FORMADO DE MATERIALES COMPUESTOS
Antony Tulcan Hernan Chapid Andres Diaz Giancarlo Salcedo
INTRODUCCIN
Los materiales compuestos nacen de la necesidad de obtener materiales con ciertas propiedades que no se pueden encontrar en un
material simple.
La propiedades de un material compuesto dependen de los materiales a utilizar y el proceso de fabricacin
Los materiales compuestos estn formados apartar de una matriz, el refuerzo o fase discontinua e interfase.
MATRIZ Y REFUERZO
MATRICES DE MATERIAL COMPUESTO
La matriz es el material base, en ella se encuentran incrustadas las fibras de refuerzo.
Es la responsable de las propiedades elctricas, qumicas y trmicas y define el limite de temperatura de operacin del
compuesto.
MATERIA PRIMA PARA MATRICES DE MATERIALES COMPUESTOS
Matriz metlica: Alta conductividad trmica, elctrica y alto punto de fusin. Dbil ante corrosin. El mtodo principal de formado es la
metalurgia de polvo.
Matriz cermica: Alto punto de fusin, alta resistencia a la compresin y buena resistencia a la corrosin. Material frgil y de baja conductividad
trmica. Generalmente se usan mezclas para el formado.
Matriz polimrica: Baja densidad, alta resistencia a la corrosin y buenas propiedades mecnicas.
REFUERZO O MATERIAL DISCONTINUO
Corresponde al otro tipo de material que conforma el material compuesto
Sea agrega a la matriz para aumentar una propiedad que esta no tiene.
El refuerzo se puede presentar en forma de partculas o en forma de fibras
TIPOS DE REFUERZO
Fibras de vidrio
Es el tipo de refuerzo mayormente usado en diferentes aplicaciones por su bajo costo.
Se fabrica varios filamentos para evitar la falla por defectos
La fibra de vidrio presenta alta capacidad de resistir esfuerzo en su direccin longitudinal.
Segn el ordenamiento de las fibras en el interior varan las propiedades mecnicas
TIPOS DE REFUERZOS
Fibra de carbono
Entre las mas usadas como refuerzos en la industria automotriz, naval y aeroespacial
Construidas por finos filamentos de 5-10 micras de dimetro
Tiene propiedades similares a las del acero y es tan ligera como la madera o el plstico
Tiene alta resistencia mecnica y rigidez, presenta poca resistencia al rose e impactos de baja energa
TIPOS DE REFUERZOS
Fibras de aramida (kevlar)
Es un derivado del petrleo
Sus fibras son fabricadas por diferentes proceso de hilado y extraccin
Se considera de altas prestaciones, debido a sus caractersticas mecnicas son muy elevadas
INTERFASE
Es la regin de contacto entre matriz y refuerzo
Se logra gracias una serie de aditivos.
Sin esto la matriz soportara toda la carga y fallara.
Es muy complejo lograr una buena adhesin.
FACTORES EN EL DISEO DE UN MATERIAL COMPUESTO
RELACION ENTRE RESISTENCIA Y DENSIDAD
MATERIALES COMPUESTOS ESTRUCTURALES
Son estructuras formadas por laminas con la fibra
orientada en distintas
direcciones en cada lamina.
Las laminas se unen unas a
otras, normalmente con el
mismo tipo de resina de la
matriz.
MATERIALES ESTRUCTURA TIPO SNDWICH
RESISTENCIA ESPECIFICA VS RIGIDEZ
PROCESO DE FABRICACION
MOLDEO ABIERTO: tambin llamado laminacin por contacto o moldeo por
contacto.
Los materiales iniciales( resina, fibras, esteras y mechas tejidas) se aplican al
molde en capas que se acumulan al espesor deseado. Esto es seguido del curado
y el retiro de la parte. Las piezas moldeadas generalmente son grandes, como
cascos de botes. La ventaja de usar moldes abiertos es que el costo del molde es
mucho menor que si se usara la pareja de molde.
MOLDEO ABIERTO
PROCESOS DE MOLDE ABIERTO
Moldeo de Aplicado manual.
Moldeo de Aspersin.
Maquinas automticas de aplicacin.
moldeo de bolsas.
PROCESOS EN MOLDE CERRADO
Las operaciones en molde cerrado se realizan en moldes que consisten en dos
secciones que se abren y cierran
durante cada ciclo de moldeo. El costo
de un molde cerrado es el doble de un
molde abierto, el de las herramientas
es aun mas grande debido al equipo
mas complejo que se requiere en este
proceso.
PROCESOS DE MOLDE CERRADO
Moldeo por compresin
Moldeo por transferencia
Moldeo por inyeccin
VENTAJAS MOLDE CERRADO
Buen acabado en todas las superficies de la parte
Velocidades mas altas de produccin
Mayor control sobre las tolerancias
Son posibles formas tridimensionales mas complejas
PROCESOS EN MOLDE ABIERTO
Se conocen tambin como laminacin por contacto.
Consiste en el uso de una sola superficie de molde positivo o negativo para producir estructuras laminadas.
Costo menor frente al de molde cerrado.
La superficie en contacto con el molde presente mejor acabado.
PROCESOS EN MOLDE ABIERTO
Existen varios procesos importantes en molde abierto que se diferencia en la aplicacin de las diferentes capas, tcnicas de curado.
PROCEDIMIENTO:
Aplicado manual.
Aplicado por atomizacin.
Maquinas automticas.
Moldeo con bolsa.
PROCESOS EN MOLDE MANUAL
Es el mtodo mas antiguo usado para laminado de FRP, posee mayor intensidad de mano de obra; el procedimiento consiste en 5 pasos :
PROCEDIMIENTO:
Limpieza y uso de antiadherente.
Aplicacin de recubrimiento.
Aplicacin de fibra y resina en capas.
Curado
Extraccin del molde
PROCESO EN MOLDE ABIERTO
MANUAL
PROCESO EN MOLDE ABIERTO
APLICADO POR ATOMIZACIN (ASPERSIN)
PROCESO EN MOLDE ABIERTO
MAQUINAS DE APLICACIN AUTOMATIZADA
PROCESO EN MOLDE ABIERTO
MOLDEO CON BOLSA
PROCESOS DE MOLDE ABIERTO
CURADO
Parmetros principales: tiempo, temperatura y presin.
En el moldeo con bolsa se usan frecuentemente temperaturas elevadas.
En los procedimientos de aplicacin manual y atomizacin donde se usan resinas termo fijas el curado ocurre a temperatura ambiente.
PROCESO DE MOLDE CERRADO
Las operaciones se realizan en moldes que consisten en dos secciones que se abren y se cierran en cada ciclo de moldeo.
Todas las superficies presentan buen acabado.
Altas velocidades de produccin y mayor control en las tolerancias de las dimensiones.
PROCEDIMIENTO:
Moldeo por compresin.
Moldeo por transferencia.
Moldeo por inyeccin.