Na fabricação industrial de ladrilhos de cerâmica, a vitrificação ou decoração de superfícies geralmente é feita usando um dos seguintes métodos:
Vitrificação sem ar: uma pistola pulverizadora posicionada perpendicularmente à passagem dos ladrilhos ou placas bombeia a cobertura vitrificada através de pequenos orifícios em um bocal a uma pressão muito alta para produzir uma camada de esmalte lisa.
Revestimento em cascata: a cobertura vitrificada cai sobre a peça como uma cortina ou cascata enquanto ela passa pela máquina.
Frita seca (granilha): esmalte cerâmico preparado com diferentes tamanhos de grânulos padronizados e aplicado:
- A seco sobre um adesivo à base de solvente orgânico previamente aplicado
- Em uma suspensão aquosa dentro de um meio misturado com um aglutinante
Serigrafia (o uso deste método diminuiu com o tempo)
Gravura rotativa ou a laser (gravura)
Impressão digital a jato de tinta, o método de decoração preferido atualmente.
Controle de qualidade e questões de segurança na indústria de fabricação de cerâmicas
Antes de o produto cerâmico chegar ao consumidor, as verificações de qualidade ajudam a garantir que ele atenda aos requisitos de qualidade. Existem vários pontos ao longo do processo de fabricação de cerâmicas nos quais defeitos podem ser introduzidos no produto:
- Problemas com a matéria-prima, por exemplo, a argila (que foi moída até obter uma consistência semelhante à areia) poderia estar contaminada
- Defeitos de pressão, devido a uma má compactação ou distribuição da pressão.
- Secagem desigual dos ladrilhos não vitrificados devido às variações de umidade no ambiente
- Os problemas de vitrificação incluem:
- Bolhas de ar durante a aplicação do esmalte, o que produz defeitos de picadas ou furos quando as bolhas rompem a superfície
- Problemas de aderência do substrato: trincas e fendas
- Contaminação durante a vitrificação: poeira, por exemplo
- Defeitos de cozimento
- Esmalte/cobertura vitrificada de baixo cozimento: trincas devido a uma fase de fusão insuficiente (algumas vezes similares a trincas durante a vitrificação)
- Desgaseificação defeituosa: o cozimento do componente base gera gases que devem atravessar a cobertura vitrificada fundida para sair do ladrilho; mas às vezes isso deixa bolhas presas
- A contaminação no esmalte causa defeitos como pontos coloridos ou decomposição
As bolhas podem aparecer em diferentes fases do processo de produção, resultando em defeitos estéticos (quando elas rompem a superfície) ou trincas por falta de impermeabilidade. Esses defeitos são tipicamente identificados durante a fase de controle de qualidade, e os produtos são enviados para a pilha de rejeitos. Nem sempre é fácil encontrar a causa, mas identificar a origem dos defeitos é importante para que sejam tomadas medidas corretivas para evitar que o problema ocorra novamente.
Microscópios digitais versus microscópios estereoscópicos convencionais para o controle de qualidade (CQ)
A microscopia industrial é um método de inspeção que é usado para a gestão do controle de qualidade de cerâmicas vitrificadas. Os estereoscópios ou microscópios convencionais (aqueles com características motorizadas e de excelente qualidade) conectados a uma câmera e com um software adicional podem oferecer aos fabricantes de cerâmica a maioria das ferramentas de que precisam.
Contudo, os avanços na tecnologia dos microscópios levaram aos microscópios digitais, que são muito mais versáteis em termos de funcionalidades de formação de imagem, eliminando a necessidade de uma câmera ou seu software. Um microscópio digital oferece vários recursos que permitem que o inspetor de qualidade colete as informações necessárias para uma análise e avaliação apropriadas de defeitos.
Várias opções de métodos de observação
Os microscópios digitais, como o microscópio DSX1000, oferecem normalmente cinco ou mais métodos de observação, proporcionando ao inspetor várias opções de visualização para avaliar minuciosamente o defeito.
Campo escuro: um dos métodos de microscopia mais comuns devido à sua iluminação incidente periférica. Um benefício deste método é a sua representação exata das cores. Normalmente, é possível segmentar a iluminação para gerar efeitos de sombra e contraste na amostra.
Uma amostra vitrificada sob observação de campo escuro (à esquerda) e um diagrama do caminho óptico (à direita)
Campo claro: também conhecida como iluminação coaxial, a técnica de campo claro consiste na luz incidente e refletida da amostra que viaja pela mesma trajetória óptica. A vantagem desta técnica é seu alto poder de contraste para distinguir cavidades e porosidades no esmalte.
