-
Moldeo y conformacin de plsticos y materiales
compuestos
Ing. Fausto Oviedo F. MSc.
Escuela Politcnica Nacional
Facultad de Ing. Mecnica
Abril 2013
-
Polmeros
-
Polmeros sintticos
-
Constitucin de los polmeros:
-
Constitucin de los polmeros:
-
Constitucin de los polmeros:
-
Constitucin de los polmeros:
-
Constitucin de los polmeros:
-
Constitucin de los polmeros:Arquitectura de las cadenas
-
Constitucin de los polmeros:Arquitectura de las cadenas
-
Clasificacin de los polmeros por su comportamiento con la
temperatura, en concordancia con la arquitectura de sus
cadenas:
-
Constitucin de los polmeros:
-
Constitucin de los polmeros:Ovillo estadstico y orientacin
-
Constitucin de los polmeros:Orientacin
-
Constitucin de los polmeros:Orientacin; anisotropa
-
Constitucin de los polmeros:Cristalinidad
-
Constitucin de los polmeros:Enlaces Intermoleculares, Puente de
Hidrogeno
-
Carcter Visoelstico de los polmeros
-
Conformado de plsticos
Extrusin
-
Extrusin
-
Productos extruidos
-
Comportamiento reolgico del material
-
Extrusora
-
Partes constitutivas de la extrusora
-
Husillo
-
Funciones del Husillo
-
Relacin L/D
-
Relacin de compresin CR
-
Valores referenciales de L/D y CR
-
Tipos de Husillos
-
Tipos de extrusora
-
Extrusora convencional de un husillo
-
Extrusora de un husillo de alto rendimiento
-
Extrusora de doble husillo contra-rotante
-
Extrusora de doble husillo contra-rotante
-
Extrusora de doble husillo co-rotante
-
Extrusora planetaria
-
Plato Rompedor
-
Sistemas perifricos
-
Perfilera extruida
-
Extrusin soplado de film
-
Extrusin soplado
-
Coextrusin
-
Recubrimiento de Cable
-
Conformado de plsticos
Inyeccin
-
Proceso de Inyeccin
-
Proceso de Inyeccin
-
Molde
-
Unidad de Inyeccin
-
Unidad de Inyeccin: Anillos de Retencin
-
Ciclo de Inyeccin
c) Mantenimiento
-
La presin en el ciclo de inyeccin:
-
La temperatura en el ciclo de Inyeccin
-
Presin y Temperatura en el ciclo de inyeccin
-
Piel fra
-
Conformado de Materiales
Compuestos
Introduccin
-
Material Compuesto
Un material compuesto es un sistema formado por dos materiales
de distintas fases, cuya combinacin proporciona propiedades que son
diferentes a las de sus constituyentes
-
Caractersticas de un Material Compuesto
1. Constar de 2 o ms materiales ( Qumicamente distintos;
Separados por una interface; Separables mecnicamente)
2. Propiedades nicas, superior alguna(s) a las de los
componentes
3. Dispersin del un material en el otro controlable
-
Componentes un Material Compuesto1. Matriz: Fase continua
2. Refuerzo: fase dispersa, cambia las propiedades de la
matriz
3. Aleantes: Agentes de acoplamiento, rellenos,
revestimientos
Interfaz: Superficie de conexin M/R, Tambin influye en las
propiedades
-
Materiales de los Compuestos
Tanto la Matriz como los refuerzos pueden ser:
Metales
Cermicos
Polmeros
-
Propiedades del Material CompuestoDependen de:
1. Propiedades de las fases de los materiales
constituyentes.
2. Proporciones relativas de las fases
3. Geometra de las fases de refuerzo
4. Caractersticas de la interfaz
-
El uso de los Materiales Compuestos
Necesidad de materiales con propiedades inusuales
Mayor resistencia especfica
Disminucin del costo de los refuerzos
Posibilidad de automatizacin del proceso de fabricacin
-
Clasificacin
Unidireccionales
Multidireccionales
Tejidos
Mat.
Comp.
Reforzados con
partculas
Reforzados con
Fibras
Estructurales
Grandes (interaccin
no atmica o molecular)
Consolidados por
dispersin (10-100 nm)
Continuas
Discontinuas
Laminares
Paneles sandwich
Alineadas
Orientadas al azar
Nanomtricas
-
MatricesFunciones de la matriz
Juntar a los materiales de refuerzo Proteger a los materiales de
refuerzo del medio
ambiente, humedad, ataque qumico y del dao mecnico
(desgaste)
Transferir los esfuerzos a los materiales de refuerzo, y
protegerlos de los esfuerzos de compresin
Proveer la forma a una estructura Proveer acabado superficial de
buena calidad
-
Proveer propiedades como tenacidad, resistencia al impacto,
etc.
