Extrusão em Materiais

Cerâmicos

Processamento de Materiais
Igino Giordani da Silva Guerra
 Introdução
O A extrusão é usada para o processamento de produtos
cerâmicos há mais de 150 anos, tendo a tecnologia
sofrido pequenas alterações a partir da década de 50 do
século passado.
O É uma técnica de produção associada a uma elevada
produtividade, gerando produtos de seção transversal
constante.
O No entanto este processo de conformação industrial tem
se revelado essencial nas industrias cerâmicas de barro
vermelho (telhas e tijolos).
 Introdução
ALUMINA O Materiais cerâmicos são
geralmente uma combinação de
elementos metálicos e não-
metálicos.
O Geralmente são óxidos, nitretos e
carbetos
O São geralmente isolantes de calor
e eletricidade
O São mais resistêntes à altas
temperaturas e à ambientes
severos que metais e polímeros
O Com relação às propriedades
mecânicas as cerâmicas são
duras, porém frágeis
O Em geral são leves
 Introdução
O MATERIAIS CERÂMICOS SÃO TODOS OS
MATERIAIS COMPOSTOS EM SUA
QUASE TOTALIDADE DE ARGILA, E QUE
SÃO LARGAMENTE UTILIZADOS NA
CONSTRUÇÃO CIVIL.
O ELES SÃO POLIFÁSICOS, CONTENDO
ELEMENTOS METÁLICOS E NÃO
METÁLICOS.
 Introdução
O A EXISTÊNCIA DE VÁRIAS FASES CERÂMICA
POSSIBILITA AS COMBINAÇÕES DE ÁTOMOS
METÁLICOS E NÃO METÁLICOS, FORMANDO
MUITOS ARRANJOS ESTRUTURAIS. ISSO
POSSIBILITA A OBTENÇÃO DE MATERIAIS
CERÂMICOS PARA UMA LARGA APLICAÇÃO NA
ENGENHARIA. 

O OS PRINCIPAIS MATERIAIS CERÂMICOS SÃO:

TIJOLOS, TELHAS, VIDROS, CONCRETOS,
ABRASIVOS, VIDRADOS PARA PORCELANA,
ISOLANTES ELÉTRICOS, ETC. 
 Introdução
O O objetivo deste trabalho é apresentar o
processo de conformação plástica da extrusão,
que é usado na fabricação de produtos
utilizando matérias-prima como a cerâmica
vermelha para produzir telhas, tijolos, etc e
também os principais parâmetros usados para
garantir uma boa peça fabricada.
 Cerâmicas
O As cerâmicas são sólidos compostos de
estruturas que contém elementos metálicos e
não metálicos, e os átomos dos componentes
são ligados por forças de ligações fortes
(iônica ou covalente).
Cerâmicas
 Cerâmicas
O As maiores características dos materiais cerâmicos são
fragilidade e fratura com pequena ou nenhuma
deformação.
O Este comportamento está em contraste com os metais,
os quais escoam e deformam.
O Como resultado disso, os materiais cerâmicos não
podem ser formados por deformação, como os metais.
O Dois processos básicos foram desenvolvidos para
conformar materiais cerâmicos.
 Cerâmicas
O O primeiro usa partículas cerâmicas misturadas com um
líquido, a combinação destes geram propriedades reológicas
que permitem a conformação. Então através de tratamento
térmico as partículas são aglomeradas dentro de uma forma
coesiva.
O A parte essencial deste processo é primeiro encontrar ou
preparar partículas finas, conforma-la e mantê-la coesiva
por tratamento térmico.
O O segundo processo básico é fundir o material para formar
um líquido e então conforma-lo durante o resfriamento e
solidificação, este é usado principalmente na fabricação de
vidros.
 Propriedades
O AS PROPRIEDADES DOS MATERIAIS
CERÂMICOS DEPENDEM DE SUAS
ESTRUTURAS.
O A BAIXA CONDUTIVIDADE ELÉTRICA É
DEVIDA À IMOBILIDADE DOS ELÉTRONS DAS
LIGAÇÕES IÔNICAS COVALENTES.
 Propriedades
O OS MATERIAIS CERÂMICOS TÊM ALTA
RESISTÊNCIA AO CISALHAMENTO E
BAIXA RESISTÊNCIA À TRAÇÃO E
CONSEQUENTEMENTE, NÃO
APRESENTAM FRATURA DÚCTIL. 
O ISSO OCORRE DEVIDO À AUSÊNCIA DE
ESCORREGAMENTO ENTRE OS
CRISTAIS (GRÃOS).
 Propriedades
O CERÂMICOS APRESENTAM AS SEGUINTES
PROPRIEDADES:
O NÃO TEM DUCTILIDADE; 
O PODEM TER ALTA RESISTÊNCIA À
COMPRESSÃO, DESDE QUE NÃO SE TENHAM
POROS PRESENTES; 
O TÊM POSSIBILIDADE DE APRESENTAR UM
TIPO DE ELEVADO LIMITE DE RESISTÊNCIA.  CONSTITUINTES
CARACTERÍSTICAS
MATERIAL

