Aplicación y procedimiento para la creación de una película de polimerizado

INSTITUTO TECNOLOGICO DE CIUDAD JUÁREZ.

INGENIERÍA MECÁNICA

INTRODUCCIÓN A LA MECÁNICA EXPERIMENTAL

PRACTICA NO. 4

“APLICACIÓN Y PROCEDIMIENTO PARA LA CREACIÓN DE UNA PELÍCULA DE POLIMERIZADO”

TITULAR: ING. JAVIER BARRIOS

ALUMNO: IVÁN CISNEROS GARCÍA.NO. CONTROL 07110368

HORA: 7:00 A 8:00 PM

CIUDAD JUÁREZ CHIH. A 06 DE MARZO DEL 2012

I-. INSTRUCCIONES DE SEGURIDAD

1. Antes de intentar usar PC-1, siga las instrucciones generales por unir mandato y contra recorrió de las hojas de la foto elasticidad que se presentó en el Boletín IB-223 y que se debe repasar completamente. Este boletín contiene los procedimientos paso a paso de los detalles pictóricos que se deben seguir sin excepción para alcanzar una adherencia buena entre la capa y la parte que se desea someter a prueba.

2. Extreme la precaución con el manejo de resinas epoxicas y evite el contacto directo ya que puede ocasionar dermatitis o otro tipo de reacción alérgica.

3. No se exponga por tiempo prolongados a los vapores, de preferencia aplíquese este tipo de materiales en áreas ventiladas.

4. En el manejo de resinas utilice guantes y vasos desechables, así como el bate lenguas para mezclar cualquier tipo de sustancia.

5. Contornear LA PIEZA CON LA RESINA se logra mejor en un área bastante limpia y a temperatura del ambiente entre 65°F (18°C) y 85°F (30°c). se deben tomar las siguientes precauciones o minimizar:

Luz del sol directo o calor directo radiante Corrientes extremos de aire caliente o frío Polvo o contaminación de partículas Humedad (lluvia o rocío directo) Contaminantes en general

1-. OBJETIVO GENERAL.

El objetivo principal de esta practica es aprender a aplicar los recubrimientos de película a los diferentes materiales, empleando la técnica de manera adecuada según el fabricante División Measurements instruments y siguiendo al pie de la letra las recomendaciones que se nos proporcionan.

IVAN CISNEROS GARCIA Página 2

2-. INTRODUCCIÓN

El método fotografía de esfuerzos es una técnica muy práctica y versátil para el análisis de la tensión experimental. El método es particularmente aplicable al complejo de las tres configuraciones dimensionales generalmente se encentran en equipo real mecánico, miembros estructurales, y componentes de la máquina. La ventaja principal de la foto elasticidad es que es un método que deriva del hecho que es capaz esta técnica de la exhibición del campo de la distribución de la tensión entera encima de la superficie de una parte y así destaca las regiones donde las tensiones son más granes. La dirección de tensiones principales, magnitudes de la tensión (tangente a todo límites libres o bordes), y máximo esquila tensiones se puede determinar rápidamente y fácilmente. Con instrumentación propia y esfuerzo adicional, se pueden determinar tensiones individuales principales a situaciones de interiores que se quita de límites libres o bordes. Nota Tech TN-702 presenta un tratamiento más completo del principio del método de foto elasticidad.

La aplicación de pruebas de fotoelasticidad a las capas de las superficies de las caras irregulares es un requisito común. Estas capas son aplicadas por cepillado, zambulle, o rocío; sin embargo, con estos métodos que generalmente está impráctico tratar de determinar con precisión el espesor de la capa nominal. Más allá, el espesor la capa puede variar y no ser uniforme con recubrimiento que se le cubrió, la capas en pequeño pueden ser significativamente más espesas que en las áreas alejadas de irregularidades afiladas geométricas. Está también puede ser impráctica ya que no se puede alcanzar los esfuerzos cortantes de la capa de la suficiente por el análisis elástico de muchos materiales.

El contorneó técnica de la hoja, describió aquí, producirá capas de uniforme y espesor mensurable por análisis de la tensión cuantitativo en irregularmente formó partes.


3-. MARCO TEÓRICO

La fotoelasticidad es un método experimental que estudia la birrefracción exhibida por polímeros bajo carga para determinar esfuerzos y sus factores de concentración en una amplia variedad de formas estructurales. Por tal motivo, la fotoelasticidad brinda soluciones sencillas a problemas donde las estructuras toman formas difíciles de representar y estudiar analíticamente.

Con la fotoelasticidad se puede realizar lo siguiente:

Ayuda a determinar esfuerzos en regiones extensas de una estructura, y particularmente para aquellos que tienen una geometría complicada, condiciones de cargas complicadas, o ambos.

Identificación instantánea de áreas críticas, regiones de sobreesfuerzo o sub esfuerzos. Medidas de picos de esfuerzos y concentración de esfuerzos alrededor de agujeros,

muescas, y sitios potenciales de posibles fallos. Optimizar la distribución de esfuerzos en partes de material y estructuras para minimizar

el peso y maximizar la confiabilidad. Realizar pruebas repetitivas bajo condiciones de carga variable, sin necesidad de

desmontar o reemplazar el material. Es decir, determinarlos esfuerzos durante pruebas dinámicas o estáticas.

