Estudo do gradiente de densidade em esferas cerâmicas prensadas isostaticamente: comparação entre simulação em elementos finitos e amostras físicas (2017)
- Authors:
- USP affiliated author: MORAIS, MATEUS MOTA - EESC
- School: EESC
- Subjects: CERÂMICA; MÉTODO DOS ELEMENTOS FINITOS; PRENSAGEM
- Keywords: Ceramic balls; Densification; Densificação; Esferas cerâmicas; Finite elements; Isotatic pressing; Prensagem isostática
- Language: Português
- Abstract: O processo mais aplicado para a obtenção de esferas cerâmicas é o de prensagem isostática seguida de usinagem à verde. Embora reconhecido como o método de maior desempenho quanto à densificação e uniformidade, se busca continuamente o controle e segurança da densificação, pois possíveis anormalidades devido a rigidez do molde e ao atrito entre as partículas pode favorecer o início de um processo de falha e, em aplicações de alto desempenho, a atenção aos detalhes é decisiva. Este trabalho objetiva o estudo da densificação na prensagem isostática de esferas cerâmicas em verde através da modelagem em elementos finitos e confrontada com a conformação física por medição experimental, visando avaliar e compreender o processamento quanto a homogeneização. A simulação da conformação da esfera foi realizada no software ABAQUS utilizando o modelo constitutivo Drucker-Prager/cap para o pó cerâmico e o modelo hiperelástico van der Waals para o molde de borracha de silicone utilizando parâmetros obtidos em ensaios. Esferas físicas similares foram conformadas em molde com cavidade de diâmetro 60 mm por prensagem isostática de pó de zircônia (parcialmente estabilizada com 3 mol % de Ytria), sem a adição de auxiliadores de processos (ligante, lubrificante, plastificante e outros) na busca de uma condição experimental limite. A esfera verde foi segmentada em blocos de 5 mm de arestas que tiveram suas densidades medidas pelo princípio de Arquimedes. A modelagem por elementos finitos apresentou ótima aproximação com os ensaios experimentais onde se obteve um gradiente de densidade máximo de 0,05 g/cm3. A amostra física apresentou dimensão linear média apenas 4,2% menor que o obtido na simulação. A densificação de esferas cerâmicas prensadas isostaticamente se mostrou de grande homogeneidade, confirmada pela simulação e pelas medições experimentais. Amáxima não uniformidade foi encontrada na região superficial, devido ao contato entre partículas e elastômero, destacando a importância da lubrificação dos pós e paredes do molde e da usinagem à verde que remove esta região, fonte potencial para início do processo de falha, antes da sinterização
- Imprenta:
- Place of publication: São Carlos
- Date published: 2017
-
ABNT
MORAIS, Mateus Mota. Estudo do gradiente de densidade em esferas cerâmicas prensadas isostaticamente: comparação entre simulação em elementos finitos e amostras físicas. 2017. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação) – Escola de Engenharia de São Carlos, Universidade de São Paulo, São Carlos, 2017. Disponível em: https://bdta.abcd.usp.br/directbitstream/b8aa7546-b020-4eab-825b-c553dcfceaeb/Morais_Mateus_Mota_tcc.pdf. Acesso em: 02 maio 2024. -
APA
Morais, M. M. (2017). Estudo do gradiente de densidade em esferas cerâmicas prensadas isostaticamente: comparação entre simulação em elementos finitos e amostras físicas (Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação). Escola de Engenharia de São Carlos, Universidade de São Paulo, São Carlos. Recuperado de https://bdta.abcd.usp.br/directbitstream/b8aa7546-b020-4eab-825b-c553dcfceaeb/Morais_Mateus_Mota_tcc.pdf -
NLM
Morais MM. Estudo do gradiente de densidade em esferas cerâmicas prensadas isostaticamente: comparação entre simulação em elementos finitos e amostras físicas [Internet]. 2017 ;[citado 2024 maio 02 ] Available from: https://bdta.abcd.usp.br/directbitstream/b8aa7546-b020-4eab-825b-c553dcfceaeb/Morais_Mateus_Mota_tcc.pdf -
Vancouver
Morais MM. Estudo do gradiente de densidade em esferas cerâmicas prensadas isostaticamente: comparação entre simulação em elementos finitos e amostras físicas [Internet]. 2017 ;[citado 2024 maio 02 ] Available from: https://bdta.abcd.usp.br/directbitstream/b8aa7546-b020-4eab-825b-c553dcfceaeb/Morais_Mateus_Mota_tcc.pdf
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