Guía para el diseño con cerámica técnica avanzada

A menudo, un ingeniero que no esté familiarizado con el uso de la cerámica querrá una copia exacta de un componente que originalmente era de metal, por ejemplo, fabricado en cerámica. Con frecuencia, esta no es la mejor solución y puede aumentar innecesariamente los costos de fabricación e incluso provocar que el componente no funcione como se desea.

Si sigue estas sugerencias siempre que sea posible, la pieza de cerámica avanzada será más fácil y económica de fabricar, lo que le ahorrará tiempo y dinero, a la vez que le proporcionará una pieza apta para su propósito.
1. Tolerar las dimensiones con la mayor holgura posible. Si un componente puede tolerarse a ± 1-3%, por ejemplo, la pieza generalmente puede producirse «tal como sinterizada». Esto elimina la necesidad de rectificar con diamante el componente, que es una de las etapas más costosas de fabricación.
2. Evite las características que provoquen concentraciones de tensión, como aristas y esquinas afiladas, cambios repentinos en el área de la sección transversal y puntos de contacto pequeños. Las aristas y esquinas afiladas deben aliviarse mediante chaflanes, radios o socavaduras. Si es posible, utilice conos para cambiar gradualmente el área de la sección transversal. Proporcione áreas de contacto amplias para distribuir la carga.
3. Mantenga la forma del componente lo más simple posible. Los componentes cerámicos se fabrican primero formando un compacto «verde» de baja densidad, que posteriormente se sinteriza a su densidad completa. Esto produce contracciones de hasta el 30%, lo que, en formas complejas, dificulta un control dimensional estricto. En algunos casos, puede ser ventajoso cambiar la forma de una pieza no cerámica del diseño para simplificar el componente cerámico. Como alternativa, considere un diseño modular, es decir, divida el componente en varias piezas más pequeñas y sencillas.
4. Mantenga el espesor de la sección o de la pared lo más uniforme posible. Los cambios bruscos en el espesor del componente son otra causa de concentración de tensiones. Esto puede ocurrir, por ejemplo, cuando los agujeros están descentrados. Además, una sección delgada se densifica más rápido que una sección gruesa, por lo que podría producirse deformación o crecimiento de grano mientras la sección más gruesa aún se está densificando. El crecimiento de grano puede reducir la resistencia y debe evitarse siempre que sea posible.
5. Evite el rectificado de diamante innecesario. El rectificado puede causar concentraciones de tensión muy altas, lo que, como se mencionó anteriormente, puede causar defectos. Sin embargo, optimizando los parámetros de rectificado o puliendo o lapeando, este problema se puede minimizar. Esperamos que estos consejos de diseño le brinden algunos puntos a considerar al incorporar cerámicas técnicas avanzadas, como el alumian y el circonio, en su diseño. Si necesita más información, póngase en contacto con nuestro equipo de ingeniería o consulte nuestra sección de materiales para obtener más información sobre la cerámica fina que fabricamos.