Procesos de manufactura de materiales compuestos
Enviado por monto2435 • 2 de Diciembre de 2018 • 6.420 Palabras (26 Páginas) • 893 Visitas
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Figura 14. Esquema de moldeo por soplado [8]. 14
Figura 15. Diagrama esquemático de una extrusora convencional [9]. 15
Figura 16. Proceso de fundición centrifuga de materiales compuestos [10]. 16
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PROCESOS DE FABRICACIÓN DE MATERIALES COMPUESTOS
En la actualidad los requerimientos de nuevos materiales con características especiales han desencadenado la producción e investigación de materiales compuestos con propiedades específicas. Este tipo de materiales se identifican porque están compuestos por dos fases, siendo una de ellas la matriz, que se encarga de soportar las condiciones ambientales de operación y de transmitir los esfuerzos que confluyen al material hacía la otra fase conocida como refuerzo. La función principal del refuerzo es proporcionar en la mayoría de casos un aumento en los esfuerzos de tensión y flexión que puede soportar la matriz por sí sola, por lo anterior, en el diseño de materiales compuestos es necesario considerar las propiedades que posee cada material por separado. Es necesario considerar que existen diferentes tipos de matrices, específicamente poliméricas, metálicas y cerámicas; además junto con cada tipo de matriz se pueden utilizar diferentes tipos de refuerzos, donde su uso se ve limitado por la unión entre la intercara matriz-refuerzo, por la expansión térmica de los materiales, los puntos de fusión y degradación de estos y por la cinética química que se pueda desarrollar entre estos.
En esta parte del presente trabajo se pretende plasmar una pequeña introducción a los tipos de matrices poliméricas y a los refuerzos que suelen ser empleados para otorgarles a estas características especiales. Además, se hará una presentación de los procesos que son usados para la fabricación de materiales compuestos de este tipo de matrices y una breve descripción de su procesamiento.
OBJETIVO GENERAL
- Identificar los diferentes procesos de fabricación de materiales compuestos de matriz polimérica, detallando cuales son los refuerzos más utilizados en conjunto con las matrices de mayor uso en la industria.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS
- Reconocer los procesos de fabricación de materiales compuestos de matriz polimérica.
- Identificar los refuerzos más usados en materiales compuestos de matriz polimérica.
- Percatarse de los diferentes materiales poliméricos que se usan como matriz en la producción de materiales compuestos.
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Procesos de fabricación de materiales compuestos de matriz polimérica
Los materiales compuestos de matriz polimérica, como su nombre lo indica, consisten en una resina que conforma la matriz y un refuerzo que puede estar compuesto por fibras, bien sean cortas, largas o por partículas. Este tipo de materiales compuestos son fabricados en grandes cantidades gracias a su bajo costo y a sus excelentes propiedades mecánicas.
Los materiales compuestos de matriz polimérica son reforzados principalmente con tres tipos de fibras, estas son: fibra de vidrio, fibra de carbono y fibra de aramida. Además, se destacan por su inercia química, baja conductividad eléctrica y térmica, resistencia a la radiación solar y por estructuras químicas más complejas que los cerámicos y metales.
A continuación, se presentan los refuerzos más utilizados en la fabricación de este tipo de materiales, las matrices más usadas y los procesos con los cuales se desarrollan los mismos.
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Refuerzos utilizados en la fabricación de materiales compuestos de matriz polimérica
A continuación, se hace una breve descripción de los refuerzos más utilizados en la producción de materiales compuestos de matriz polimérica, teniendo en cuenta que es necesario garantizar una excelente adhesión entre la intercara refuerzo-matriz, los ángulos en los que se dispone la fibra y el porcentaje de la misma respecto a la matriz para garantizar un excelente comportamiento de los mismos.
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Materiales compuestos de matriz polimérica reforzados con fibra de vidrio.
La fibra de vidrio es comúnmente usada en forma continua o discontinua y se encuentra embebida en una matriz de material polimérico que por lo general es resina epoxica. Una de las características principales de los compuestos de matriz polimérica reforzados con fibras de vidrio es un alto esfuerzo específico, debido a que, en una gran densidad de fibras contenidas por la matriz, el esfuerzo puede ser distribuido en un mayor número de las mismas y así proveer una alta resistencia al material compuesto.
Uno de los problemas que presentan los materiales compuestos reforzados con este tipo de fibra es la temperatura de trabajo, ya que si bien el vidrio es un material cerámico que funde a 1723°C, la mayoría de materiales que conforman las matrices poliméricas.
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Materiales compuestos de matriz polimérica reforzados con fibra de carbono.
La fibra de carbono se caracteriza dentro de los materiales compuestos de matriz polimérica como el refuerzo más usado en materiales de avanzada, es decir, con aplicaciones especiales que requieren de altas resistencias y considerables módulos de elasticidad. Su principal ventaja frente a los demás compuestos es que posee altos módulos y esfuerzos específicos y una de sus desventajas es que es un poco más costoso comparado con la fibra de vidrio.
Las fibras de carbono se clasifican en cuatro categorías según su módulo, estas son: estándar, intermedia, alto módulo y ultra alto módulo. Además, la fibra de carbono posee diámetros entre 4 y 10 µm y es comúnmente preimpregnada con resina epoxica, lo cual le da mejor adhesión con la matriz polimérica.
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Materiales compuestos de matriz polimérica reforzados con fibra de aramida.
La aramida se divide en varios grupos, siendo los materiales más conocidos el Kevlar y el Nomex. Además, existen varios grados de materiales, como por ejemplo el Kevlar 29,49
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