Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais, Florianópolis, 2014. / Made available in DSpace on 2015-02-05T21:19:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 329552.pdf: 2401283 bytes, checksum: c446a5d3a57a430222147984466eb6e5 (MD5) Previous issue date: 2014 / Este trabalho apresenta o estudo comparativo entre uma massa de porcelanato técnico submetido à queima rápida (fast firing) ou queima convencional. A queima rápida consiste em submeter um compactado de massa de porcelanato a uma alta taxa de aquecimento em uma temperatura máxima de queima por um tempo suficiente para que ocorram as transformações desejadas e comparáveis às características tecnológicas especificas de um porcelanato queimado de modo convencional. A massa na forma de pó atomizado foi conformada por prensagem uniaxial a 450 kgf/cm², obtendo corpos de prova de 20 mm x 80 mm em espessuras de 2 e 4mm. A queima convencional foi realizada em ciclos de 60 min em temperaturas entre 1120ºC e 1260ºC com patamar de 3-15 min. Já a queima rápida foi realizada nas mesmas temperaturas da queima convencional com ciclos de 3, 5, 10 e 15min. As propriedades físicas tecnológicas e as microestruturas foram avaliadas por diagrama de gresificação, módulo de ruptura à flexão e microscopia eletrônica de varredura. Os resultados obtidos na queima rápida a partir de temperaturas acima de 1210ºC com tempo de 10 min apresentaram valores de absorção de água similares aos obtidos por queima convencional a 1180ºC. O aumento do tempo de queima eleva os valores de densidade aparente e módulo de ruptura à flexão a níveis superiores ao exigido pelas normas NBR 15463.<br> / Abstract : This work presents a comparative study between porcelain tiles submitted to fast firing or conventional firing. The fast firing consisted in submitting a compacted body at a high heating rate up to a maximum firing temperature for a time that the desired changes occur to reach the specific technological features of a porcelain tile obtained by the conventional firing method. A spray-dried powder was formed by uniaxial pressing at 450 kgf/cm² into specimens of dimensions 20 mm x 80 mm with thicknesses of 2 and 4 mm. The conventional firing cycles were performed in 60 min at temperatures between 1120 °C and 1260 °C, with 3-15min holding times. The fast firing was performed at the same temperatures that the conventional firing with cycles of 3, 5, 10 and 15min. Technological, physical and microstructural properties were evaluated by diagrams of gresification, flexural strength measurements and scanning electronic microscopy. The fast fired tiles at temperatures above 1210 °C presented water absorption values similar to those obtained by conventional firing at 1180 °C. Increased firing times increases the bulk density values and leads to modulus of rupture values exceeding those required by the NBR 15463 standards.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia dos Materiais, Florianópolis, 2016. / Made available in DSpace on 2016-09-20T04:14:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 341126.pdf: 12928859 bytes, checksum: 6b2a57ac5c8a3bdccab4f089b8b52310 (MD5) Previous issue date: 2016 / Este trabalho tem como objetivo estudar a geração das tensões residuais macroscópicas e sua influência sobre a resistência mecânica e o comportamento à fratura de revestimentos cerâmicos tipo porcelanato.Para os porcelanatos laboratoriais, foi empregada uma composição de 52,8% feldspato, 31% de caulim e 16,2% de quartzo (% mássico). As tensões residuais foram medida pelo método Strain Relaxation Slotting Method (SRSM). O presente trabalho foi dividido em três partes. Na primeira parte, o desenvolvimento de tensões residuais em diferentes velocidades de resfriamentos foi estudado para porcelanatos laboratoriais. Mostrou-se que a velocidade de resfriamento, em altas temperaturas, influencia fortemente as tensões residuais geradas na superfície. As maiores tensões residuais de compressão foram encontradas para os resfriamentos rápidos realizados a T máx de 800ºC. Temperaturas inferiores, como a de transformação alotrópica do quartzo, não apresentaram influências significativas no desenvolvimento das tensões residuais. Na segunda parte, estudou-se a influência das propriedades do material na geração de tensões residuais em porcelanatos laboratoriais. Dentre as propriedades estudadas, o tamanho de partícula do quartzo e a espessura do corpo de prova foram as que apresentaram maior influência sobre o incremento nas tensões residuais e na resistência mecânica à flexão. Para a variação do tamanho de partícula do quartzo, foi encontrado que as partículas menores desenvolvem maior compressão na superfície do material incrementando a resistência mecânica. Para a variação da espessura do material, corpos de prova com maiores espessuras, na etapa do resfriamento, apresentam maior gradiente térmico