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materiales ceramicos y sus normas

normas de materiales metalicos
by

jose alberto agustin

on 14 November 2012

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Transcript of materiales ceramicos y sus normas

Ing. Materiales No Metálicos Normas y criterios para la selección de materiales cerámicos INTRODUCCIÓN La selección del tipo de material que se requiere para una aplicación determinada, es solo una de las fases en las que un diseñador o ingeniero de materiales se basa. El conjunto de fases previas a la selección comprende 1) necesidad, 2) diseño conceptual, 3) diseño de formulación, 4) diseño en detalle y 5) manufactura y montaje. MATERIALES CERÁMICOS Los materiales cerámicos son compuestos químicos o soluciones complejas, que contienen elementos metálicos y no metálicos. Tienen amplias propiedades mecánicas y físicas. Debido a sus enlaces iónicos o covalentes, los cerámicos son duros, frágiles, con un alto punto de fusión, baja conductividad eléctrica y térmica, buena estabilidad química, resistencia a la compresión. Tiene una celda unitaria cúbica, en cada uno de sus cubos menores hay iones de oxigeno, hay 4 intersticiales octaédricos y 8 sitios intersticiales tetraédricos, de los cuales los cationes ocupan 3. En los espineles inversos, el ion bivalente y la mitad de los iones trivalentes se localizan en los sitios octaédricos. Es similar a una estructura hexagonal compacta. Algunos cerámicos tienen esta estructura como son: Cr2O3 y Fe2O3. Se encuentra en varios cerámicos eléctricos. En este tipo de celdas están 3 tipos de iones, que son iones de bario, iones de oxigeno y iones de titanio. La distorsión de la celda unitaria produce una señal eléctrica, lo que permite que ciertos titanatos sirvan como transductores. LA ESTRUCTURA DE LOS CERÁMICOS CRISTALINOS. Sílice: conforme incrementa la temperatura, el sílice cambia de cuarzo alfa a cuarzo beta a tridimita beta a cristobalita beta y a líquido, la transformación de cuarzo alfa a beta crea un cambio de dimensión en el sílice, acompañado por esfuerzos altos e incluso por agrietamiento. Estructuras de anillo y de cadena: se forman cuando dos vértices del tetraedro se comparten con otros grupos tetraédricos. Hay una amplia cantidad de materiales cerámicos que tienen estructura de metasilicato. LA ESTRUCTURA DE LOS SILICATOS CRISTALINOS A veces se le considera como cerámico, tiene una estructura hexagonal por capas y se usa como material refractario, lubricante y como fibra. La fractura frágil tiene un tratamiento estadístico. Existen métodos para mejorar la tenacidad que resultan en una mayor resistencia a la fractura y en esfuerzos mayores, un método es el de rodear las partículas frágiles con un material motriz más suave y tenaz Los cerámicos son frágiles por imperfecciones como grietas, porosidad e inclusiones extrañas, se intensifica la fractura frágil que es una falla mecánica, los defectos varían en tamaño, forma y orientación. FALLAS MECÁNICAS EN LOS MATERIALES CERÁMICOS. CORROSIÓN QUÍMICA
 
Ataque de metales líquidos: primero atacan un sólido en puntos con alta energía, finalmente aparecerán grietas, esta forma de corrosión se complica por la presencia de fundentes.
Disolución selectiva: un elemento que forme una aleación puede disolverse o separarse selectivamente del mismo sólido.
Solución de cerámicos: los refractarios cerámicos utilizados para contener metal, durante la fusión o refinación pueden ser disueltos por las escorias que se producen en la superficie de los metales. CORROSIÓN Y DESGASTE
 
En un entorno corrosivo la composición e integridad física de un sólido son alteradas. Hay corrosión química, electroquímica, etc. Existe una gran diversidad de mecanismos de desgaste y de desgaste corrosión que alteran la forma de los materiales. PROBLEMAS DE SELECCIÓN DE MATERIALES DESGASTE Y EROSIÓN.
 
Desgaste por adherencia: cuando 2 superficies sólidas se deslizan, una sobre otra bajo presión.
 
Desgaste abrasivo: ocurre cuando se elimina material de una superficie debido al contacto con partículas duras.
 
