Evolución de la distribución de tensiones en un cuerpo cerámico durante la cocción. Parte 1: Planteamiento de los problemas

Camacho, H.; Fuentes, María E.; Fuentes, L.; Garcia, Alexandre; Pérez, Alberto T.

doi:10.3989/cyv.2003.v42.i5.631

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“…Se hace necesario suministrar la viscosidad de referencia, η 0 ∼ 10 6 /s, y el valor B ∼ 1 para los policristales. Para los casos I, II, III [13] con comportamiento no lineal donde se resuelve un problema elástico antes del cálculo de las deformaciones y para el caso IV [13] se requiere el coeficiente de elasticidad de referencia, E 0 ∼ 10 3 MPa. La dependencia del módulo de Young en función de la densidad para un comportamiento teórico según Roberts y col. [15] y respecto a la temperatura de forma lineal se muestra en la figura 2.…”

Section: Parámetros De Entradaunclassified

“…Entonces la dependencia de la figura 3(a) puede conducirnos a interpretaciones o usos incorrectos de los datos obtenidos. Luego dos importantes aspectos se deben de tener en cuanta: a) Como se muestra en la parte 1 [13], las propiedades que gobiernan la cocción dependen de la densidad y la temperatura, entonces lo que se mide realmente es el Módulo de Young como función de un cierto parámetro T* donde T* = f(T, ρ). Esto es una aproximación limitada pero razonable si las velocidades de calentamiento para la comprobación experimental de los cálculos y la de medición del módulo de Young son parecidas.…”

Section: Parámetros De Entradaunclassified

“…Como se puede observar en la parte 1 [13], el cuerpo estudiado en el caso IV es una losa hecha de tres capas de materiales cerámicos superpuestas. A estas capas las llamamos base, engobe y cuerpo.…”

Section: Parámetros De Entradaunclassified

“…En la primera parte del presente trabajo [13] se plantearon varios problemas para el estudio de la evolución de las tensiones durante la cocción. El procedimiento que se sigue para determinar las tensiones consiste en resolver el problema macroscópico, que consta de las leyes gobernantes (ecuación de equilibrio y relaciones constitutivas) y las condiciones de frontera.…”

Section: Introductionunclassified

“…El procedimiento que se sigue para determinar las tensiones consiste en resolver el problema macroscópico, que consta de las leyes gobernantes (ecuación de equilibrio y relaciones constitutivas) y las condiciones de frontera. La tarea de la parte 2 se enfoca en estudiar la evolución de la distribución de tensiones tomando como base los comportamientos teóricos constitutivos mostrados en la primera parte [13]. Además, consi-…”

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Evolución de la distribución de tensiones en un cuerpo cerámico durante la cocción. Parte 2: Cálculo de los perfiles

Camacho¹,

Fuentes²,

Fuentes³

et al. 2003

Bol. Soc. Esp. Ceram. Vidr.

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Se reporta la distribución de las tensiones durante la cocción. El cálculo de las mismas se efectúa a través del modelo planteado en la primera parte. Los datos de partida corresponden a los modelos constitutivos presentados en la primera parte. Además, se realizó una medición experimental del módulo de Young y de la dilatación térmica para ser tenida en cuenta en los cálculos. Tomando como base el equilibrio en tensiones se reporta que: 1) La distribución de tensiones en el prensado en caliente es semejante a pesar de condiciones diferentes de prensado y de considerar diferentes comportamientos constitutivos. 2) El comportamiento termo-elástico puede usarse como una aproximación aceptable para los materiales arcillosos. 3) Los gradientes de temperatura y su efecto en la viscosidad del cuerpo y en las dilataciones térmicas juegan un papel esencial en la distribución de tensiones. Palabras claves: Cocción de cerámicos, sinterizado, procesado, compactación térmica.Stress distribution evolution in a ceramic body during firing. Part 2. Profile calculation.Stress distribution during firing is reported. The calculation is performed based on the model stated in the part 1. Starting data correspond to the constitutive models presented in part 1. Besides, an experimental measurement was performed to obtain the Young modulus and the thermal dilatation to be considered for calculations. Starting from the stress equilibrium, it may be reported that: 1) The stress distribution during hot forging is always similar in spite of different pressing conditions and different considered constitutive behaviors. 2) The thermo-elastic behavior may be considered as an acceptable approximation.3) The temperature gradients and their effect on the body viscosity and on thermal dilatation play an essential role in the stress distribution.Key words: Ceramic firing, sintering, processing, thermal shrinkage. INTRODUCCIÓNLa simulación del proceso de cocción ha experimentado importantes avances en los últimos años. Bordia y Scherer [1] revisan muchas de las teorías desarrolladas con este objetivo. La densificación como resultado de la sinterización es la que más atención ha recibido [2,3]. El efecto de la granulometría [4] y del crecimiento de grano [5,6] en la densificación son importantes tópicos del estudio de la cocción. El desarrollo estructural juega un papel importante en las propiedades finales y por eso también despierta interés [7,8]. En el presente trabajo nos interesamos en un factor no menos importantes en el estudio de la cocción, nos referimos al desarrollo de las tensiones durante el sinterizado. Bordia y Scherer [1] presentan formalismos constitutivos de gran importancia para este objetivo. Aunque no fuese de nuestro interés el cálculo de las tensiones, las mismas son parte importante de los estudios de cocción basados en simulaciones [9][10][11][12]. En los trabajos de Kraft y col. [10,11] podemos observar deformaciones no esperadas porque no están relacionadas a la forma inicial del cuerpo en verde. Su origen sólo puede estar ...