entre a superfície e o centro da peça, comprimindo a superfície e aumentando a resistência mecânica. Com as demais propriedades, porosidade e tamanho do poro,coeficiente de expansão térmica e fase vítrea, constatou-se que o aumento da tensão de compressão na superfície do material nem sempre é convertido em aumento na resistência mecânica. Na terceira parte, foi realizado um estudo sobre a influência das tensões residuais macroscópicas no comportamento à fratura de porcelanatos industriais.As peças, provenientes de diferentes empresas, foram submetidas a ensaios de flexão e seu comportamento à fratura foi analisado. Os resultados mostraram que peças que apresentaram perfis de tensões não parabólicos e assimétricos desenvolveram comportamento inadequado à fratura. Para essas peças, o ajuste das deformações experimentais, no ensaio de medidas de tensões residuais, exige a utilização de polinômios de Legendre maior que grau 2. Ainda nesse capítulo, verificou-se que as peças tensionadas com resfriamento rápido apresentaram fratura não retilínea, enquanto que as peças provenientes de resfriamento lento (não tensionadas) mostraram fratura linear.<br> / Abstract: This work aims to study the generation of macroscopic residual stresses and their influence on mechanical strength and cutting behaviorin Porcelain stoneware tiles. For laboratory porcelain a composition of 52.8% feldspar, 31% kaolin and 16.2% quartz was used (by mass). The residual stress was measured by SRSM method. This study was divided into three parts. In the first part, the development of residual stresses at different cooling rates was studied for laboratory porcelain. It was shown that the cooling rate at high temperature strongly influences theresidual stresses generated on the surface. The highest residual compressive stresses were found for rapid cooling performed around T max 800ºC. Lower temperatures, such as the allotropic transformation of quartz, had no significant influence on the development of residual stresses. In the second part, the influence of the material properties onthe generation of residual stresses in laboratory porcelain was studied.Among the properties analyzed, the particle size of quartz and the thickness of the specimen showed the greatest influence on the increasein residual stresses and mechanical strength. For the variation of the particle size of quartz, it was found that the smaller particles develophigher compression on the material surface increasing the mechanical strength. Regarding thickness variation of the material, samples withlarger thickness in the cooling step have a higher thermal gradientbetween the surface and the center of the piece, compressing the surfaceand increasing the mechanical strength. For other properties, porosityand pore size, coefficient of thermal expansion and glass phase, it wasfound that increased compressive stress on the surface of the material isnot always converted into increased mechanical strength. The third partwas a study about the influence of macroscopic residual stresses on thefracture behavior of industrial porcelain. Pieces from different industrieswere submitted to a bending test and the fracture behavior was analyzed. The results showed that pieces with a non-parabolic andasymmetrical stress developed an inadequate fracture behavior. Forthose pieces, the fit of the experimental deformation, in the residual stress measures, require the use of Legendre polynomials of degree greater than 2. Still in this chapter, it was found that the stressed pieceswith rapid cooling showed no rectilinear fracture whereas the (nonstressed)pieces from slow cooling showed a linear fracture.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-graduação em Ciência e Engenharia dos Materiais / Made available in DSpace on 2012-10-23T06:50:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 244858.pdf: 4636881 bytes, checksum: abdbf27a91156e27b5377564e9aa29c1 (MD5) / Apesar de mais caros os revestimentos cerâmicos polidos têm tido aceitação crescente no mercado consumidor. Contudo, a operação de polimento em escala industrial ainda se baseia no empirismo, na experiência de funcionários ou até mesmo no conhecimento adquirido no polimento de outros materiais, como pedras naturais. O presente trabalho tem como objetivo principal contribuir com conhecimentos originais sobre a cinemática atuante no polimento de placas de porcelanato. Para tanto a posição de um abrasivo arbitrário durante o polimento foi equacionada em função dos seguintes parâmetros cinemáticos: velocidade de avanço da linha de produção, rotação do disco abrasivo, freqüência e amplitude de oscilação lateral, e raios interno e externo do disco abrasivo. A duração do polimento para as diferentes regiões da placa pode então ser analiticamente determinada. A distribuição de tempo de polimento resultante permite a quantificação direta da uniformidade