TECNOLOGIA DE LOS MATERIALES

TRABAJO PRÁCTICO N  I

2021

TE PROPONGO LUEGO DE UNA LECTURA A CONCIENCIA DEL MÓDULO REALIZAR LAS ACTIVIDADES, PARA AFIANZAR CONCEPTOS

TECNOLOGÍA DE LOS MATERIALES

ETAPAS DE ELABORACION DEL VIDRIO

TEMPERATURA

1. preparación de la mezcla verificante:

Materias primas-componentes. El vidrio es químicamente el resultado de la unión (o mezcla) de óxidos inorgánicos no volátiles que provienen de la fusión y descomposición de sílice, compuestos alcalinos, alcalinos-térreos, etc.

Podemos clasificar los componentes en:

Vitrificantes

Fundentes

Óxidos metálicos

Agentes colorantes

Correctores

Auxiliares.

La preparación de la mezcla se puede dividir en cuatro partes:

Almacenamiento: consiste en ubicar las distintas materias primas en diferentes sitios de almacenamiento en donde permanecerán hasta su utilización.

Pesaje: siguiendo la formulación previamente establecida se pesa cada uno de los componentes mediante mecanismos automáticos y en las proporciones determinadas.

Mezclado: Luego de ser pesadas cada una de las materias primas, son enviadas a las mezcladoras en donde, por un tiempo previamente establecido y con una adición específica de agua, los componentes son mezclados totalmente.

Transporte: Finalmente la mezcla es enviada por medio de elevadores y transportadores hasta los silos donde queda finalmente lista para ser cargada al horno.

1. preparación de la mezcla verificante:

Materias primas-componentes. Vitrificante son los que originan la formación del estado vítreo.

Fundentes: disminuyen notablemente la temperatura de fusión de los vitrificantes.

AGENTES COLORANTES

Son óxidos de los elementos de transición: cromo, manganeso, hierro, níquel, cobalto, cobre, titanio etc.

Se usan para producir los colores de las regiones del espectro violeta, azul y verde. También se usan como colorantes el selenio y el óxido de uranio.

AGENTES CORRECTORES

Son compuestos de Ni, Co, Mn y Se, que se usan como decolorantes.

AGENTES AUXILIARES

Se agregan con el objeto de producir en la masa del vidrio reacciones redox en estado sólido que producen modificaciones del color. Ej.: Los vidrios de coloración áurica se fabrican incorporando a la carga del horno oxido cúprico (CuO), que es el cromóforo, y oxido de antimonio (III), que es el agente auxiliar. Como resultado de la fusión se obtiene un vidrio incoloro y transparente, pero si luego el objeto elaborado es sometido a un recocido entre 500 y 600°C y manteniendo un tiempo adecuado a esta temperatura, toma una coloración primero rosada y luego rojo intenso

Es decir que a elevadas temperaturas se libere el metal colorante, cosa que no ocurra mientras se moldea el objeto de vidrio por ser muy brusco el enfriamiento, lo cual no da tiempo a que la reacción se produzca. La intensidad del color depende de la concentración de los reactivos y del tiempo que se dé al tratamiento térmico: a más tiempo la reacción será más completa y por tanto el color será más intenso.

2. Fusión:

La fusión de la mezcla vitrificable es un proceso complejo, que comienza con las reacciones químicas entre los componentes de la mezcla, prosigue con la eliminación de los gases originados y la homogeneización de la masa fundida, y culmina con el acondicionamiento de esta última a una temperatura y viscosidad adecuada para permitir el conformado según los distintos procesos y los productos que se desean obtener.

2. Fusión:

Las reacciones químicas comienzan entre las materias primas aun en estado sólido, a partir de los 400 a 600º, dependiendo de la composición de la mezcla.

Se forman compuestos intermedios más o menos complejos a medida que aumenta la temperatura, por tanto, se tienen en la mezcla fases liquidas ya a temperaturas relativamente bajas. La presencia de todas estas sustancias hace bajar el punto de fusión de la sílice (1720°) de forma que los granos de arena se van disolviendo en las fases liquidas. A 1400-1500°C, tienen una estructura similar a la de una sal fundida

3. Afinado:

En esta etapa se eliminan los gases ocluidos en la mezcla fundida.

