higher than the open porosity of green ceramic shell. Helium and mercury pycnometries have shown efficient techniques in the evaluation of ceramic shell densities and layers densities, with good accuracy. Values of water absorption densities were found between helium and mercury pycnometries results. Electron scanning microscopy results showed the complexity of the ceramic shell microstructure, and it was possible to observe the difference of microstructure among different processing conditions
Assunto
Engenharia metalúrgica, Engenharia de minas, Ciência dos materiais
Palavras-chave
Nanopartícula, Cera perdida, Polímero , Fundição, Aglomerante, Casca cerâmica