de atuação dos abrasivos, em decorrência da cinemática adotada. Com isso foram fornecidos os subsídios teóricos, ainda escassos na literatura, para uma escolha apropriada das condições de riscamento a serem adotadas em futuras investigações fenomenológicas. Numa segunda etapa foi realizado um estudo experimental sobre a distribuição de brilho ao longo da superfície de diversas placas cerâmicas. Avaliou-se um total de 21 placas de porcelanato, polidos sob diversas condições cinemáticas. O padrão de brilho superficial apresentado por cada placa avaliada foi caracterizado por meio de aproximadamente 200 medidas. Os resultados revelaram a ocorrência de um padrão de brilho superficial semelhante a um ziguezague grosseiro, decorrente da própria cinemática atuante. Tais resultados permitiram a concepção de um programa de simulação de polimento, de modo a auxiliar as indústrias na seleção dos parâmetros de operação mais apropriados ao processo

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais, Florianópolis, 2013. / Made available in DSpace on 2014-08-06T17:29:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 323606.pdf: 8746503 bytes, checksum: 8c9a6c0bfea87384a7c8b0d86249f795 (MD5) Previous issue date: 2013 / Abstract : The use of polished high gloss porcelain tile has become increasingly common in civil construction. One of the main factors that determine this choice is the great aesthetic call due to the high gloss, occupying the niche market previously dominated by natural stones, such as marble or granite, for example. The machining process to obtain that high gloss can be divided into several distinct stages, the first one is the flat grinding for roughing and removal of orthogonal defects from the top surface of ceramic plate. Commonly, the process parameters used into grinding are obtained directly on industrial line by "trial and error", depending strongly on the operator's experience and sensitivity to adjust the machinery. As a result of this empirical procedure, there are several problems that increase the cost of production and may injure the final gloss of the product. So this doctoral thesis aims to increase the knowledge of tribology and kinematics, optimizing the fragile grinding process for porcelain tile. It is considered in this study the physical interaction between the abrasive grain and the surface of the ceramic plate, as well the kinematic described by this one on the work piece. As a way to simulate the tribological effect during machining, tests were performed employing a surface grinding machine and sclerometry, using an abrasive well with a single diamond abrasive grain and a Vickers indenter as abrasive tool, respectively. The results were analyzed by optical microscopy, scanning electron microscopy and optical perfilometry. In theoretical evaluation, the equations proposed in the literature for material removal by fragile scratching based on the basic characteristics of ceramic were compared to the experimental results obtained, in order to validate their representativeness. At the end, based on the conclusions presented in this work, adaptations are proposed to improve the mathematical modelling, as well process conditions are pointed to optimize the fragile grinding step for high gloss porcelain tiles, seeking a balance between the state of art and the economic viability of the process.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnologico. Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais / Made available in DSpace on 2012-10-21T02:12:38Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Esta dissertação apresenta o estudo e desenvolvimento de pisos a partir de um programa interdisciplinar que inclui as áreas da Engenharia de Materiais, Arquitetura e Design. Este estudo está focado no suporte ao desenvolvimento dos Pisos Cerâmicos para Acessibilidade, os PCAs, em porcelanato, que atendem a interesses sociais, científicos e econômicos. Os pisos de porcelanato desenvolvidos neste estudo são destinados à pavimentação de percursos de pedestres pretendendo obter conforto e segurança aos portadores de deficiência e contribuir para sua inclusão social. Tais pisos possuem propriedades formais que possibilitam as pessoas portadoras de deficiência a percepção de estímulos táteis, sonoros e visuais, contribuindo para sua autonomia e independência na orientação espacial, priorizando a acessibilidade nos percursos de pedestres. Além disso, o porcelanato é um material de alta performance como matéria-prima constituinte dos PCAs, assumindo um alto efeito favorável à acessibilidade. Os PCAs foram desenvolvidos a partir da Metodologia do Processo de Design e de Classificação de Pisos para Acessibilidade, MECLAPA, onde foram aplicados os atributos da idéia, as propriedades formais, os princípios de Desenho Universal e o sistema de paginação no projeto do ciclo de vida dos pisos para acessibilidade. Como resultados obteve-se a produção dos protótipos dos PCAs para as tipologias alerta, cruzamento, parada e guia. A classificação do piso alerta com o material porcelanato constatou-se superior a do concreto com relação ao efeito favorável à acessibilidade que podem provocar no meio ambiente. Como conclusão, recomenda-se então o uso de PCAs em porcelanato nos percursos de pedestres.