Técnica de materiales - cerámica
El término "cerámica'" designa numerosos materiales inorgánicos no metálicos. Las cerámicas utilizadas en la industria se denominan cerámicas de alto rendimiento o cerámicas técnicas. Gracias a unos procesos de fabricación especiales y avanzados, la cerámica de alto rendimiento se utiliza en muchos sectores de la fabricación de máquinas. A continuación se exponen las ventajas del material y sus posibles ámbitos de aplicación.
Más información sobre la cerámica
- Resistente a la corrosión
- Extremada solidez
- Elevada resistencia a la temperatura
- Elevada resistencia al desgaste
- Diferentes formas
Definición de cerámica de alto rendimiento
Las cerámicas son compuestos de elementos metálicos y no metálicos. Esta palabra que proviene del término griego "keramos" significa "arcilla de alfarero". La cerámica se refiere tanto al material como al producto fabricado con él.
Las cerámicas de alto rendimiento, también conocidas como cerámicas técnicas, se diferencian de las cerámicas convencionales por su procesamiento preciso. El secreto radica en la microestructura. Una determinada granulometría, que debe encontrarse en un rango de tolerancia definido en cuanto a pureza y tamaño de las partículas, es esencial para las características positivas.
Un polvo cerámico de fabricación sintética cumple estas elevadas exigencias en términos de pureza química y homogeneidad, que las materias primas naturales no pueden aportar. La variedad resultante de cerámicas de alto rendimiento se utiliza en ingeniería mecánica.
Propiedades de la cerámica
- Resistente a la corrosión
- Resistencia química
- Sin conductividad térmica
- No magnético
- Baja conductividad eléctrica (modificable)
- Plasticidad dúctil
- Resistencia y estabilidad dimensional extremas
- Elevada resistencia al desgaste
- Resistencia a las altas temperaturas
Gran resistencia al desgaste y dureza
En comparación con otros grupos de materiales, las cerámicas poseen una extraordinaria dureza. No obstante, hay diferencias en función de la estructura y la clase del material. La dureza se comprueba según Vickers (HV). A diferencia de los materiales metálicos, en los materiales cerámicos no se producen deformaciones plásticas a temperaturas ambiente. Pero de todos modos, el cuerpo de ensayo deja una impresión cuantificable que va acompañada de una intensa formación de fisuras radiales y laterales.
La cerámica Si3N4 que utilizamos tiene una dureza Vickers de hasta 1700 HV 10. En comparación, el acero habitual para rodamientos 100Cr6 tiene alrededor de 700 HV 10.
Elevada resistencia a la temperatura
- Como las cerámicas conservan también su solidez y rigidez a elevadas temperaturas, son posibles las aplicaciones a altas temperaturas.
- La conductividad térmica de un material depende de su porosidad y granulometría. Los escasos intersticios y el hecho de que el aire no sea un buen conductor del calor hacen que la cerámica posea la ventaja de una baja conductividad térmica.
- El método de fabricación empleado influyen en la temperatura máxima de aplicación.
Vista general de la cerámica de alto rendimiento
| Vista general | Ejemplo de producto |
|---|---|
| CERAZUR | |
| Z141 | |
| Si3N4 |
Campos de aplicación de la cerámica de alto rendimiento
En muchas áreas en que los metales y plásticos causan problemas en el proceso, se recurre entonces a la cerámica de alto rendimiento. Las ventajas y las características positivas de este material le abren cada vez más áreas de uso y mercados en aumento.
Industria química, alimentaria y farmacéutica
Los requisitos especiales de estos sectores industriales exigen el uso de materiales especiales, como la cerámica de alto rendimiento. Determinadas características, como la inalterabilidad a los ácidos y soluciones alcalinas, así como a las sustancias abrasivas, permiten usar la cerámica en muchos filtros, revestimientos, materiales de relleno,válvulas, grifería e instrumentación. La elevada resistencia a la corrosión y la baja reactividad con otras sustancias excluyen las reacciones químicas indeseadas con el material. De esta manera se pueden evitar los daños al producto final. Especialmente en el área de la industria alimentaria, hay determinadas cerámicas que cumplen los estándares de higiene. Un ejemplo de producto son los pernos de apoyo de cerámica
Industria electrónica
La industria electrónica, debido a las especiales exigencias en la fabricación; requiere también el uso de materiales especiales. Los componentes delicados y complejos que hay que mecanizar y las altas frecuencias de ciclo son factores que exigen el empleo de cerámica.
El plástico que se suele utilizar en otros casos no tiene, ni de lejos, la resistencia al deterioro que aporta la cerámica. Otra exigencia más en la industria electrónica es la neutralidad eléctrica y electromagnética de los materiales empleados. Para las aplicaciones de alta y baja frecuencia, así como de inducción se puede elegir también entre muchas cerámicas de alto rendimiento.
Industria del automóvil
La gran tasa de utilización en la automatización y la supresión de los tiempos inoperativos son características de las modernas líneas de producción del sector automovilístico. El reto técnico que hay que superar aquí es maximizar la vida útil o de servicio. Las características positivas de la cerámica de alto rendimiento, como su extrema estabilidad, y resistencia a la abrasión, la corrosión y la temperatura, incrementan la seguridad y la calidad del proceso. El bajo desgaste eleva la vida útil y reduce los intervalos entre cambios de componentes.
Como ejemplo se muestran aquí pernos de alojamiento de cerámica. En los portapiezas con altísimos intervalos de cambio y frecuencias de ciclo, los pernos de alojamiento compensan el desgaste tan elevado. Con ello se puede multiplicar varias veces la durabilidad.