Hacer medidas de esfuerzos en el laboratorio en donde factores como la humedad o el tiempo no lo afecten.

Identificar y medir esfuerzos residuales.

El banco de fotoelasticidad está constituido por los siguientes componentes principales:

1. Una cámara de iluminación, la cual contiene una lámpara incandescente y una lámpara fluorescente.

2. Un dispositivo polarizarte con un diámetro de 250 mm.3. Un analizador de 250 mm.4. Cámara fotográfica para registro de su lustre.5. Un puente con dos través de cargo, sobre las cuales vienen fijados los modelos de

exámenes.6. Caseta para recoger accesorios.

Todo el banco de prueba está montado sobre una base sólida y esta puede apoyarse sobre cualquier superficie. Sobre la base fijada se encuentra la cámara de iluminación, que está


constituida por una cubierta metálica en el interior de la cual están colocadas las dos lámparas para la iluminación, de las cuales dos de ellas son incandescentes y otra de vapor de sodio.

Sobre el flanco de la cámara de iluminación está situado un perno de alimentación, los dos interruptores y un fusible.

La parte anterior de la cubierta está cerrada por un vidrio de color blanco opaco el cual produce un efecto luminoso uniforme proveniente de las lámparas incandescentes.

El polarizador está sujeto por tres soportes a rodillo que nos permitirán la rotación en modo de poder dar al plano de polarización cualquier orienta miento, individualizando por la graduación escrita sobre el borde de la montura del polarizador.

En la parte central de la base están fijadas rígidamente dos columnas que sirven de apoyo a través de carga, con los relativos accesorios por medio de los cuales vienen fijados y regulados los modelos de estructura a examinar.

Anteriormente al puerto de carga está situado el disco analizador, también rotante y con graduación para el referimiento de la rotación.

Descripción de piezas de mayor importancia de acuerdo a su funcionamiento

Discos polarizador y analizador: sea el polarizador y el analizador, son montados sobre anillos metálicos graduados que encierran entre dos vidrios, un disco “polaroid” y una “lamina a un cuarto de onda” para la luz de sodio. El polaroid es orientado en modo de presentar el plano de polarización horizontal tal que el disco es alojado sobre un a propia sede venga orientado en modo de leer 0 grados o bien leer 180 grados en correspondencia del índice de referencia. La lámina a cuarto de onda es dispuesta con el propio eje a 45 grados respecto al plano de polarización del polaroid.

Son posibles dos soluciones diferentes para examinar el modelo, obtenidas con una oportuna disposición de los dos discos:

a) Modelo analizado con luz polarizada linealmente: es necesario montar sobre el banco los dos discos de manera que presentan las contraseñas blancas hacia el


exterior manteniendo directa la lectura de las graduaciones. Para tal observación puede utilizarse, sea la iluminación a incandescencia o de sodio.

b) Modelo analizado en luz polarizada circularmente: es necesario montar sobre el banco los dos discos en modo que representen los dos las contreras blancas, volteadas hacia el modelo, siempre conservando la cabeza de los números volteada hacia el índice de referencia. En tal caso es aconsejable usar una luz monocromática dado que las láminas a cuarto de onda son construidas para la longitud de onda media correspondientes a la luz amarilla de sodio.

Cámara fotográfica: esta es fijada al brazo, y es predispuesta para la ejecución de la fotografía sobre placas de 6.5 x 9.

Dinamómetros: cada equipo está dotado de dos dinamómetros, cuyo rango máximo para pruebas de tensión y compresión de hasta 50 kg. Los dinamómetros están dotados de diafragmas de prueba, los dinamómetros vienen introducidos entre las trabes del puente de la base. Para llegar más rápido al puente de carga, el soporte del disco analizador puede girar sobre las guías.


4-. MATERIAL Y EQUIPO A UTILIZAR:

Acetona o alcohol Aceite mineral Agente revelador Película plástica Resina Control de temperatura y plancha Fotoelastometro Guantes Bate lenguas

5-. DESARROLLO

Las técnicas para contornear no están muy difíciles de aprender, y los procedimientos siguientes presentan un acercamiento organizado que llevará a un exitoso funcionamiento. Acercamientos que están menos que completos puede rendir a veces resultados satisfactorios; sin embargo, pueden seguirse, las instrucciones para lograr que dichos resultados sean satisfactorios.

El procedimiento se divide el procedimiento del contornea en siete pasos principales:

1. Prepara el plato del modelo (plancha)2. Prepara el plástico (resina y epóxico)3. Vierte el plástico4. Ciclo de polimerización

5. Quitar la hoja del semi-polimerizada del plato del modelo6. Contornea la hoja a la prueba parte superficie7. Retirar la hoja de la parte de prueba.