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil, Florianópolis, 2011 / Made available in DSpace on 2012-10-26T02:34:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 290695.pdf: 4735862 bytes, checksum: b91bf4cdc107583e174825da47ee6d81 (MD5) / Atualmente verifica-se um grande crescimento das inovações tecnológicas, possibilitando a realização de projetos com sistemas construtivos inovadores. A fachada é de fundamental importância para a apresentação do imóvel e há uma tendência das fachadas de edifícios serem revestidas com revestimentos cerâmicos, proporcionando maior proteção da edificação. As especificações estão voltadas para novos materiais e técnicas construtivas, com a finalidade de valorizar a estética dos empreendimentos, obter aumento de produtividade nas obras, aumentar o desempenho, especificar materiais e serviços de qualidade. A tecnologia de fachadas ventiladas apresenta várias vantagens, como: maior agilidade no prazo de execução da obra, maior segurança referente ao destacamento das placas, melhor desempenho do conforto térmico, redução dos problemas de infiltrações de água, quando comparado com o sistema tradicional. O objetivo do trabalho é o dimensionamento de uma fachada ventilada utilizando como revestimento o porcelanato de fina espessura e fixação do revestimento por meio de uma subestrutura auxiliar em alumínio, sendo essa técnica de execução utilizada para as fachadas cortinas de vidro. O dimensionamento é baseado na determinação dos esforços devido ao vento, sendo que o vento é o carregamento que incide diretamente na subestrutura auxiliar em alumínio e porcelanato de fina espessura. Para o comportamento estrutural da subestrutura auxiliar em alumínio realizam-se os cálculos para a flecha máxima admissível, momento de inércia mínimo, momento resistente mínimo, dilatação térmica linear e tensão atuante. Para o porcelanato de fina espessura é calculada a resistência à flexão e então se determina a quantidade de apoios necessários à estrutura. A ligação da subestrutura auxiliar em alumínio e porcelanato de fina espessura é realizada por meio de um selante estrutural. Para a fachada em estudo verifica-se também o dimensionamento do selante estrutural mediante determinação da resistência à tração e ao cisalhamento. Descreve-se o sistema construtivo da fachada ventilada com o porcelanato de fina espessura. Verifica-se a compatibilidade entres os materiais e dimensionamentos de acordo com as especificações. / Currently, there is a large growth of technological innovation, enabling the execution of projects with innovative building systems. The façades has a fundamental importance for the presentation of the building and there is a trend of covering the façades with ceramic tiles, providing a greater protection of the building. Specifications are focused on new materials and construction techniques in order to have a greater aesthetic value of the projects, to achieve productivity growth in the construction works, to increase the performance and to specify materials and services with quality. The technology of ventilated façades has several advantages such as: greater agility in the lead time of the construction work, more security regarding to the fixing of the pieces, improved performance of the thermal comfort, reducing the problems of water infiltration when compared with the traditional system. The purpose of this dissertation is the dimensioning of a ventilated façade using as the coating the low thickness porcelain tile and fixing of the tile by an auxiliary substructure in aluminum, this executive technique is used for glass curtain walls. The dimensioning is based on the determination of loads due to wind and the wind is the loading applied on the auxiliary substructure in aluminum and low thickness porcelain tile. For the structural behavior of the auxiliary substructure in aluminum, the values for maximum allowable deflection, minimum moment of inertia, minimum resistant moment, linear thermal expansion and active tension are calculated. For the low thickness porcelain tile, the bending resistance is calculated and then the necessary quantity of supports to the structure is determined. The connection of the auxiliary substructure in aluminum and low thickness porcelain tile is made by means of a structural sealant. It is also verified the dimensioning of the structural sealant by determination of tensile and shear strength for the façade which has been studied here. The building system of ventilated façade with low thickness porcelain tile is described. The compatibility between materials and dimensions according to specifications is checked.