MATERIALES COMPUESTOS

INTRODUCCION A LOS MATERIALES COMPUESTOS

La mayoría de las tecnologías modernas requieren materiales con una COMBINACIÓN INUSUAL DE PROPIEDADES imposible de conseguir con los metales, las cerámicas y los polímeros convencionales por separado. Esta necesidad es muy evidente en aplicaciones espaciales, subacuáticas y en los transportes. Por ejemplo, los ingenieros aeronáuticos solicitan, cada vez más, materiales de baja densidad que sean resistentes y rígidos, y también resistentes al impacto, a la abrasión y a la corrosión. Esta es una combinación de características bastante extraordinaria.

RESEÑA HISTORICA El hombre y los

primeros materiales compuestos.

A) Edad antigua: El adobe (arcilla

húmeda mezclada con fibras naturales).

B) Edad moderna: El hormigón,

Neumáticos

Las propiedades que pueden ser mejoradas combinando materiales son :

• Resistencia. • Rigidez. • Resistencia a la corrosión. • Resistencia al desgaste. • Peso. • Resistencia a la fatiga. • Comportamiento dependiente de la temperatura. • Aislamiento y conductibilidad térmica. • Aislamiento acústico.

Históricamente el hombre ha combinado materiales para obtener otros que se adapten a un fin específico. En la actualidad los compuestos de resina reforzados con fibras han permitido conseguir elevadas relaciones resistencia/peso y rigidez/peso permitiéndoles su uso en importantes aplicaciones sensibles al peso, tales como aeronaves y vehículos espaciales.

Clasificación de Materiales compuestos

MATERIALES REFORZADOS CON FIBRASSon muy importantes tecnológicamente Resistencia elevada y rigidez a baja densidad Estas características se expresan mediante los

parámetros Resistencia específica – resistencia a la tracción/peso

específico Módulo específico – Módulo elástico/peso específico Ejemplo: fibra de vidrio

Filamentos continuos de vidrio en una matriz polimérica Resistencia debido a las fibrasEl polímero únicamente las mantiene unidas. APLICACIONESLas industrias aeroespacialLa industria Automotriz

Techo de tractor (PP y fibra de vidrio)-PP (PROPILENO)

Frente de camión (Resina poliéster y fibra de vidrio)

Postes de tendido eléctrico (Resina poliéster y fibra de vidrio)

Bote de fibra poliéster y fibra de vidrio

Avión espía no tripulado (Resina epoxi y fibra de carbono)

frenos de disco de alto rendimiento en un compuesto de cerámica, fibra de carbono mezclada con silicio, para ser resistentes al calor y a las grandes fuerzas a las que son sometidos.

En la industria aeroespacial se suelen utilizar FRP's (Fiber Reinforced Plastics): fibras de alta resistencia (Fibras de carbono, de vidrio )

MAYORES USOSLa fibra de vidrio, también es usada para

realizar los cables de fibra óptica utilizados en el mundo de las telecomunicaciones para transmitir señales lumínicas, producidas por láser o LEDs.

También se utiliza habitualmente como aislante térmico en la construcción, en modo de mantas o paneles de unos pocos centímetros.

Se recomienda utilizar fibra de vidrio para la fabricación de artículos que estén expuestos a agentes químicos y degradación por corrosión.

Otro de los usos importantes de la fibra de vidrio es la Fabricación de la rejilla de fibra de vidrio, barandales, escaleras marinas, perfiles estructurales, tapas para registros.

Estructurales

Compuestos laminaresCaracterizan elevada resistencia,

ligeros y de bajo costeDiseñados para una resistencia a

la abrasión y a la corrosión muy buena

Formados por laminas de materiales elevada resistencia, se apilan y pega entre si

Adhesivo utilizado para unir las laminas es un polímero que endurece por calentamiento y presión.

Compuestos laminaresLos laminados mas usados:

Vidrios de seguridad, por dos laminas de vidrio y adhesivo plastico que impide en caso de ruptura salga despedido fragmentos.

Los microlaminados compuestos de aluminio y polímeros reforzados con fibras, utilizados en los fuselajes de los aviones, estos son muy ligeros pero también muy resistentes a la corrosión, fatiga y al impacto.Se mecanizan y reparan con facilidad.

Compuestos laminaresLos laminares metálicos se unen bajo presión,

por un rodillo.Se logra contacto entre superficie y difusión

atómica da lugar a la unión.

Compuesto bimetalicoTipo especial de laminado, utilizado como

termostato en sistema aire acondicionado y calefacción.

Formado por dos laminas rigidas de diferentes coeficiente de dilatación.

Se calienta y el de mayor dilatación tira del otro, se curva y hace abrir o cerrar el circuito eléctrico que alimenta la resistencia calefactora del equipo.

Compuesto SandwichConsta dos laminas externas resistentes,

“caras”, separadas por una capa llamado nucleo.

Las caras suelen ser acero, aleaciones de aluminio, titanio, madera, plásticos reforzados incluso papel

El nucleo suele ser polímeros espumosos, caucho, cementos, madera de balsa, mantener las caras separadas, evitando deformaciones y aumentar su resistencia a la cizalladura.

Compuesto SandwichUna aplicación es el carton corrugado, para protección

en embalajesTenemos estructuras en panal usadas en fuselajes y

planos estabilizadores de los aviones, usa aleación de aluminio ligera

Este tipo de estructura también se emplea en construcción para techos, suelos y tabiques.