ex. materiales compuestos.docx

8/16/2019 Ex. Materiales Compuestos.docx

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INSTITUTO TECNOLÓGICO DE MORELIA

DEPARTAMENTO DE METAL-MECÁNICA

ACADEMIA DE INGENIERÍA EN MATERIALES

MATERIALES COMPUESTOS

EXAMEN DE LA UNIDAD 1,2 Y 3

Alumnos: Gil!"#o $!"n%n&!' Du"%n1212(2)(

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1. Explique que son los materiales de refuerzo en un material

compuesto y cuál es el objetivo de estos materiales en la fabricación

de un nuevo material en la industria.

El material refuerzo es el que proporciona las propiedades mecánicas al material compuestose encuentra en la fase dispersa del material compuesto.

El objetivo principal de estos materiales es desde el punto de vista de propiedades

mecánicas, se puede obtener una gran mejora mediante el uso de fibras continuas,

reforzando en la dirección del esfuerzo aplicado.

2. Explique que es un material de refuerzo llamado evlar, como se

fabrica y sus costos.

evlar es una poliamida sintetizada que consiste en largas cadenas de poliparafenileno

tereftalamida. !on la que se puede construir equipos ligeros, resistentes y a los que no lesafecta la corrosión.

El "evlar solo puede ser procesado mediante el proceso de fricción en solución, el cualconsiste en obtener la fibra desde el proceso de polimerización, ya que en este punto, se

puede controlar a voluntad sus propiedades, cabe notar que para las fibras como el "evlar

solo es posible procesarlas como fibras, ya que su resistencia mecánica y su estructuracristalina no permite realizar otro proceso de transformado.

#os costos de producción no son tan altos a comparación con la fibra de carbono y el

tiempo de fabricación es aproximadamente 1 semana por lámina de evlar.

$. Explique que es un material compuesto, como se forma y para que

lo fabricamos. %encione sus propiedades más relevantes

comparadas con un material com&n.

#os materiales compuestos son combinaciones macroscópicas de dos o más materiales

diferentes que poseen una interfase discreta y reconocible que los separa. 'ebido a ello, son(eterog)neos *sus propiedades no son las mismas en todo su volumen+.

http://www.monografias.com/trabajos15/direccion/direccion.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos15/direccion/direccion.shtml


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e fabrican para obtener propiedades superiores y espec-ficas de los componentes, es por

eso que impulsa a cient-ficos e investigadores a crear y fabricar nuevos materialescompuestos.

#as propiedades de este tipo de materiales compuestos más relevantes en la que trabajan

dando sus mejores caracter-sticas cada uno, logramos alta resistencia mecánica y tenacidad,

facilidad para la conformación de piezas complejas, alta resistencia a la corrosión, todoacompaado con baja densidad. Esto (ace que muc(as veces los materiales compuestos

resulten superiores a los metálicos en diferentes aplicaciones.

1. Explique en detalle que es una matriz en la fabricación de un

material compuesto de inter)s industrial.

#a matriz es la fase continua en la que el refuerzo queda /embebido0. anto materiales

metálicos, cerámicos o resinas orgánicas pueden cumplir con este papel. excepción de loscerámicos, el material que se elige como matriz no es, en general, tan r-gido ni tanresistente como el material de refuerzo.

#as funciones principales de la matriz son3

'efinir las propiedades f-sicas y qu-micas

ransmitir las cargas al refuerzo4rotegerlo y brindarle co(esión.

s- como tambi)n permitirá determinar algunas caracter-sticas del material compuesto

como la conformabilidad y el acabado superficial, es decir, de las propiedades de la matrizdependerá la capacidad que posea el material compuesto para ser conformado con

geometr-as complejas en procesos que, generalmente, no involucrarán posteriores etapas de

acabado.

2. Explique en detalle que es una fibra y de qu) tipo son utilizadas

en la fabricación de un material compuesto.

