Las cerámicas técnicas tienen alta resistencia mecánica, dureza, resistencia al desgaste, resistencia al calor y baja densidad. En términos de conductividad, es un excelente material aislante eléctrico y térmico.
Después de un choque térmico, que es un calentamiento rápido que hace que la cerámica se expanda, la cerámica puede soportar cambios repentinos de temperatura sin agrietarse, romperse o perder su resistencia mecánica.
El choque térmico, también conocido como "colapso térmico", es la desintegración de cualquier sustancia sólida causada por un cambio repentino de temperatura. El cambio de temperatura puede ser negativo o positivo, pero debe ser significativo en cualquier caso.
Las tensiones mecánicas se forman entre el exterior (capa) y el interior (núcleo) de un material a medida que se calienta o enfría más rápido en el exterior que en el interior.
El material se daña irremediablemente cuando la diferencia de temperatura supera un cierto umbral. Los siguientes factores tienen un impacto en este valor crítico de temperatura:
Cambiar uno o más de estos a menudo puede mejorar el rendimiento, pero como ocurre con todas las aplicaciones de cerámica, el choque térmico es solo una parte de la ecuación, y cualquier cambio debe considerarse en el contexto de todos los requisitos de rendimiento.
Al diseñar cualquier producto cerámico, es fundamental tener en cuenta los requisitos generales y, con frecuencia, encontrar el mejor compromiso viable.
El choque térmico es frecuentemente la principal causa de falla en aplicaciones de alta temperatura. Se compone de tres componentes: expansión térmica, conductividad térmica y resistencia. Los cambios rápidos de temperatura, tanto hacia arriba como hacia abajo, provocan diferencias de temperatura dentro de la pieza, similar a una grieta causada por frotar un cubo de hielo contra un vaso caliente. Debido a la expansión y contracción variable, el movimiento provoca grietas y fallas.
No existen soluciones simples al problema del choque térmico, pero las siguientes sugerencias pueden ser útiles:
Seleccione un grado de material que tenga algunas características inherentes de choque térmico pero que cumpla con los requisitos de la aplicación. Los carburos de silicio son sobresalientes. Los productos a base de alúmina son menos deseables, pero se pueden mejorar con un diseño adecuado. Los productos porosos son generalmente mejores que los impermeables porque pueden soportar mayores cambios de temperatura.
Los productos con paredes delgadas superan a los de paredes gruesas. Además, evite transiciones de gran espesor en toda la pieza. Las piezas seccionales pueden ser preferibles porque tienen menos masa y un diseño prefisurado que reduce la tensión.
Evite el uso de esquinas afiladas, ya que estos son lugares privilegiados para la formación de grietas. Evite poner tensión en la cerámica. Las piezas se pueden diseñar para ser pretensadas para ayudar a aliviar este problema. Examine el proceso de aplicación para ver si es posible proporcionar un cambio de temperatura más gradual, como precalentar la cerámica o reducir la velocidad del cambio de temperatura.