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-graduação em Ciência e Engenharia de Materiais / Made available in DSpace on 2012-10-23T15:05:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 244979.pdf: 5545649 bytes, checksum: 72c9dd038ad5e0eb4be28582a14998bc (MD5) / O porcelanato é formado por uma mistura de argilominerais, quartzo e feldspatos. Corresponde à classe de revestimento com melhor desempenho técnico. É constituído basicamente por 50-65% de fase vítrea, 10-25% de quartzo, <10% de mulita, 0-10% feldspatos não fundidos, 3-7% de porosidade fechada. A produção de porcelanato normalmente se faz por conformação por prensagem, a partir de matériasprimas finamente moídas, homogeneizadas por via úmida e granuladas por atomização. A queima ocorre em ciclos rápidos entre 40 e 60 min, com temperaturas máximas entre 1180 e 1220ºC. A etapa de resfriamento do ciclo de queima é realizada o mais rapidamente possível e com escasso controle. A única precaução tomada é reduzir a velocidade de resfriamento durante a transformação alotrópica do quartzo. Normalmente associa-se o desenvolvimento das propriedades mecânicas do porcelanato com os mecanismos de reforço atribuídos às porcelanas, mas dificilmente relacionando quais fatores que apresentam maior relevância. No presente trabalho, o desenvolvimento das propriedades mecânicas do porcelanato foi estudado com base na avaliação do desenvolvimento das tensões residuais macroscópicas e microscópicas. Diferentes magnitudes de tensões macroscópicas foram desenvolvidas por distintas velocidades de resfriamentos e alterando-se a composição de partida (caulinita, quartzo e albita). Os efeitos provocados pelas tensões microscópicas foram analisados alterando-se a composição de partida e o tamanho de partícula do quartzo. As tensões residuais macroscópicas foram medidas pelo método de relaxação de deformações por corte incremental e as tensões microscópicas por difração de raios X. A resistência mecânica e a tenacidade à fratura, método SENB, foram medidas por flexão em três pontos de apoio em máquina universal de ensaios mecânicos. Os resultados demonstraram que o porcelanato desenvolve têmpera quando submetido a resfriamento rápido. Esse processo é controlado pelas mesmas variáveis da têmpera em vidros planos, constituindo dessa forma um importante mecanismo de reforço microestrutural. Paralelamente à têmpera ocorre um processo de deterioração da microestrutura que foi quantificado matematicamente através de uma equação proposta, que associa a deterioração com o crescimento do tamanho do defeito natural de Griffith. Essa deterioração mostrou ser o principal fator que distingue as propriedades mecânicas de diferentes composições. As maiores resistências mecânicas foram obtidas para aquelas misturas que associam tensão macroscópica juntamente com o efeito de reforço provocado pelas partículas de quartzo e proteção microestrutural,, contra essa deterioração, através da interconexão dos cristais de mulita. As diferenças observadas nas tensões sobre as partículas de quartzo estão relacionadas com variações na natureza da interface (sílica amorfa ou mulita/vidro de caulinita ou vidro de albita), e não podem ser associadas indistintamente com o aumento da energia de fratura sem levar em consideração os efeitos deletérios que as fases de baixo coeficiente de expansão térmica causam à matriz vítrea. A metodologia proposta para a determinação da tensão residual microscópica sobre as partículas de quartzo, juntamente com a análise dilatométrica, comprovaram que o quartzo nas composições de porcelanato está parcialmente desconectado e que este fenômeno é controlado pelo comportamento anisotrópico da célula unitária. Desse modo, o quartzo apresenta dois diâmetros críticos a partir dos quais as partículas se desprendem parcial ou totalmente da matriz. The porcelain tile is composed by clay minerals, quartz and feldspars. It is the best ceramic tile considering the technical properties. Basically it is constituted by 50-60% glassy phase, 10-25% quartz, <10% mullite, 0-10% non-fused feldspar and 3-7% of close porosity. Manufacturing is normally done by dry pressing from fine wet grid raw materials which are spray-dried. Sintering is carried out by fast firing, i.e., 40-60 min, and maximum temperature between 1180 and 1220ºC. Cooling stage is done as fast as possible, with a lack of specific control. Only a little decrease is done on the cooling rate during the quartz allotropic transition. The mechanism of developing mechanical properties of porcelain tile is normally associated with that of technical porcelain, but it is not so evident what the most relevant mechanism is. In the present work, the mechanical properties of porcelain tile was