Uma amostra vitrificada sob observação de campo claro (à esquerda) e um diagrama de caminho óptico (à direita)
Oblíqua: um tipo de iluminação coaxial em que a amostra é iluminada com apenas 50% da trajetória óptica. Isso causa um efeito 3D que realça os defeitos e as estruturas.
Uma amostra vitrificada sob observação oblíqua (à esquerda e no centro) e o caminho óptico (à direita)
MIX: uma combinação de campo claro e campo escuro A iluminação MIX é útil para reduzir o halo das coberturas vitrificadas brilhantes.
Uma amostra vitrificada sob observação MIX (à esquerda) e um diagrama do caminho óptico (à direita)
Polarizada: uma técnica em que é usado um conjunto de polarizadores para aumentar o brilho da amostra ou para remover reflexos indesejados.
Uma amostra vitrificada sob observação polarizada (à esquerda) e a trajetória de iluminação (à direita)
Escolher qual opção de observação é a melhor para suas necessidades de visualização é fácil com o microscópio DSX1000, graças à sua função exclusiva de "melhor imagem". O sistema exibe imagens da amostra usando cada técnica de iluminação, e você clica (ou toca) naquela que preferir.
Assista ao vídeo abaixo para ver como funciona:
Técnicas complementares de aquisição de imagem
A fotografia, ou seja, a aquisição de imagem 2D, é tradicionalmente usada para documentar e analisar defeitos na cerâmica. Com um sistema óptico convencional, isso normalmente envolve a conexão de uma câmera digital e seu software de controle ao microscópio. Contudo, os sistemas de microscopia digital atuais podem adquirir imagens 2D e 3D de alta qualidade sem qualquer necessidade de equipamentos adicionais.
Para complementar as imagens 2D, o microscópio DSX1000 oferece a possibilidade de selecionar outros tipos de técnicas de aquisição de imagem:
Reconstrução focal: esta técnica constrói uma imagem 2D composta na qual só aparecem os pontos focais de uma amostra. A captura a seguir de um orifício em um vidrado cerâmico é o resultado de imagens de empilhamento Z de diferentes planos focais. O eixo de foco motorizado do sistema DSX1000 faz parte do que lhe dá a capacidade de fazer reconstruções focais.
Orifício na cobertura vitrificada reconstruído usando reconstrução focal
Renderização 3D: baseada em um princípio semelhante ao da reconstrução focal, a renderização 3D resulta em uma imagem topográfica da superfície capturada. Este recurso permite que o inspetor de CQ examine minuciosamente a gravidade e as características de um defeito.
Imagem topográfica 3D de uma superfície vitrificada com fendas
Imagem panorâmica: uma fotocomposição nos eixos XY. Ao pressionar um botão, o microscópio DSX1000 pode adquirir imagens com um amplo campo de visão e alta resolução unindo várias imagens juntas. Ele pode até mesmo unir imagens 3D para obter uma visão de perfil maior.
Assista ao vídeo abaixo para ver uma demonstração:
Esta função de imagem pode até ser combinada com a reconstrução focal ou a aquisição 3D.
Imagem panorâmica de uma cerâmica vitrificada (acima), esta imagem é o resultado da união de várias imagens sobrepostas (seções mostradas abaixo)
Software avançado de análise de imagens 2D e 3D
As ferramentas de software do sistema DSX1000 oferecem medições e análises avançadas de imagens 2D e 3D, bem como detecção e classificação automática de bolhas. Quando é necessário, esses recursos podem acelerar o processo de avaliação de defeitos para que os inspetores de CQ acompanhem as demandas de produção.
Medição 3D de alturas do perfil topográfico
Detecção e classificação automática de bolhas
Vantagens do microscópio digital DSX1000
Assim como os cinco ou mais métodos de observação, a aquisição de imagens 2D e 3D e as ferramentas de formação de imagem avançadas, as características do microscópio DSX1000 também incluem:
- Iluminação LED de longa duração
- Zoom óptico motorizado
- Ampla gama de objetivas com diferentes possibilidades de aumento e resolução
- Estrutura inclinada de alta capacidade (± 90º)
- Foco Z motorizado
- Platina XY mecânica ou motorizada
Para saber mais detalhes sobre o microscópio digital DSX1000, visite www.olympus-ims.com/microscope/dsx/.
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