Monografia

FASE DE REFUERZO:

Es importante entender que la fase secundaria juega un papel de reforzar a la fase primaria. Las fases incorporadas más comunes se presentan en alguna de las formas que muestra la figura: (a) fibras, (b) partículas y (c) hojuelas. Además, la fase secundaria puede adoptar la forma de dase infiltrada en una matriz porosa o a manera de esqueleto.

Fig. Formas físicas posibles de las fases incorporadas en materiales compuestos (a) fibra, (b) partícula y (c) hojuela.

1. FIBRAS: Las fibras son filamentos de material de refuerzo, generalmente de sección transversal circular, aunque se usan algunas veces formas alternativas ( por ejemplo, tubular, rectangular o hexagonal). El rango de diámetro va de 0.0001 pulg (0.0025 mm) a 0.005 pulg (0.13 mm), dependiendo del material.

El refuerzo con fibras brinda la mejor oportunidad para mejorar la resistencia de las estructuras compuestas. En los compuestos reforzados con fibra se considera frecuentemente a ésta como el constituyente principal, ya que soporta la mayor parte de la carga. Las fibras son de interés como agentes de refuerzo porque la forma del filamento de la mayoría de los materiales posee una mayor resistencia que la forma masiva. El efecto del diámetro de la fibra en la resistencia a la tensión puede observarse en la figura. A medida que se reduce el diámetro, el material se orienta aún más hacia la dirección del eje de la fibra, y la probabilidad de defecto en la estructura decrece significativamente. Como resultado, la resistencia a la tensión se incrementa dramáticamente.

Fig. Relación de la resistencia a la tensión y diámetro para una fibra de carbono. Otros materiales filamentosos muestran relaciones similares

Las fibras que se usan en los compuestos pueden ser continuas o discontinuas. Las fibras continuas son muy largas, en teoría ofrecen un camino continuo donde la parte compuesta puede llevar la carga. En realidad esto es difícil de lograr debido a las variaciones en los materiales fibrosos y en su procesamiento. Las fibras discontinuas (fibras continuas cortadas en secciones) son de longitudes cortas (L/D=proximadamente 100). Un tipo importante de fibras discontinuas son los bigotillos, cristles simples en forma de cabellos con diámetros de cerca de 0.00004 pulg (0.001 mm) y muy alta resistencia.

La orientación de las fibras es otro factor en las partes hechas de material compuesto. ´Podemos distinguir tres casos, que se ilustran en la figura: (a) reforzamiento unidimensional, en el cual la resistencia máxima y rigidez se obtiene en la dirección de la fibra; (b) reforzamiento planar, en algunos casos en la forma de malla en dos dimensiones; y (c) al azar o tridimensional, en el cual el material compuesto tiende a poseer propiedades isotrópicas.

Fig. Orientación de las fibras en materiales compuestos: (a) unidimensional, fibras continuas; (b) planar, fibras continuas en forma de malla; (c) aleatoria, fibras discontinuas.

En los compuestos reforzados con fibras se usa una variedad de materiales fibrosos: metales, cerámicos, polímeros, carbono y boro. El uso comercial más importante de fibras está en los compuestos poliméricos. Sin embargo, el uso de los metales como fibras de refuerzo y los cerámicos está en crecimiento. Enseguida se presenta un examen de los tipos más importantes de materiales para fibras:

- VIDRIO: Es la fibra más utilizada en los polímeros; el término fibra de vidrio se aplica para denotar

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