CERÂMICO ALTA RESISTÊNCIA MECÂNICA. ÓXIDOS

ALTA DUREZA. SILICATOS
ALTA FRAGILIDADE. NITRETOS.
BOM ISOLANTE TÉRMICO E ELÉTRICO.
ALTA TEMPERATURA DE FUSÃO.
Processamento dos materiais cerâmicos:
Principais etapas
 Matéria prima básica: Pós
cerâmicos
O Pós obtidos na natureza:
O Al2O3 - Bauxita
O MgO - Água do mar

O Pós sintetizados em laboratório:

O SiC – Reação química entre SiO2 e o coque a
2200 C (processo Acheson)
O Si3N4 – Sintetizado a partir da reação do silício
em pó com o nitrogênio entre 1200 e 1400 C
 Fatores de influência
O Quanto mais puro for o material, maior é a resistência
mecânica, mas principalmente melhora propriedades
elétricas, óticas, magnéticas e outras;

O Quanto menor o tamanho das partículas os produtos

apresentarão melhores propriedades mecânicas.
 Influência do tamanho das
partículas na porosidade final
O Quanto menor o tamanho das partículas maior
a reatividade entre elas (maior superfície total
a ser eliminada na sinterização) reduzindo a
temperatura e o tempo necessários na
sinterização e a porosidade final do cerâmico.
Influência da porosidade na porosidade
final e no tamanho de grão do cerâmico
 Extrusão para a cerâmica
O Processamento cerâmico onde
o material, juntamente com
aditivos (ligantes plastificantes
lubrificantes e outros) é
forçado a passar por uma
matriz.
O Extrusora de pistão
O Extrusora de rosca
O Compostos cerâmicos que já
contenham argilas não
necessitam de aditivos.
O Aplicados em produtos
cerâmicos com seção
transversal constante (tubos
por ex.)
Extrusora de rosca a esquerda e formas típicas
de produtos fabricados por extrusão a direita
 Extrusão
O A extrusão é um processo de conformação plástica,
limitada à fabricação de objetos de seção constante,
muito utilizada na indústria cerâmica vermelha:
conformação de tijolos e tarugos (bastonetes) e para a
prensagem plástica de telhas.
 Extrusão
O Existem vários fatores que afetam o rendimento do processo e
a qualidade dos produtos finais:
O Composição e a preparação das massas cerâmicas;
O Plasticidade das massas;
O Tipo de extrusora e a qualidade do vácuo;
O Moldes/Boquilhas usados (figura abaixo).
 Extrusão
O Dentre os fatores referidos a plasticidade é uma
propriedade de difícil caracterização, uma vez que a
maior ou menor plasticidade de uma massa depende de
múltiplos aspectos, entre os quais se destacam:
O Teor de umidade da massa;
O Diferentes tipos de minerais argilosos existentes (a
composição da massa);
O Forma dos cristais;
O Granulometria das partículas envolvidas.
 Extrusão
O Há ainda o fato da determinação da plasticidade depender
frequentemente da habilidade do operador, fornecendo, por
isso mesmo, uma avaliação meramente qualitativa.
O Além disso os valores obtidos para diferentes ensaios não são
diretamente comparáveis.
 Extrusão
O Podemos definir dois tipos diferentes de plasticidade: “boa”
e “má”.
O Se a massa se adapta perfeitamente a um processo específico
de conformação, define-se a plasticidade como “boa”.
O Se a massa ao ser conformada origina defeitos no produto ou
demonstra dificuldades na conformação, a plasticidade é
considerada como “má”.
O Esta análise traduz, de certa forma, o conceito prático de
plasticidade e que é muitas vezes definida como sendo o
grau de deformação de uma massa até ela entrar em
ruptura.
 Extrusão
O Deve-se, sempre que possível, extrudar as massas
na zona de máxima plasticidade do material
evitando situações desvantajosas em termos de
extrusão.
O Nas massas com elevados teores de umidade,
perto do limite líquido (Ll), facilmente ocorre o
deslizamento entre partículas, pelo que a massa
argilosa tenderá a agarrar-se às hélices da
extrusora e fluir pelo centro da fieira com maior
velocidade.
 Extrusão
O Algo semelhante ocorrerá se diminuirmos o
teor de umidade e trabalharmos abaixo da
zona de máxima plasticidade. O atrito nas
paredes da extrusora aumenta e a massa
argilosa tenderá também a fluir com maior
velocidade no centro, enquanto que as forças
de compressão desenvolvidas no interior da