Erosión líquida: causada por altas presiones asociadas con un líquido en movimiento. Hay 2 tipos de erosión líquida: la cavitación y la pulverización con gotas de líquido. CORROSIÓN ELECTRO QUÍMICA
 
Es la forma más común de ataque de los metales, pasa cuando los átomos de metal pierden electrones y se convierten en iones, esta producida por el desarrollo de una corriente en una celda electroquímica que elimina iones del material. Los componentes de una celda electroquímica son ánodo, cátodo y electrolito. En los Estados Unidos de América se establecieron las bases para el desarrollo industrial por medio de asociaciones o sociedades, las cuales son agrupaciones científicas y técnicas de profesionales. Científicos expertos que a través de comités o grupos de trabajo desarrollan las normas, teniendo por objetivo suministrar los conocimientos, experiencias y habilidades de sus miembros relativas a los materiales, productos, componentes, sistemas, servicios y múltiples actividades, de tal manera que resulten efectivamente útiles a la industria, gobierno, instituciones educativas, profesionales y publico en general, a través de acciones cooperativas y especializadas. NORMAS: A.I.S.I., A.S.M.E., A.S.T.M., A.W.S., D.I.N., S.A.E., A.S.N.T., D.G.N. A.I.S.I.- (American Iron and Steel Institute) Instituto Americano del Hierro y el Acero.
 
A.S.M.E. - (American Society of Mechanical Engineers) Sociedad Americana de Ingenieros Mecánicos.
 
A.S.T.M.- (American Society of testing Materials ) Sociedad Americana para prueba de Materiales.
 
A.W.S.- (American Welding Society) Sociedad Americana de soldadura.
 
S.A.E.- (Society American of Engineers) Sociedad Americana de Ingenieros.
 
N.E.M.A.- (Nacional Electrical Manufacturers) Asociación Nacional de Fabricantes de Aparatos Eléctricos.
 
A.N.S.I.- (American Nacional Standars Institute ) Instituto Nacional Americano de Estándares.
  ENSAYOS DE CONTROL DE CALIDAD EN BALDOSAS CERÁMICAS

Las baldosas cerámicas tanto esmaltadas como sin esmalte, son productos ampliamente utilizados en el rubro de la construcción. Si bien el control de calidad es todavía incipiente, salvo en algunas fábricas de la ciudad de Santa Cruz, se puede indicar a modo de referencia que la calidad de estos productos se determina mediante ensayos como los siguientes: PEI (Porcelain Enmailed Institute para baldosas esmaltadas) que consiste en someter las baldosas a desgaste superficial por frotamiento y permite clasificar las baldosas entre baldosas de tráfico ligero (PEI = 1) y baldosas de alto tráfico (PEI = 4 o 5) , tolerancia dimensional, resistencia al rayado, resistencia al ataque ácido/alcalino, resistencia a las manchas, absorción, resistencia a flexión y otros. La normativa boliviana para el control de calidad de estos productos fue aprobada el año 2005 y consiste en las siguientes normas: NB-ISO 13006 para las definiciones, clasificación, requisitos y marcaciones y NB 10545:1 a 16 para el muestreo y los ensayos. Escala Mohs de Dureza Superficial: Otro ensayo habitual es la comprobación de la dureza de la superficie del material. Se rige por la norma UNI EN 101 y el ensayo consiste en la utilización de punzones con distintos tipos de puntas, graduadas según su dureza, determinando cuales son capaces de dejar su impronta en el material y cuales no, siendo las superficies más duras clasificadas con el grado #10, y en forma decreciente las más blandas, hasta el grado #1. Indice PEI (Porcelain Enamel Institute): Se rigen por la norma ISO 10545-7 y es un ensayo diseñado específicamente para comprobar la resistencia al desgaste de los esmaltes que recubren a la cerámica tanto monoporosa o monococción, VENTAJAS Y DESVENTAJAS POR LAS CUALES SE UTILIZAN LOS CERÁMICOS. Ejemplo de la utilización de una norma Resistencia a Agentes Químicos: este ensayo permite cuantificar la resistencia a la agresión de ácidos y bases, utilizando respectivamente ácido clorhídrico y hidróxido de potasio para esta prueba. Para la prueba se aplican en superficie, y al cabo de una semana (normas europeas EN 106/122) se observa el estado de la probeta. La norma UNE-EN 14411 distingue tres grupos de características (dimensiones y aspecto superficial, propiedades
físicas y químicas), todas ellas asociadas a métodos de ensayo contemplados en la norma internacional
UNE-EN ISO 10545 (partes 1-16), que sirven para evaluar esas características, y cuatro destinos
posibles (suelos y paredes, en interiores y exteriores). Para cada destino se especifican las características
que son de aplicación, tal como se resume en el Cuadro 2. En el Cuadro 3 ofrecemos un reagrupamiento de las características en función del tipo de exigencia, como
una primera aproximación a los criterios de selección que describimos en otro apartado y también como
anticipo de la correspondencia de esas características con el futuro Reglamento Europeo de Materiales de
Construcción en sus requisitos básicos. FIN
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