evaluated based on the developing of macroscopic and microscopic residual stress. Different levels of macroscopic residual stress were produced by changing the cooling rate and the initial composition (kaolinite, quartz, albite). The effect of microscopic residual stress was evaluated by changing the initial composition and the particle size of quartz. The macroscopic residual stress was measured by deformation-relaxation method with incremental cuts and the microscopic residual stress by x-ray diffraction. The mechanical strength and fracture toughness, SENB method, was measured by three points bending using a universal test machine. The results show that porcelain tile develops tempering when submitted to fast cooling rate. This process is controlled by the same factors of those in float glass, them it can be considered a kind of reinforcing mechanism. As the tempering occurs, a microstructural deterioration also occurs, which was quantified by a proposed model based on an increasing of the Griffith flaw size. This deterioration is the most important mechanism that differs the mechanical properties all the studied composition. The high strength was obtained for those compositions with macroscopic residual stress, matrix reinforced by quartz particles, but with no deterioration during fast cooling. The deterioration was least for those microstructures where interconnected mullite crystal was observed. The observed changing in microscopic residual stress on the quartz particles was related with changes in the interface nature (amorphous silica, mullite/ kaolinite glass or albite glass) and can not be directly associated with matrix reinforced by increasing the fracture energies without considering the deleterious effect of those low thermal expansion phases. The proposed methodology for determination of microscopic residual stress under quartz particle together with dilatometric experiments, could confirm that the quartz particles in porcelain tile are partially disconnected. This phenomenon is controlled by anisotropic behavior of the quartz unit cell. In this way, the quartz presents two critical diameters and the particles can be completely or partially disconnected.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais, Florianópolis, 2013. / Made available in DSpace on 2014-08-06T17:49:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 325491.pdf: 3102466 bytes, checksum: 128e78d69c42c34c37baf29237a7b463 (MD5) Previous issue date: 2013 / As propriedades estéticas e mecânicas diferenciadas do porcelanato possibilitaram sua ascensão no mercado de revestimentos cerâmicos. Contudo, a sua principal etapa produtiva e responsável pelo ganho de brilho, o brunimento plano rotativo, se baseia em conhecimentos empíricos, culminando em um elevado custo de processo que representa até 40% do total gasto na produção. A necessidade de informações técnicas e científicas que possam ser úteis para aumento na eficiência do processo motivou a realização deste trabalho. Buscou-se então descrever os fenômenos presentes no brunimento plano-rotativo de porcelanatos. O processo industrial foi reproduzido em escala laboratorial através de um tribômetro capaz de simular integralmente a sua cinemática, sendo monitoradas as mudanças na rugosidade que levam ao aumento de brilho da superfície. Tal monitoramento avaliou além da rugosidade média Ra, parâmetros que descrevem de maneira mais eficiente as características das asperidades, como o coeficiente de assimetria Rsk e a curtose Rk da distribuição de alturas dos picos e vales. Os parâmetros Rsk e Rk, quando relacionados em um gráfico, geraram o espaço morfológico do processo, descrevendo a morfologia das asperidades e permitindo identificar o predomínio de vales em relação ao número de picos no perfil, além de indicar a existência de uma mudança no mecanismo de desgaste em abrasivos com granulometria a partir de 600mesh. Esta transição de mecanismo explica a maior influência da granulometria abrasiva nos valores de brilho e rugosidade com o uso de abrasivos entre 600 e 1500 mesh. Ainda nesta faixa de granulometria, os resultados obtidos foram correlacionados com o modelo matemático de Hutchings que descreve o ganho de brilho em função do tempo de brunimento, permitindo o cálculo do número de contatos entre abrasivos e porcelanato necessários para que se atinjam valores próximos à saturação do brilho (235 contatos para 600mesh até 650 contatos para 1500mesh). A partir destes dados foi proposta uma otimização do processo que resultou em brilho final muito próximo ao obtido em um processo prolongado que atinge a saturação do brilho (66,7G e 69,4G, respectivamente). Testes excluindo granulometrias da sequência de brunimento demonstraram que abrasivos mais finos tem maior influência no brilho final e, consequentemente, no surgimento dos defeitos chamados de ?sombras de polimento?. Dada à importância da transição de desgaste dúctil-frágil nas propriedades morfológicas da superfície, também foi realizado um mapeamento dos mecanismos de desgaste por meio de testes de riscamento. Este estudo revelou que a carga normal onde ocorre a transição se manteve constanteaté velocidades de 35mm/s, acima deste valor, pressões cada vez menores são suficientes para que haja nucleação e propagação de trincas causadoras de lascamentos.