Procesos de manufactura de materiales compuestos

Procesos de manufactura de materiales compuestos

Por:

Jose Manuel Vanegas

Juan Esteban Vallejo

Mateo Cardona Gomez

Materia:

Materiales compuestos

Profesor:

Jose Julian Rua Restrepo

Mayo de 2017

Universidad de Antioquia

MEDELLIN-ANTIOQUIA-COLOMBIA

Contenido

PROCESOS DE FABRICACIÓN DE MATERIALES COMPUESTOS        5

OBJETIVO GENERAL        5

OBJETIVOS ESPECÍFICOS        5

I.        Procesos de fabricación de materiales compuestos de matriz polimérica        5

1.        Refuerzos utilizados en la fabricación de materiales compuestos de matriz polimérica        6

1.1.        Materiales compuestos de matriz polimérica reforzados con fibra de vidrio.        6

1.2.        Materiales compuestos de matriz polimérica reforzados con fibra de carbono.        6

1.3.        Materiales compuestos de matriz polimérica reforzados con fibra de aramida.        7

2.        Materiales poliméricos empleados como matriz        7

2.1.        Termoestables        7

2.1.1.        Matriz epoxi        8

2.1.2.        Poliéster insaturado        9

2.1.3.        Poliamidas y bismaleimidas        10

2.2.        Termoplásticos        10

2.2.1.        Poliésteres termoplásticos (TPE por sus siglas en inglés)        11

2.2.2.        Poliamidas termoplásticas        11

2.2.3.        PEEK        11

3.        Procesos de fabricación de materiales compuestos de matriz polimérica.        12

3.1.        Pultrusión        12

3.2.        Pullshaping        12

3.3.        Pullforming        13

3.4.        Pullwinding        13

3.5.        Rolado de tubos        14

3.6.        Laminado continuo        15

3.7.        Moldeo por soplado        15

3.8.        Extrusión        16

3.9.        Fundición centrifuga        17

II.        Materiales compuestos de matriz metálica        17

1.        A partir de la fundición del metal (matriz)        18

1.1.        Stir casting        18

1.2.        Infiltración        18

2.        Mediante procesos en estado sólido        19

2.1.        Unión por difusión        19

2.2.        Metalurgia de polvos        20

3.        Por deposición        20

3.1.        Formado en spray        20

3.2.        Electrodeposición        21

3.3.        Deposición por vapores químicos        21

III.        Procesos de fabricación de materiales compuestos con matriz cerámica        21

1.1.        Prensado en frio y sinterizado.        21

1.2.        Prensado en caliente.        22

1.3.        Procesos de unión de reacción.        23

1.4.        Infiltración de matriz liquida.        24

Bibliografía        24

Listado de figuras

Figura 1. Diagrama de curado isotérmico TTT para una resina epoxi con 3% de Bisfenol A (BPA) [1].        6

Figura 2. Molécula de un grupo epóxido [2].        6

Figura 3. Éter diglicidílico, epoxi disfuncional más utilizado [3].        7

Figura 4. Resina de poliéster instaurado.        7

Figura 5. Grupo éster, componente de la cadena principal de los poliésteres termoplásticos.        9

Figura 6. Poli (bisfenol A-tereftalato].        9

Figura 9. Esquema del proceso de pultrusión.        10

Figura 10. Piezas producidas con el proceso de pullforming [6].        11

Figura 11. Proceso pullwinding [7].        12

Figura 12. Métodos de rolado de tubos [6].        12

Figura 13. Proceso de laminado continuo [6].        13

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

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.

1. 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.

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