El desprendimiento de gases durante la fusión cumple una fusión muy útil, ya que al remover la masa favorece su homogeneización, pero no debe ser tan brusco como para que se formen espuma. El desprendimiento de gases debe ser lo más completo posible, para que no queden burbujas en el producto, y esto se logra por distintos medios:

-Elevando la temperatura

-agregando agentes afinantes

-introduciendo aire u oxigeno por medio de burbujeadores

-agitando el vidrio (caso de los vidrios ópticos)

3. Afinado:

Para que no queden burbujas en el producto, se debe elevar la temperatura, con lo cual disminuyen la viscosidad y la tensión superficial; así, las burbujas pueden crecer y ascender hasta la superficie.

REFINAMIENTO Y HORNO GENIZACION A 1300ºC (TRAGANTE SUMERGIDO EN LA PARED DEL PUERTE)

4. Acondicionamiento:

Luego de haberse alcanzado la máxima temperatura durante el afinado, la masa fundida se somete a un proceso de acondicionamiento, o estabilización de la temperatura (y por tanto de la viscosidad) para poder ser trabajado adecuadamente. Esto se lleva a cabo en la zona de trabajo en los hornos de cuba y luego en los antehogares. En el caso de la fusión en crisoles se disminuye directamente la temperatura del horno, hasta llegar a la viscosidad adecuada.

Hay dos propiedades del vidrio que tienen una gran influencia en el proceso de fusión: la viscosidad y la tensión superficial

4. Acondicionamiento:

Los vidrios son alto contenido de PbO(vidrios ópticos) presentan un problema adicional con respecto a la homogeneización: los óxidos de plomo funden a baja temperatura (entre 850 y 950°C)

5. Proceso de conformado:

Se puede definir trabajabilidad de un vidrio a la mayor o menor facilidad con que se puede obtener un objeto de determinada forma partiendo del vidrio fundido. Las propiedades del vidrio más íntimamente ligado a su trabajabilidad es la viscosidad.

5. Proceso de conformado:

Para cada composición química corresponde, a cada temperatura, una determinada viscosidad.

Es importante también la velocidad con la que la viscosidad varía con la temperatura. En el caso de los vidrios que nos ocupan el intervalo de trabajado esta normalmente entre 750°C y 1200° C aprox.

6. Recocido:

El vidrio es un mal conductor del calor. Cuando el conformado se enfría desde la temperatura de trabajo se solidifican primero las capas externas y luego las internas del articulo elaborado.

Esta solidificación origina la aparición de tensiones internas, que se conocen como “tensiones de temple”. Si un vidrio esta tensionado, pierde homogeneidad a nivel estructural y esto hace que su índice de refracción no sea constante en toda la masa. Por esta razón se deben eliminar o por los menos al mínimo posible las tensiones con el tratamiento térmico denominado recocido.

6. Recocido:

En el recocido se reducen las tensiones internas por fluencia plástica. Para ello se mantienen el vidrio a una temperatura crítica homogénea en toda la masa, durante el tiempo necesario, enfriando luego lentamente hasta la temperatura en que el movimiento de las partículas del vidrio prácticamente se detiene, para mantener así las tensiones por debajo del límite admisible. Ambas temperaturas serán distintas para cada composición del vidrio.

Debido a la irregular distribución de temperaturas en cualquier pieza de vidrio a poco de haberse conformado (debido a diferentes temperaturas de diferentes partes del molde, a diferencias de espesores y formas del objeto y a variaciones en el enfriamiento después del conformado) el recocido debe comenzar lo más pronto posible después de haberse conformado el objeto.

El problema práctico incluye no solo la supresión de tensiones a ciertas temperaturas, sino también el enfriamiento de la pieza sin la introducción de nuevas tensiones; no se puede llevar la pieza de golpe a la temperatura ambiente, sino que hay que enfriarla en forma gradual. De acuerdo con el tipo de pieza y a la composición del vidrio se establecen distintas velocidades de enfriamiento.

Unos 500ºC, 60-90 minutos en el horno de túnel con cadenas continua.

7.Desvitrificacion:

Se conoce a este proceso por la pérdida del estado vitrico.

7.Desvitrificacion:

El vidrio es un sólido que no ha podido cristalizar por impedírselo su elevada viscosidad cuando está en estado líquido. No obstante, ello, el vidrio tiende a cristalizar, y esto puede observarse cuando el vidrio se calienta a temperaturas cercanas a la de reblandecimiento y se lo mantiene a esta temperatura durante un tiempo prolongado En estas condiciones suelen aparecer en su interior pequeños cristales que enturbian el vidrio volviéndolo opaco.