extrusora e o desgaste dos diversos
componentes metálicos aumentam.
 Extrusão
O As forças de compressão no interior de uma extrusora
apresentam dois picos em zonas diferentes.
O O primeiro, de baixa intensidade, surge logo no fim da primeira
hélice junto ao cortador interno na entrada da câmara de vácuo,
onde surge a primeira restrição à passagem da massa.
O O outro pico, com início na zona de pré-compressão e máximo
à entrada da sobre boca, tem maior intensidade e define a zona
onde se desenvolvem as forças de compressão do material e
onde se desenvolvem desgastes elevados dos componentes da
extrusora.
O Quanto menos plástica for a massa argilosa, maior sensibilidade
terá a possíveis variações de umidade.
Extrusão
 Extrusão
O Dado que as condições de fluxo do material argiloso
através da extrusora dependem basicamente da sua
plasticidade, compreende-se facilmente a necessidade
de manter o mais constante possível as características
da massa (composição, grau de moagem, teor de
umidade, etc.) para que o valor da plasticidade se
mantenha.
O Nesse sentido pode-se observar como diferem as
pressões de extrusão e consequentemente os gastos
com energia elétrica no motor, quando se extruda duas
massas com plasticidades muito diferentes
Extrusão
 Extrusão
O O transporte, a compactação e a extrusão das massas
cerâmicas são ações desenvolvidas pelas hélices da extrusora.
O A economia energética, a regularidade do fluxo e a pressão
adequada de extrusão são fatores que estão dependentes do
tipo de fieira (diâmetro na saída, conicidade e comprimento
da foca) e da plasticidade da massa.
 Extrusão
O A fieira, conjunto composto pela foca e pelo
molde deve cumprir com as seguintes funções:
O Eliminar as variações ou diferenças de fluxo
argiloso que não se conseguiram corrigir pela
ação das hélices;
O Diminuir as laminações que se formam devido
ao ordenamento das partículas argilosas;
O Transformar o fluxo helicoidal de argila num
fluxo retilíneo paralelo ao eixo da extrusora;
 Extrusão
O A fieira, conjunto composto pela foca e pelo
molde deve cumprir com as seguintes funções:
O Compensar as diferenças de transporte de massa
entre a periferia e o eixo da hélice;
O Igualar as velocidades ao longo da seção, para
que a entrada de massa no molde se faça de modo
completamente uniforme (evitando, deste modo,
deformações na hélice e/ou descentragem do
molde, em consequência das diferenças de
pressão no fluxo argiloso).
 Sinterização - Densificação
O Processo de ligação entre as O Mecanismo de união:
partículas por difusão de O Calor aumenta a difusão entre as
átomos entre elas partículas.
acompanhada de uma O Redução da energia de
superfície pela redução da área
remoção de poros entre as exposta entre as partículas de pó
partículas e de uma que se unem no processo
diminuição de volume. O Temperatura correta de
O Volume reduz em sinterização para o Si3N4: 1750
aproximadamente 50% C
O Quando se utiliza 1650 resta
O Sempre realizada em altas
muita porosidade
temperaturas para acelerar o O Quando se utiliza 1850 há muito
processo de difusão. crescimento de grão.
 Sinterização - Densificação
O Estágios da sinterização:
O Primeiro estágio:
O Rearranjo: leve movimento de
rotação das partículas adjacentes para
aumentar os pontos de contato
O Formação do pescoço: Difusão nos
pontos de contato
O Segundo estágio:
O Crescimento do pescoço: os
tamanhos dos pontos de contato
cresce e a porosidade decresce.
O Crescimento de grão: Partículas
maiores agora chamadas de grão
crescem consumindo os grãos
menores.
O Terceiro estágio:
O Sinterização final: Remoção final da
porosidade por difusão de vazios ao
longo dos contornos de grão
Sinterização - Densificação
Cerâmica Vermelha Extrudada
O No processo de fabricação industrial
da cerâmica vermelha extrudada, o barro
(argila) preparado sem adição de componentes
que alteram as suas características, é
conformado em uma extrusora, também
conhecida como maromba, que lhe dá a forma
desejada antes da queima.
Cerâmica Vermelha Extrudada