<br> / Abstract : Distinct aesthetic and mechanical properties of porcelain stoneware granted its rise in the ceramic tiles market. However, the main production step and responsible for gloss development, which is honing, accounts for up to 40% of total manufacturing cost. That fact, in addition to paucity of technical acknowledgement and scientific information, are the motivation of this work, which aims to expand knowledge in this field, regarding phenomena present in plan-rotating porcelain honing. The industrial process has been reproduced in laboratory scale using a tribometer able to simulate the fully kinematics used in industry. Changes in roughness that led to increased surface glossiness were tracked. This monitoring evaluated the average roughness Ra and parameters that efficiently characterize the asperities, such as skewness Rsk and kurtosis Rk from the distribution curve of peaks and valleys heights. Plotting Rsk versus Rk in a chart, the morphological space of the process is generated, describing the asperities morphology, what allowed identifying the predominance of valleys over peaks on the surface profile, as well as indicated a wear mechanism transition for abrasives sizes smaller than 600mesh. This mechanisms switch-over was the reason for the increasing influence of abrasive granulometry on glossiness and roughness value using abrasives between 600 and 1500 mesh. Yet in this range of particle size, the results were correlated with the Hutchings mathematical model that describes the brightness gain versus honing time. It enabled to calculate the number of contacts between abrasives and tile required to reach glossiness near its saturation (235 contacts for 600mesh to 650 contacts for 1500 mesh). From these data, it was proposed a process optimization that obtained glossiness quite close to the one achieved in a longstanding process for gloss saturation (66,7G and 69,4G, respectively). Tests have shown that the finer abrasives has a greater influence on the final glossiness and, hence, on the appearance of the so called ?polishing shadows? defect. Given the importance of the ductile-brittle wear transition on the surface morphology, it has been performed a mapping of wear mechanisms by means of scratching tests. This experiment revealed that normal load for wear mechanism transition remains constant for scratch speeds up to 35mm/s, for higher velocities, declining pressures are enough to promote nucleation and propagation of cracks that cause chipping.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia dos Materiais, Florianópolis, 2012. / Made available in DSpace on 2013-06-25T20:13:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 314946.pdf: 2567047 bytes, checksum: e628c1e61f4780d712bd26f9d270b31f (MD5) / Apesar dos avanços tecnológicos e mercadológicos nos processos produtivos de placas de porcelanato, os fenômenos físico-químicos e mecânicos que ocorrem durante a etapa de "polimento" deste produto ainda necessitam de maiores investigações. O presente trabalho tem como objetivo investigar a influência de alterações mecânicas e químicas no processo de "polimento de placas de porcelanato". Em caráter químico, foram investigadas possíveis mudanças do coeficiente de atrito atuante durante o processamento, bem como do brilho final deste produto, oriundos da variação do pH de soluções utilizadas como fluido de corte para o processamento. Os ensaios foram conduzidos em uma máquina universal para este tipo de teste, que apresenta um cabeçote giratório e liberdade de movimento em três eixos. Foram utilizados diferentes quantidades de ciclos de "polimento", a fim de verificar a evolução do brilho com o decorrer dos ensaios. Foi verificada também a variação do pH da água utilizada como fluido de corte no processo. Para o estudo dos fenômenos mecânicos envolvidos, foi aperfeiçoado um esclerômetro a fim de que através de ensaios de riscamento pudessem ser estipulados os micro-mecanismos de corte atuantes durante o processo de "polimento de porcelanatos". Os resultados do ensaio de riscamento podem ser utilizados como uma aproximação do que ocorre durante o processo de usinagem com blocos abrasivos, viabilizando maior controle deste. Para que haja um melhor conhecimento da dispersão de abrasivos nos blocos, foram mapeadas algumas amostras. Os resultados dos riscos mostram que para a variação de carga ocorrida, o sistema de remoção de material apresenta característica frágil e um controle de força deve ser adotado no esclerômetro para investigações futuras. Os testes com fluido de corte mostraram a existência de variação do pH da água utilizada no processo. Quando modificado o fluido, mudanças nas respostas em brilho e coeficiente de atrito foram observadas, sendo que a solução empregada com pH 7, apresentou tendência aos maiores valores das duas propriedades.