El estudio de las tensiones durante la cocción de piezas cerámicas es el principal objetivo de este trabajo. Para distintas condiciones de cocido que incluyen el prensado en caliente y la cocción tradicional se plantea un problema de equilibrio de tensiones. Además, se tienen en cuenta varios comportamientos constitutivos que incluyen el Modelo de Riedel para policristales, el Modelo de Celdas de Scherer para amorfos y el modelo de Kahn para fluencia según una ley de potencia.
Palabras clave: Cocción de cerámicos, sinterizado, procesado, compactación térmica.Stress distribution evolution in a ceramic body during firing. Part 1. Problem statement.The study of stress profiles during ceramic firing is the main purpose of the present work. The characteristic problem for a variety of firing conditions, including hot pressing and traditional firing, is stated where the stress equilibrium is considered. In addition, several constitutive behaviors are taken into account. They are the Riedel model for polycrystals, the Scherer cell model for amorphous and the Kahn model for The Power Law Creep.Key words: Ceramic firing, sintering, processing, thermal shrinkage.
INTRODUCCIÓNLa simulación del proceso de cocción de cerámicas es un instrumento que promete brindar beneficios significativos, entre otros, diseños más racionales y económicos en su elaboración. Este campo ya está siendo explorado por diversos investigadores, como son los casos de Cantavella [1], Riedel y col. [2-4], y Cedergren [5]. Sin embargo, en la generalidad de estos modelos se tienen restricciones por corresponder a intervalos isotérmicos o por ser bidimensionales o limitados en cuanto a geometría/composición.La sinterización es el proceso físico, activado térmicamen-te, mediante el cual los granos de un compacto se sueldan entre sí. Este fenómeno ocurre a nivel mesoscópico, se basa en el transporte de material y da lugar a la compactación de los cerámicos durante la cocción [6]. La presencia de tensiones en este proceso puede ser fuente de deformaciones no deseadas y juega un papel importante en la sinterización asistida por presión.En este estudio nos interesamos por la evolución de la distribución de tensiones en un cuerpo cerámico durante la cocción. Bordia y Scherer [7] plantean relaciones constitutivas macroscópicas para estudiar el sinterizado en presencia de tensiones. Consideramos el prensado en caliente de una muestra cilíndrica y el cocido tradicional de un laminado con tres capas de material, dos de ellas muy finas y una tercera más gruesa que asemeja una loza cerámica. Con esta información planteamos un modelo para el estudio de las tensiones.
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMALa ecuación de equilibrio de tensiones es:(1) donde σ ij representa el tensor de tensiones y x j son las coordenadas. Estas coordenadas (x 1 ,x 2 ,x 3 ) pueden ser transformadas al sistema cilíndrico (r, θ, z).Las relaciones constitutivas para la sinterización en presencia de tensiones, pueden ser generalizadas:siendo F una relación de (ε .ε ij es el tensor de tensiones en funció...