Informe de Laboratorio: Materiales Compuestos Reforzados con Fibras y Partículas, Monografías, Ensayos de Tecnologías de Inspección de Soldadura

¡Descarga Informe de Laboratorio: Materiales Compuestos Reforzados con Fibras y Partículas y más Monografías, Ensayos en PDF de Tecnologías de Inspección de Soldadura solo en Docsity! UNIVERSIDAD DE LAS FUERZAS ARMADAS “ESPE” DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE LA ENERGÍA Y MECÁNICA CIENCIA DE MATERIALES APLICADA INFORME DE LABORATORIO - Materiales Compuestos Integrantes: - Cacuango Erick - Díaz Darwin - García Martín - Endara Steeven - Piguaña Brad - Sánchez David - Chaquinga Daniel NRC: 14970 Docente: Ing. Wilson Navas, Mgs. Índice 1. Tema.......................................................................................................................................3 2. Objetivo................................................................................................................................. 3 3. Marco Teórico.......................................................................................................................3 3.1. Materiales Compuestos................................................................................................. 3 3.2. Compuestos reforzados con fibras................................................................................ 3 3.3. Compuestos reforzados con partículas..........................................................................4 4. Materiales y Equipos............................................................................................................4 4.1. Materiales...................................................................................................................... 4 4.2. Equipos..........................................................................................................................4 5. Procedimiento....................................................................................................................... 4 6. Análisis de Resultados........................................................................................................10 7. Conclusiones........................................................................................................................11 8. Recomendaciones................................................................................................................11 9. Bibliografía......................................................................................................................... 12 10. Anexos............................................................................................................................... 12 1. Determinar la configuración de las fibras de tal manera que el entramado genere un compuesto estabilizado, se busca esta configuración debido a que de acuerdo a que influye que en los puntos específicos el material compuesto suele fallar. La configuración determinada para la práctica fue un entramado de capas de 6 tejidos Eglas de la siguiente manera: 2. A continuación, de acuerdo a la Norma ASTM D3039, las dimensiones de las probetas una vez finalizado el procedimiento deben ser de 15mm X 130mm. En el laboratorio se requieren realizar 10 probetas por lo cual se realizará una placa mucho más grande, también se toma en cuenta que de acuerdo a la norma antes mencionada se debe desechar 20 mm desde cada borde hacia el interior por lo cual la placa a realizar fue de las siguientes dimensiones. 45 0 45 Punto de simetría 45 0 45 3. A continuación se procedió a graficar las dimensiones de la placa sobre la fibra Eglas, para lo cual se tomó un hilo de la trama o aquella fibra que se encuentra en forma horizontal es decir a 0° y se la sacó sobre la medida especificada, este proceso se realizó para las dos capas de fibras a 0° que nos solicita la configuración estabilizada. El proceso de corte se realizó en las dimensiones realizadas sobre la fibra y se obtuvieron las primeras dos capas como se observa en la figura 1. Figura 1.- Imagen del trazado de las figuras en la fibra para su posterior corte. 4. Para el proceso de corte de las capas que se encuentran en la configuración a 45° se toma como referencia la fibra de la trama y se procede con el trazo de las dimensiones de las placas , a continuación se procede con el corte y se evita generar esfuerzos puesto que por la dirección en la que se encuentran las fibras tienden a deformarse , debido a que los esfuerzos que soportan son los aplicados en paralelo a la dirección de las fibras sin deformarse. El número requerido de capas de acuerdo a la configuración inicial es de cuatro. 5. Una vez obtenidas las placas después del corte se procede a realizar la medición de la masa de fibra, el resultado del pesaje fue de 34 g. 6. El siguiente paso es la preparación de la resina para lo cual se utilizó la relación en masa recomendada entre matriz de resina y fibra de refuerzo así también del catalizador para el proceso de solidificación de la placa. A continuación se presentan las relaciones utilizadas: 𝑃𝑓 * 30 130 = 𝑃𝑐 𝑃𝑓 * 100 130 = 𝑃𝑅 Donde: Pf: Peso fibra ; Pc: Peso catalizador ; PR: Peso Resina Aplicando la relación recomendada por las instrucciones del fabricante de la resina se obtiene que se debe utilizar 8g de catalizar en 26 g de resina para los 34 g de fibra generando así una relación de 50% de matriz polimérica a 50% de fibra de refuerzo véase la figura 2. Figura 2.- Imagen de la medición de la resina con su catalizador. 7. Una vez encontrada la relación de catalizador y resina se mezclan estos dos elementos en un recipiente de manera circular constantemente para que el Figura 6.- Imagen del proceso de sellado al vacío del material compuesto. 6. Análisis de Resultados La probeta del material compuesto obtenida fue una entramada de 6 capas con configuración 45°, 0°, 45°, 45°, 0°, 45° en donde se usó la cantidad adecuada de resina, dado que la cantidad elaborada inicialmente, sirvió para todo el proceso. En función a dicha configuración, se espera que las placas generadas soporten cargas de tracción en varias direcciones. La elaboración de piezas hechas de materiales compuestos es un proceso que toma su tiempo debido al cuidado que se debe tener en la colocación de las piezas de fibra y la cantidad de resina apropiada, dado que se debe dimensionar adecuadamente esta última para que no haya un exceso entre las capas de fibra iniciales y una carencia en las capas finales. Una vez se finalizó el proceso de cohesión de las capas de fibra con la resina, se procedió a realizar un proceso denominado curado, en el cual se logra secar el material compuesto con la configuración realizada y ya está listo para ser utilizado. Este proceso puede tardar varias horas, si se deja curar bajo condiciones ambientales, tarda 24 horas; si se usa un horno, el tiempo puede reducirse a 1 hora. Para el curado, se debe sellar al vacío el material, posteriormente, se vuelve rígido. 7. Conclusiones ● Dependiendo en qué dirección se aplicarán los esfuerzos, se deben colocar las fibras en el mismo sentido para que el material compuesto soporte los esfuerzos que se aplicarán en dicha dirección. ● Debido a las propiedades que pueden tener los materiales compuestos, hay una vasta cantidad de aplicaciones, entre ellas se pueden encontrar baja densidad y alta dureza, lo que permite conseguir piezas con un peso relativamente bajo, pero igual de resistente como materiales como el acero. ● Se debe tener en cuenta muchos factores como el clima, humedad, la cantidad de material, entre otras condiciones al momento de la elaboración, pero todo va a depender de la experiencia de la persona que realice el procedimiento y el equipo que utiliza para prevenir cualquier posible inconveniente en el proceso de elaboración del material. 8. Recomendaciones ● Evitar pérdida de material, evitando contaminación al ambiente con un proceso de tratamiento de desechos evitando también así pérdidas económicas. ● Mantener un ritmo constante en el proceso de mezclado de la resina con el catalizador debido a que esto puede generar un mejor acoplamiento de la misma con las fibras. ● Al momento de cortar las capas de fibra de 45°, es recomendable no aplicar fuerza en sentido perpendicular a las fibras para evitar deformar la capa de fibra. ● Utilizar los elementos de protección adecuados, puesto que la resina puede llegar a ser tóxica en un continuo contacto, por ende se debe utilizar guantes para que la misma no haga contacto con la piel y mascarilla para prevenir la inhalación de gases desprendidos. 9. Bibliografía 1. Newell, J. (2014). Ciencia de Materiales Aplicada a Ingeniería. Alfaomega: México 10. Anexos Figura 7. Materiales empleados