<br> / Abstract : Despite technological advances in porcelain stoneware tiles production processes, physicochemical and mechanical phenomenon that occur during the "polishing" stage, still require further investigation. This work aims to investigate the influence of mechanical and chemical changes in the porcelain stoneware tile polishing process. In chemical side were investigated presumable changes in the friction coefficient during the process and the final gloss of this product, from the pH variation of solutions used as lubricant. Tests were made on a universal wear machine that has a rotary head and three axis movements, with a number of different polishing cycles, to observe the gloss gain during the experiment. A pH variation was verified in the water used as lubricant during the process. For the mechanical phenomena study, was improved a sclerometer so that by a scratch test could be stipulated the operating micro-mechanism of wear during the porcelain stoneware tile polishing process. The scratching test results can be used as an approximation of what occurs during the wear process using abrasive blocks, producing most controlled results of this. To have knowledge of the abrasive dispersion in the blocks, some samples were mapped. The scratching test results have shown, for the load variation applied, a brittle mechanism of wear and a strenght control system must to be implemented in the sclerometer to further investigations. The tests with lubricant have shown a pH variation in the water used on the process. When the fluid changed, changes in brightness and coefficient of friction was observed, and the used solution at pH 7 showed a tendency to higher values of the two properties.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais, Florianópolis, 2012 / Made available in DSpace on 2013-06-26T00:40:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 313840.pdf: 3626066 bytes, checksum: 36583a96bd18a5e8057c148a84aeeb2b (MD5) / No presente trabalho foram avaliadas as características técnicas e microestruturas de um porcelanato industrial em diferentes espessuras. As propriedades avaliadas foram densidade aparente a verde, retração de queima, perda ao fogo, resistência mecânica, absorção de água, densidade aparente após queima, além da microestrutura. Foram estudados parâmetros de prensagem, como máxima pressão de compactação e ciclo de prensagem, além de analisada a queima em três temperaturas. Foi realizado ainda um estudo comparativo entre as propriedades técnicas e as microestruturas de porcelanatos de baixa espessura produzidos por prensagem ou tape casting. Os resultados mostraram que a redução da espessura do porcelanato, assim como a máxima temperatura de queima, afetam significantemente algumas características técnicas desses revestimentos, como microestrutura e propriedades físicas, tais como retração linear de queima, perda ao fogo, absorção de água, densidade aparente após queima e resistência mecânica. A máxima pressão de compactação em revestimentos de baixa espessura afeta parâmetros como retração linear de queima e densidade aparente a verde. Comparando-se a prensagem com o método de tape casting podem ser destacadas diferenças significativas na microestrutura e propriedades finais do material, como resistência mecânica e absorção de água.<br> / Abstract : In this work the mechanical properties and microstructure of porcelain tiles with different thicknesses were evaluated. The properties studied were bulk density, firing shrinkage, loss on ignition, mechanical strength, water absorption, bulk density after firing, as well as the microstructure. Pressing and sintering parameters, such as pressing pressure and cycle, and firing temperature were varied and analyzed. A comparative study was made between the technical properties and microstructure of low thickness porcelain produced by pressing and tape casting. The results showed that the reduction of the thickness of the porcelain, as well as the variation of the maximum firing temperature, significantly affect microstructure and technical characteristics of those porcelains, such as firing shrinkage, loss on ignition, water absorption, bulk density after firing and mechanical strength. The maximum pressing pressure in thin porcelain tiles affects parameters such as shrinkage and bulk density after firing. Comparing pressing and tape casting, differences in the microstructure and properties of the porcelain tiles were observed, such as mechanical strength and water absorption.