Aislar una fibra o partcula de otra de modo que la propagacin de
grietas se detenga o su velocidad se reduzca
La matriz controla las propiedades qumicas y elctricas del
compuesto.
-
La matriz debe:
Poseer buena resistencia qumica
Presentar poco encogimiento
Adaptarse con facilidad al procesamiento final del compuesto
Presentar estabilidad dimensional
Matriz de AluminioReforzado con partculasDe almina
-
Tipos de Matriz
Metlicas
Cermicas
Polimricas
-
Ejemplos de Matrices metlicas:
Fibras de SiC o de boro en matriz de aluminio
SiC en una matriz de titanio
Fibras de carbono en matrices de magnesio, cobre o aluminio
Aplicaciones:
Cabezas de pistones para motores automotrices
Alabes de turbinas de gas
Paquetes electrnicos
Aplicaciones espacialesHerramientas de corteWC-Co
-
Matrices Cermicas:
SiC reforzado con SiC
Nitruro de silicio reforzado con SiC
Vidrio reforzado con fibras de carbono
Aplicaciones:
Turbinas para turboreactores
Herramientas de corte
Partes de vlvulas
Cojinetes
HormignFibras de SiC reforzando una
matriz de nitruro de silicio.
-
Matrices Polimricas: Compuestos reforzados con
carbono para partes de aviones
Resina epoxi con fibras de boro para palas de rotor de
helicpteros
Compuestos con fibra de aramidapara disminuir pesos
Termoplsticos con fibras naturales para partes de autos y madera
plstica
Neumticos
Equipos deportivos
Barcos
-
RefuerzosFunciones del material de refuerzo:
Soportar la carga
Proveer rigidez, resistencia, estabilidad trmica y otras
propiedades estructurales
Proveer conductividad elctrica o aislamiento
-
Tipos de materiales de refuerzo
Partculas
Fibras
-
Partculas
De acuerdo al mecanismo de consolidacin:
Partculas grandes o agregados
Consolidados por dispersin
De acuerdo al material:
De vidrio
Minerales
Polvos metlicos
-
Tipos de Fibras
En funcin de los materiales:
1. Inorgnicas
Ti, Ni, Acero, SiC, C, B, Vidrio
2. Polimricas
Aramida, polietileno
3. Vegetales
cabuya, abac, sisal
En funcin de su dimetros y caractersticas:
Whiskers
Fibras
Alambres
En funcin de la continuidad:
Continuas
Discontinuas
-
Compuesto de PP con fibra de vidrio (FV)
FV PP
PP-gAM-FV
AM mejora interfase PP-FV
Interfaz
-
RellenosFunciones
Reducir costos
Incrementar el mdulo
Reducir el encogimiento en el molde
Controlar la viscosidad
Producir una superficie menos rugosa
Ej: slice, carbonato de calcio, etc.
-
Matriz y fibras de carbono
Propiedades especiales:
Temperaturas de servicio mayores a 3000C
Gran resistencia especfica
Excelente resistencia al desgaste
Resistencia al choque trmico
Facilidad de maquinado razonable
Aplicaciones:
Componentes de frenos
Pantallas trmicas
Toberas de cohetes
Compuestos especiales
-
Conformacin de material compuesto con Matriz polimrica
a.- Preimpregnados
-
Conformacin de material compuesto con Matriz polimrica
b.- Moldeo de lminas
-
Conformacin de material compuesto con Matriz polimrica
c.- Moldeo con bolsa de vaco y con bolsa a presin
-
Conformacin de material compuesto con Matriz polimrica
d.- Devanado de filamento
-
Conformacin de material compuesto con Matriz polimrica
e.- Pultrusin
-
Conformacin de material compuesto con Matriz polimrica
d.- Devanado de filamento
-
Conformacin de material compuesto con Matriz Metlica
a.- Procesamiento en fase lquidab.- Procesamiento en fase
slida
-
Conformacin de material compuesto con Matriz Metlica
a.- Infiltracin por escurrimientoFibra prensada en caliente e
impregnacin de un lodo de matriz en polvob.- Sntesis QumicaUn sol,
fluido coloidal con fibra se convierte en un gel que es tratado
trmicamente
-
Bibliografa:-Kalpakjian; MANUFACTURA INGENIERA Y TECNOLOGA;2002;
Ed. PE; 1176p.-Groover; FUNDAMENTOS DE MANUFACTURA MODERNA; 1997;
Ed. Prentice Hall; 1056p-Quiroz F.; Conformado de plsticos
-Guerrero V; Conformado de materiales Compuestos