Extrusora Maromba
Cerâmica Vermelha Extrudada
O A cerâmica vermelha extrudada e outros materiais
fabricados por este processo, quando não esmaltados, se
caracterizam pelo aspecto natural, tornando o ambiente
rústico e muito aconchegante.
Cerâmica Vermelha Extrudada
O Para a fabricação de cerâmica vermelha
extrudada, a composição da massa deve ser
ajustada de forma a atender as exigências técnicas
necessárias como retração, perda ao fogo,
plasticidade, absorção de água, dilatação
térmicas, etc.
O O controle do produto final de cerâmica
vermelha extrudada de boa qualidade é bastante
exigente, devendo seguir rigorosamente as
respectivas normas técnicas.
Cerâmica Vermelha Extrudada
O Cerâmica vermelha extrudada é indicada para vários tipos
de obra, como por exemplo, para ambientes de tráfego intenso
como áreas públicas e externas em geral, devido à sua elevada
resistência à abrasão.
Cerâmica Vermelha Extrudada
O O detalhe que chama a atenção de arquitetos,
construtores e decoradores é a disponibilidade
que a cerâmica vermelha extrudada tem
para acabamentos como degrau, acabamento
para cantos, rodapés, etc.
Referências Bibliográficas
O http://www.cmc.ind.br/?
link=ver_produto&cd_categoria=29&cd_produto=79

O http://www.ceramica6.com.br

O Cordeiro, P. “Moldes de fieira, fatores de funcionamento

acerto e afinação-Parte I”, Cerâmicas, n. 17, p. 81- 84, Set.-
Nov., 1993.
Referências Bibliográficas
O Carty, W.M.; Lee, C. “The Characterization of
Plasticity”, Science of Whitewares, Published by the
American Ceramic Society, p. 89-101, USA, 1996.

O Gomes, C.F. “Argilas - O que são e para que servem”,

Fundação Calouste Gulbenkian, Lisboa, 1988.