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Section: Introductionunclassified

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Evolución de la distribución de tensiones en un cuerpo cerámico durante la cocción. Parte 2: Cálculo de los perfiles

Camacho¹,

Fuentes²,

Fuentes³

et al. 2003

Bol. Soc. Esp. Ceram. Vidr.

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Simulation of the Evolution of Floor Covering Ceramic Tiles During the Firing

Perís-Fajarnés

Defez

Serrano

et al. 2012

J. of Materi Eng and Perform

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In the context of the firing of ceramic tiles the problem of simulating the final shape of the body is relevant because several defects can occur and the tile can be rejected if the conditions of the firing are inadequate for the geometry and materials of the tile. The existing literature on this problem indicates that previous works present limitations in aspects such as not using a model characteristic of ceramics at high temperatures and oversimplifying the problem. As a response to such shortcomings, this article presents a simulation with a 3-dimensional Norton's model, which overcomes the difficulties because it is characteristic of ceramics at high temperatures. The results of our simulated experiments show advantages with respect to the identification of the mechanisms that contribute to the final shape of the body. Our work is able to divide the history of temperatures in stages where the evolution of the thermal, elastic and creep deformations is simplified and meaningful. That is achieved because our work found that curvature is the most descriptive parameter of the simulation, the most important contribution of this article. Future work is to be realized in the creation of a model that takes into account that the shrinkage is dependent on the history of temperatures. The main shortcoming of the paper is the lack of physical experiments to corroborate the simulations.

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Optimal design of deep back relief in ceramic floorings by means of the finite element method

Defez

Perís-Fajarnés

Tortajada

et al. 2008

J. Ceram. Soc. Japan

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The ceramic tile industry faces up to a saturated market and needs to offer innovative products constantly, competitive in quality and optimal from the economic and environmental point of view. Ceramic tiles lightened by the execution of a deep back relief could be manufactured with less raw material than the traditional one, which has an effect in the saving of weight and energy. Additionally, a lighter final product improves working conditions on the shopfloor and at the building site. Nevertheless, lightened tiles are structurally different, and so is their mechanical and thermic behaviour. Because it is a constructive element it is necessary to know its response under typical loads and assure fulfilment of the valid standards. This paper aims at the objective of evaluating lightened ceramic floorings employing solid three-dimensional modelling and finite elements method (FEM), establishing an optimal definition of the back relief. In order to achieve this objective, 1 reference model and 56 different relief versions were defined, which underwent 4 structural tests. After deciding that both mass and principal stresses (Rankine criterion), were the magnitudes to consider in the study, the maximal stresses of each version for each test were calculated, as much as their distribution. Next, 4 comparison coefficients were defined and a suitability order was established. Finally, thanks to the collaboration with a ceramic company it was verified that the employed methodology was appropriate. Altogether, it has been concluded that lightened tiles could improve both raw material consumption and structural response simultaneously. A set of fundamental behaviour guidelines has been extracted and could be taken as a basis for the back relief design of any enterprise. Regardless these guidelines, this paper proposes a methodology for the geometric evaluation of floorings that could be extended to other kinds of products and design variables.

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