Rozamiento en Superficies
Rozamiento interferencial: La causa del rozamiento es la interpenetración de las ondulaciones de las superficies de contacto. μr = C1 * Rna
Rozamiento cohesivo: La causa del rozamiento son las microsoldaduras superficiales por la cohesión entre ambos materiales. μr = Ca * R-1a
Siendo Ra en ambos casos la rugosidad y Ca el coeficiente de rozamiento. A mayor rugosidad, mayor rozamiento interferencial y menor rozamiento cohesivo.
Efecto Coring
Efecto coring: Diferencia de concentración de los componentes en las sucesivas capas desde el núcleo hasta la corteza en un grano monofásico. Se observa la diferente coloración del núcleo y la exterior, correspondiendo a diferente composición. Es consecuencia de la difusión incompleta, necesaria para conseguir una única fase sin variaciones de composición en los granos, como lo predice el diagrama de equilibrio. Hace el grano más rico en el núcleo de componente de mayor punto de fusión y en la corteza del de menor punto de fusión. Este efecto aparece cuando la velocidad de enfriamiento es rápida, lo que conlleva un enfriamiento de la zona más exterior, mientras que en la zona más céntrica se produce un enfriamiento más lento, pues se «ve aislada» por la capa ya enfriada y endurecida del exterior.
Materiales Compuestos
Los materiales compuestos son combinaciones macroscópicas de dos o más materiales diferentes que poseen una interfase discreta y reconocible que los separa. Debido a ello, son heterogéneos (sus propiedades no son las mismas en todo su volumen). Si bien algunos materiales compuestos son naturales (como la madera o el hueso), la gran mayoría de los materiales compuestos utilizados en la actualidad son diseñados y fabricados por el hombre.
Las propiedades del material compuesto estarán determinadas por:
- Las propiedades de la fibra.
- Las propiedades de la matriz.
- La relación entre la cantidad de fibra y de resina en el material (la fracción en volumen de fibra).
- La geometría y orientación de las fibras en el compuesto.
Componentes de los Materiales Compuestos
Matriz: La matriz es la fase continua en la que el refuerzo queda embebido. Tanto materiales metálicos, cerámicos o resinas orgánicas pueden cumplir con este papel. A excepción de los cerámicos, el material que se elige como matriz no es, en general, tan rígido ni tan resistente como el material de refuerzo. Su función es definir las propiedades físicas y químicas, transmitir las cargas al refuerzo, protegerlo y brindarle cohesión. Propiedades de la matriz: soporta las fibras manteniéndolas en su posición correcta, transfiere la carga a las fibras fuertes, las protege de sufrir daños durante su manufactura y uso, evita la propagación de grietas en las fibras a todo lo largo del compuesto. La matriz, por lo general, es responsable del control principal de las propiedades eléctricas, el comportamiento químico y el uso a temperaturas elevadas del compuesto.
Refuerzo: Es la fase discontinua (o dispersa) que se agrega a la matriz para conferir al compuesto alguna propiedad que la matriz no posee. En general, el refuerzo se utiliza para incrementar la resistencia y rigidez mecánicas, pero también se emplean refuerzos para mejorar el comportamiento a altas temperaturas o la resistencia a la abrasión. Ejemplo: fibra de vidrio, de carbono, orgánicas, naturales, de interfase.
Clasificación de Materiales Compuestos
- Compuestos de matriz polimérica: Son los más comunes. También se los conoce como polímeros (o plásticos) reforzados con fibras. La matriz es un polímero y una variedad de fibras, tales como las de vidrio, las de carbono o las aramídicas, se utilizan como refuerzo.
- Compuestos de matriz metálica: Se utilizan cada vez más en la industria automotriz. Estos materiales están formados por metales livianos como el aluminio como matriz y fibras de refuerzo como las de carburo de silicio.
- Compuestos de matriz cerámica: Se utilizan en aplicaciones de alta temperatura. Estos materiales están formados por una matriz cerámica y un refuerzo de fibras cortas, o whiskers de carburo de silicio o nitruro de boro.
Técnicas de Moldeo
Moldeo Cerrado
B1 Compresión en Frío
Es un proceso de estampación, donde se coloca el refuerzo y la matriz sobre un molde fijo, cerrando el molde con una mitad superior y se aplica una presión. El molde es el negativo, donde está inscrita la forma de la pieza. El refuerzo es un material con forma semejante a la del producto que se quiere obtener. Se usa para piezas de automóviles, señales viales, etc.
B2 Compresión en Caliente
En esta técnica el molde se calienta por medio de un fluido térmico o con resistencias. El tiempo en que se aplica la presión depende del tiempo de polimerización de la resina y del espesor de la pieza. Esta técnica se denomina compresión por vía húmeda. Igual que la de compresión en frío, pero se usa el calor para el curado de la resina. Se usa para placas de circuitos integrados.
