Conformado de materiales cerámicos

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Conformado de 
materiales cerámicos
Materiales para Ingeniería – 2017
Ing. Teresa Antequera
Fabricación de los productos 
cerámicos
Cerámicos tradicionales
 Preparación de la mezcla base: Homogeneización de la mezcla 
base mediante molienda, mezclado y reposo (10 – 15 días)
 Conformado: Por vía húmeda ( extrusionado y moldeado) –
Por vía seca y semiseca (prensado).
 Secado: aumento de resistencia
 Cocción: Sinterización, gresificación y vitrificación
 Esmaltado (opcional): capa superficial vitrificada 
(monococción o bicocción).
 Enfriamiento
Cerámicos tradicionales
Preparación de polvos
 La fase de preparación de polvos se inicia con el triturado y pulverización
de la materia prima con el objetivo de obtener un material en forma de
polvo fino y granulometría controlada
Triturador de quijadas
Triturador de rodillos
Triturador giratorio
Molino de martillos
Preparación de polvos
 Tras la fase de trituración, el material en forma de pequeños bloques , es 
pulverizado mediante molienda, que los reduce a polvo fino
Molino de bolas Molino de rodillos Molino por impacto
Durante esta fase se realiza el control del tamaño de las partículas, ya que
de éste influye en las características físicas y mecánicas del producto final.
Preparación de polvos
Una vez pulverizado, el polvo es mezclado con agua para obtener una pasta
plástica que permita el moldeado de la misma y la obtención de la forma del producto
En esta fase se añaden aditivos par evitar el riesgo de agrietamiento cuando se elimina 
el agua de la pasta y para mejorar ciertas características del material:
• Fundentes, que por vitrificación favorecen el
sinterizado de la partículas. 
• Materias no plásticas (alúmina, sílice), que
disminuyen la contracción de pieza. 
• Agentes humectantes, que mejoran la
mezcla de los componentes
Moldeo o Conformación
 Durante la fase de moldeado se da al material la forma adecuada para
generar el producto definitivo.
Para generar este moldeado se requiere una proporción adecuada de polvo y
agua. Esto permite que la fluidez de la pasta sea la adecuada para que la
misma fluya y rellene correctamente el interior del molde y no provoque
defectos por falta de llenado.
Por este motivo, los procesos de moldeado se clasifican en función de la
consistencia o fluidez de la pasta empleada, considerando para ello el
porcentaje de agua que se utiliza para obtener la pasta.
Moldeo o conformado
Sistema de 
conformado
Nivel de presión % de agua
Colado Nulo 30 -40
Moldeo plástico Bajo 25 -30
Extrusión Medio 15 – 20
Prensado semi-
húmedo
Alto 6 - 12
Prensado en seco Alto 4 – 8
prensadohidrostático Muy alto 0- 15
Procesos de formado
Moldeo o conformado
Producto / 
Sistema
Colado Moldeado a 
mano 
Extrusión Prensado en 
seco
Prensado en 
caliente
Fraguado 
químico
Ladrillos -
pavimento
X X X
Refractarios 
- Aislantes
X X X X X
Loza blanca X X
Muelas
abrasivas 
X
Cerámica 
Sanitaria
X
Cerámicas 
especiales
X X
Hormigones 
cerámicos
X X
Conformado por vaciado 
(barbotinas)
Esta técnica de moldeado requiere de una elevada fluidez de la pasta. Para
ello, el contenido de agua de la misma oscila entre un 20% y un 40% en
peso, de forma que la mezcla se comporta como un fluido (suspensión).
Moldeo por extrusión
 La interacción pasta/máquina es fundamental para el funcionamiento del conjunto.
 Para favorecer la salida de la pasta, ésta debe ser plástica y el rozamiento interno de 
la pasta debe ser superior al del binomio pasta/acero
Moldeo por extrusión
Moldeo a torno
 Para grandes producciones se utiliza un torno/prensa
Prensado
 PRENSADO SEMIHÚMEDO
En este caso la mezcla plástica tiene un contenido en agua entre el 10% y
15%, lo que provoca que el material presente una baja fluidez y precise de
un molde para generar el conformado en el que se aplica una elevada
Bloque de arcilla Rebabas
Prensado
 PRENSADO EN SECO
Es el sistema tiene una productividad muy elevada y por su fiabilidad y facilidad de 
automatización es el método más utilizado para la fabricación de pavimentos y 
revestimientos.
Secado
 La humedad restante que presenta la mezcla moldeada debe ser retirada
para evitar que durante el proceso de cocción/sinterizado se produzcan
porosidades y grietas.
La fase de secado elimina la humedad residual del material sin que se
produzca un deterioro de la pieza, con el inconveniente de provocar una
contracción de volumen que depende de la cantidad de agua.
Este proceso se realiza en cámaras o estufas, con temperatura, humedad y
velocidades de calentamiento controladas, y cuya duración es función del
espesor de la pieza (15 min. para espesores pequeños, varios días para
grandes grosores).
Secaderos
Cocción - Sinterizado
 Con el objeto de que el material adquiera la resistencia y cohesión definitivas, se 
somete a la pieza secada a un proceso de cocción en horno que provoca el 
sinterizado de los granos, el aumento de densidad del material y la disminución de 
su porosidad. Estos efectos generan una nueva contracción del volumen de la pieza.
Sinterizado
El sinterizado se puede 
esquematizar en tres etapas 
idealizadas
 Inicial o formación de 
cuellos (Necking stage)
 Intermedia (densificación y 
crecimiento de granos)
 Final (Formación de 
porosidad cerrada)
Hornos
• Hornos discontinuos o intermitentes
• Hornos semi- continuos
• Hornos continuos (Hornos túnel)
Procesado de Nuevos Materiales 
Cerámicos
 Este tipo de materiales, a diferencia de los tradicionales, y dado que 
provienen de materias primas diferentes (óxidos, carburos, nitruros), no 
presentan la plasticidad y facilidad de moldeo de los tradicionales. Por este 
motivo, el conformado de estos materiales requiere de otros componentes 
adicionales que confieran a la mezcla la plasticidad y propiedades 
adecuadas.
 Dadas las características que se exigen a estos materiales (resistencia, 
dureza, ...) son mayores que las exigidas a los tradicionales, los polvos de 
partida sufren un mayor control de tamaño y composición, dado que la 
resistencia del producto final es inversamente proporcional al tamaño de 
grano
Cerámicos de ingeniería
Conformado de los polvos cerámicos
 Compactación: unidireccional (uniaxial)
isostático
 Casting: slip casting, tape casting
 Conformado plástico: extrusión
moldeo por inyección
Conformado: Tape casting
Conformado
 Prensado uniaxial
Conformado y compactación simultánea de un polvo granular, mediante su 
compresión confinado en una matriz rígida
 Prensado isostático en frío
Conformado
 Slip Casting
En todos los casos se prepara una suspensión estable del polvo, en agua o en medio 
orgánico. Proceso en frío
 Moldeo por Inyección
Sinterizado
Técnicas Sinterización
 PS: Pressureless Sintering 
 GPS: Gas Pressure Sintering 
 HP: Hot Pressing 
 HIP: Hot Isostatic Pressing 
 SPS: Spark Plasma Sintering
 MWS: Microwave Sintering
HIP