Materiales de Ingeniería
1. Concepto de material compuesto
Es un sistema de materiales formado por una mezcla o combinación debidamente dispuesta de dos o más micro o macro constituyentes con una intracara que los separa, que difieren en forma y composición química y son esencialmente insolubles entre sí.
2. Fundamentos de la ciencia e ingeniería de materiales
La importancia que tiene para la ingeniería un material compuesto es que dos o más materiales diferentes se combinan para formar otro cuyas propiedades son superiores a las de sus componentes individuales o tienen importancia en algún otro aspecto.
3. Tipos de fibras y de reforzantes
- Fibras de vidrio para reforzar resinas de plástico.
- Fibras de carbono para plásticos reforzados.
- Fibras de aramidas para reforzar resinas de plástico.
4. Procesos de molde abierto para materiales compuestos de plástico reforzado con fibra
- Proceso de colocación manual de capas.
- Proceso de aspersión.
- Proceso de bolsa de vacío en autoclave.
5. Impurezas
No es posible conseguir un metal puro, consistente en átomos exclusivamente de un solo tipo. Las impurezas extrañas siempre están presentes y a veces existen como defectos cristalinos puntuales.
6. Dislocaciones, defectos lineales
Una dislocación es un defecto lineal o unidimensional en torno a algunos átomos desalineados. Mediante la técnica de microscopio electrónico se pueden observar dislocaciones en materiales cristalinos.
7. Fluencia en caliente
Los materiales son a menudo expuestos en servicio a temperaturas elevadas y a tensiones mecánicas estáticas. En estas circunstancias, la deformación se denomina fluencia en caliente, la cual se define como la deformación permanente y dependiente del tiempo de los materiales cuando son sometidos a una tensión constante.
8. Materiales termoplásticos de uso general y termoplásticos industriales
A los termoplásticos es necesario calentarlos para darles su forma y después enfriarlos, de este modo adquieren y conservan la forma que se les dio. Estos materiales pueden volverse a calentar cierto número de veces para darles nuevas formas sin que haya un cambio significativo en sus propiedades.
9. Tipos de plásticos
a) Termoplásticos
Representados por la poliolefinas, poliestireno y cloruro de polivinilo, no tienen una estructura rígida. Cuando se calientan y reblandecen, las moléculas de la cadena son libres de moverse y adoptar nuevas formas y posiciones.
b) Termoestables
Tienen una estructura molecular tridimensional rígida, que es producida durante el procesado por entrecruzamiento molecular. Los polímeros termoestables, representados por poliureas o poliuretanos, no pueden ser reblandecidos y procesados nuevamente.
10. Clasificación de los plásticos
- Polietileno.
- Polipropileno.
- Cloruro de polivinilo.
- Poliestireno.
- Fluorocarbonos.
- Epoxis.
- Fenólicos.
- Poliésteres.
11. Tipos de polietilenos
- De baja densidad (LDPE)
- De alta densidad (HDPE)
- De media densidad (MDPE) formulado
12. Fluencia y fractura de los materiales poliméricos
Fluencia
Los materiales poliméricos sometidos a una carga pueden deformarse, o sea que su deformación bajo una carga aplicada constante a una temperatura constante continúa aumentando con el tiempo.
Fractura
La fractura puede considerarse como frágil, dúctil o intermedia entre los dos extremos.
13. Procesos utilizados con los materiales termoplásticos
- Moldeo por inyección.
- Extrusión
- Moldeo por soplado y termoformado
14. Procesos utilizados con los materiales termofijos
Moldeo por compresión
Muchas resinas termofijas, como las fenol-formaldehído, urea-formaldehído y melanina-formaldehído, son moldeadas como piezas sólidas mediante el proceso por compresión.
Moldeo por transferencia
El moldeo por transferencia difiere del moldeo por compresión por la forma en que se introduce el material en las cavidades del molde.
Moldeo por inyección
Con la tecnología moderna es posible moldear por inyección algunos compuestos termofijos utilizando maquinarias de moldeo por inyección de mono husillo.
15. Polimerización
La mayoría de los termoplásticos se sinterizan por medio del proceso de polimerización de crecimiento en cadena. En este proceso muchas moléculas pequeñas se enlazan entre sí, en forma covalente, para formar cadenas moleculares muy largas.
16. Reciclaje de plásticos
El primer paso para el reciclado es hacer la recogida selectiva de los plásticos, en origen por todos los consumidores, para ello debemos separar los residuos plásticos del resto de la basura y depositarlos en el contenedor amarillo o contenedor de envases. Posteriormente se clasifican según los colores y se procede a su lavado y compactado.
17. Caucho (elastómeros)
Son materiales poliméricos cuyas dimensiones pueden cambiar en gran medida cuando se someten a esfuerzos y cuando retornan a sus dimensiones originales al cesar la fuerza deformante.
18. Caucho estireno-butadieno
El caucho sintético más importante y el que más ampliamente se usa es el caucho de estireno-butadieno (SBR), un copolímero del butadieno-estireno.
19. Policloropreno (neopreno)
Los cauchos de policloropreno o neopreno son similares al isopreno, excepto que el grupo metilo unido al doble enlace de carbono ha sido reemplazado por un átomo de cloro.
20. Efecto de la temperatura en la resistencia de los materiales plásticos
Una propiedad importante de los materiales poliméricos termoplásticos es su comportamiento térmico, pues permite llevar a cabo diferente procesos de conformación de los mismos. En general la temperatura influye en el comportamiento visco elástico en el sentido de influir sobre los enlaces por fuerzas de Van der Waals entre las cadenas.
21. Vulcanización
Se trata de una operación que consiste en mejorar el caucho tratándolo con azufre. La vulcanización es un proceso mediante el cual se calienta el caucho crudo en presencia de azufre, con el fin de volverlo más duro y resistente al frío.