B3 Moldeo por Compresión SMC
Un semielaborado de tipo SMC se prensa bajo una presión hidráulica. En este caso, el semielaborado consiste en hojas de pequeño espesor formadas por resina termoestable y refuerzo. Se sitúa la fibra entre dos capas del termoestable que se compacta y se enrolla para permitir la maduración. Las fibras se colocan en diferentes posiciones para hacerlo más resistente. Cuando los rollos de SMC están maduros, se cortan y meten en la prensa donde se comprime durante un tiempo que lo decide el termoestable.
Moldeo por Estampación de Termoplásticos Reforzados
El estampado es un método muy utilizado en la fabricación de piezas de material termoplástico reforzado con fibra de vidrio. El proceso se alimenta de placas de termoplástico reforzado rígidas que pueden ser previamente calentadas para ser más maleables. Las piezas son transportadas hasta un molde donde son estampadas con una prensa. El método de estampación ofrece la posibilidad de fabricar piezas de gran tamaño y complejidad con espesores variables y grandes volúmenes de producción. Tienen buenas propiedades mecánicas gracias a su gran volumen de fibra.
Inyección de Termoestables o Plásticos
El material formado por matriz termoplástica o termoestable y refuerzo se alimenta por una tolva. Después es transportado hasta el molde por medio de un tornillo sin fin. El sistema se calienta mediante un fluido térmico o resistencias. Se inyecta el material en el molde.
Moldeo por Transferencia de Resinas
El refuerzo se coloca en el molde y se inyecta la matriz termoestable produciéndose la reticulación mediante aporte de calor.
Moldeo por Pultrusión
El refuerzo (en forma de roving, mat, etc.) pasa por los órganos de conformado que aseguran la correcta entrada de los refuerzos en la hilera. En la hilera caliente tienen lugar simultáneamente la obtención de la forma del perfil y la reticulación de la resina.
Moldeo Abierto
El proceso de molde sin prensa se encuentra localizado dentro de los procesos de moldeo abierto, a su vez se subdivide en moldeo sin prensa, realización de estructuras de revolución y realización de estructuras perfiladas.
Moldeo por Contacto Manual
(En primer lugar se limpia el molde y se trata con un agente antiadherente, seguidameente se aplica un recubrimiento delgado de gel (resina, posiblemente pigmentada) que se convertira en la superficie externa de la pieza, desues que el recubrimiento a cuajado parcialmente se aplican sucesivas capas de fibra y resina en forma de tela. Acontinuacion, por cada capa se pasara un rodillo para impregnar completamente la fibra con la resina y remover las burbujas de aire. Seguidamente, se cura la pieza y por utlimo, se retira del molde la pieza completamente endurecida. Este tipo de procesos se utilizan para grandes depositos, embarcaciones, piezas con geometria compleja…) por inyeccion simultanea(En este tipo de procesos se proyectan simultaneamente sobre el molde fibras cortadas y resina catalizada. El equipamiento para la proyeccion consta de una maquina para cortar el roving (bobina de hilos continuos ‘conjunto de filamentos’ y de una psitola de aire cmpriido para proyectar la resina y las fibras cortadas. El moldeo por proyeccion simultanea tiene aplicacion en la fabricacion de bañeras, depositos, cascos de barcos, piscinas) Moldeo a vacio o a presion de aire(se coloca el contramolde recubierto de una memrana estanca. Seguidamente, con unabomba se produce el vacio y el concontramolde poroso adapta la resina al molde y favorece la eliminacion de las burbujas) Moldeo con autoclave(Llamamos autoclave al recipiente que permite el calntamiento y la aplicacion de presion y vacio. Este proceso cnsiste en que sobre un molde se clocan capas de semielaborado y recubre con una membrana ligera y estanca. Acontinuacion, el conjunto se introduce en un autoclave, se aplica vacio para eliminar el dislvente y se eleva la temperatura para que tnga lugar la polimerizacion.)
realizacion de estructuras de revolucion: Moldeo por enrrollamiento filamento(Este tipo de moldeo dispone de un mandril que rota alrededor de su eje de giro. El refuerzo en forma de roving (bobina de hilos ‘conjunto de filamentos’) se introduce en el baño de resina para su impregnacion y se va enrollando alrededor del mandril. Este tipo de proceso se aplica en mastiles de embarcaciones, palas de aerogeneradores eolicos, recipientes de alta presion) Moldeo por centrifugacion(Consiste en un molde de reolucion, en el cual se introduce simultanamente el refuerzo (fibras cortadas) y la resina catalizada y acelerada. La polimerizacion se llevaa cabo a temperatura ambiente o con una estufa. Su mayor aplicación son las tuberia, silos y fosas septicas)
la realizacion de estructuras perfiladas: Estratificacion continua entre films (En este proceso sabmos que los refuerzos (en forma de fibras, mat o tejidos) se impregnan con la resina catalizada y se hacen pasar a raves de unos rodillos de calandrado que dan fora a la pieza. Seuidamente se olimeriza en estufa (60ºC-150ºC) en forma de tunel deende de la temperatura y de la resina (15/50metros de longitud). Y para terminar se corta el material la longitud que se desea. Este proceso tiene aplicación en los paneles sandwich y paneles ondulados para tejados)