A continuación se muestra la descripción de los pasos que anteriormente se mencionaron

1. Prepara el plato del modelo (plancha):a) Limpieza y Aplicación del agente revelador: Limpie la superficie de teflón con una gas

limpia o con una esponja aplicando alcohol isopropil o acetona y con una gasa con una gasa limpia seque la superficie. Aplique una película de agente revelador a la superficie del teflón y use una gasa limpia. La película agente revelador debe ser muy delgada. Cualquier evidencia de raya se debe limpiar y alejar usando una gasa limpia. véase figura 2


b) Nivelación de la placa: cuidadosamente nivele la placa con el tortillo que tiene en la parte inferior con el objetivo de posicionar la base. Vease la figura 3

c) Aplicación y ensamblaje del marco: Ajustar el limite donde se establecerá la película reveladora y la resina. Véase la figura 4


d) Preparación del plato: se procede a conectar los elementos del plato para empezar a trabajar (véase la figura 5)

Seleccione el voltaje con que se va a trabajar y el ciclo (110 o 230 volts, 50/60 Hz)

En el control de temperatura seleccione off Conecte el arnés del control de temperatura en el palto Conecte el control de temperatura al voltaje Con el control de temperatura seleccione la temperatura de acuerdo al

tipo de material con que se desea trabajar para precalentar la plancha A continuación se muestra la tabla de temperatura conforme al material a

emplear:


2. Prepara el plástico (resina y epóxico): en este paso se procede hacer la química para la preparación de la resina que verteremos en la plancha

a) Peso de la resina: el tamaño adecuado máximo será de una taza y el peso necesario de resina. Si aproximadamente para los Kits de plástico son de 80gramos.

b) Calentamiento de la resina: en base a la tabla anterior se procederá a calentar la resina de acuerdo al tipo de material, necesitara un termómetro para observar la temperatura del material, esto se hace con el objetivo que la resina sea mas viscosa para mejor manejo

3. Vertimiento del plástico: Quite la tapa del plato del modelo y deje caer la lluvia el plástico. Cuando vierte, desparrame uniformemente y suavemente la resina (Figura 10). Este procedimiento minimizará formación de la burbuja. Mientras vierte la resina, es aconsejable mover la taza formar un "X" o "S" para que la resina mejorare el flujo y así llene el molde. Éste está particularmente ventajoso cuando vierte hojas más delgadas 0.065 en 1.5 mm o menos.


4. Ciclo de polimerización: El plástico líquido pasará por varios pasos antes de llegar a deseó condición del semi polimerización por contornear. A la fase del contorno está semi estable, pero también muy flexible y formable. No tiene ninguno cuerpo geométrico y se puede contornear prontamente conformar a ambos simple y compuesto encorvó superficies. El tiempo mide por los siguientes parámetros:

ambiente se aloja temperatura temperatura del plato modela tipo de plástico espesor temperatura del plástico cuando vertió hacia el [píate] modelo.

Estos parámetros hacen lo impráctico a comparación con el tiempo, en lugar de medir por palmos entre verter y quitado de la hoja del plato del modelo. Sin embargo, pautas existen que determinan si es posible reconocer cuando la hoja está listas para contornear. El tiempo mide por palmos se acorta con temperaturas más altas y/ o hojas más espesas.

5. Quitar la hoja del semi-polimerizada del plato del modelo: la superficie de la plancha esta preparada con un avanzado material que permite retirar fácilmente el plástico.

a) Remover el contorno de plástico: es fácil remover el contorno de plásticob) Aplicación aceite mineral: lubríquese las manos par tener mejor adherencia ala

película y retirar fácilmente

6. Contornea la hoja a la prueba parte superficie: para este procedimiento necesitara tijeras, consiste en seguir el contorno de la pieza de tal manera, que la pieza quede cubierta la película de polimerización como se observa en la siguiente imagen .


7. Retirar la hoja de la parte de prueba: una vez que se endureció se pueden quitar hojas por el borde o esquina cuidadosamente. Éste rompe la adherencia de la superficie que se introdujo por el aceite mineral y la hoja alzará libremente.

6-. RESULTADOS CÁLCULOS Y GRAFICAS

A continuación se muestra un ejemplo para el cálculo correcto de resina:


7-. ANÁLISIS DE RESULTADOS

Si el procedimiento se realizo de una manera adecuada en la foto elastómera se podrá observar algo similar a esto:

8-. CONCLUSIONES:

La fotoelasticidad es un método de probada eficacia para el análisis y el registro de tensiones mecánicos en componentes constructivos. Se utiliza tanto para la medición cuantitativa como para la demostración de estados de tensión complejos a comparación de los métodos analíticos a demás es más exacto.

Esta práctica sirvió para comprender que tan laborioso es aplicar la película para poder observar los esfuerzos en el fotoelastómero pero sin embargo este método es muy preciso.


9-. BIBLIOGRAFÍA

Documento técnico de: PHOTOLASTIC DIVISION MEASUREMENTS GROUP, INC

INSTRUCTION BULLETIN IB-228-1


Manual del polariscopio serie 040

Aplicación y procedimiento para la creación de una película de polimerizado

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