#os materiales de refuerzo pueden presentarse en forma de part-culas en un amplio grupode materiales compuestos, los más numerosos y ampliamente utilizados son aquellos

reforzados con fibras. En la mayor-a de los compuestos reforzados con fibras, )stas sonresistentes, r-gidas y de poco peso. i el compuesto debe ser utilizado a temperaturaselevadas, tambi)n la fibra deberá tener una temperatura de fusión alta. 4or lo que la

resistencia espec-fica y el módulo espec-fico de la fibra son caracter-sticas importantes.

#as fibras más utilizadas son las de vidrio, carbono y aramida, Estos tres materiales poseenuna resistencia a la tracción extremadamente alta.


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$. 'escriba en detalle una comparación entre las principales

propiedades de las fibras utilizadas para la fabricación de un

material compuesto3 cerámicas5polim)ricas 6 de carbón.

Tipo de fibra Propiedades Aplicaciones-i"/s 8!"%mi8/s Excelente resistencia a los

ataques qu!icos"

Tienen #uenas$ro$ie%a%es ate!$eraturas ele&a%as

Se utili'an ena$licaciones %e altate!$eratura" Estos!ateriales est(n)or!a%os $or una!atri' cer(!ica * unre)uer'o %e )i#rascortas+ o ,is.ers %ecar#uro %e silicio onitruro %e #oro

-i"/s Polim+"i8/s -Textura/ Es %ecir+ as$ecto *sensaci0n al tacto" Esta$ro$ie%a% est( %eter!ina%a $orla estructura !icrosc0$ica %e las)i#ras+ es$ecial!ente la )or!a"-Resistencia !ec(nica/Es$ecial!ente la resistencia a latracci0n * $or en%e a la rotura"-Pro$ie%a%es el1ctricas/ Las)i#ras textiles son #uenas

aislantes"-Resistencia a la u!e%a%/-Resistencia qu!ica/Es$ecial!ente a los (lcalis *(ci%os"-Resistencia a la lu'/ El sol tien%ea %e2ra%ar la !a*ora %e las)i#ras"-Resistencia al calor/ En al2unoscasos tien%e a car#oni'ar la )i#ra

-Cal'a%o-Ro$a-Tecnolo2a %e costura-3i#ra 0$tica-Ala!#res-Ca#les

-i"/s &! 8/"n -Resistencia !ec(nica+ tenaci%a%

* %ensi%a%"-Esta#ili%a% %i!ensional-A!orti2uaci0n %e &i#raciones+resistencia * tenaci%a%-Resistencia qu!ica-Con%ucti&i%a% El1ctrica-Co!$ati#ili%a% #iol02ica-Resistencia a la )ati2a * auto-

-Trans$orte * artculos

%e$orti&os"-Tecnolo2a Aeroes$acial"-Equi$os %e au%io+#ra'os %e ro#ot"-Maquinaria textil+in2eniera en 2eneral"-In%ustrias qu!icas *


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lu#ricaci0n" nucleares"

1.- 'escriba en detalle que son los materiales compuestos de matriz polim)rica y resalta la importancia que estos tienen a nivel industrial

y mencione cuales son los más utilizados en la sociedad.

#a matriz orgánica o polim)rica, tambi)n conocida como matriz de plástico, se caracteriza

por su baja densidad, alta tenacidad, alta resistencia a la corrosión, baja resistenciamecánica, bajo coste, rapidez y sencillez de conformado. ambi)n (ay que tener en cuenta

a la (ora de trabajar con este tipo de matrices la influencia que tienen las condiciones

medioambientales sobre los pol-meros, tales como (umedad, temperatura y radiación solar.#as matrices orgánicas o polim)ricas pueden ser de varios tipos3

7 TERMOPLÁSTICAS, usadas en aplicaciones de bajos requisitos, aunque se están

empezando a emplear termoplásticos avanzados para altas prestaciones.

7 DUROPLÁSTICOS o TERMOESTABLES, las más empleadas en materialescompuestos de altas prestaciones.

7 ELASTÓMEROS, tipo de matrices utilizadas en neumáticos y cintas transportadoras.4ara las matrices polim)ricas o de plástico suele emplearse como elemento de refuerzo lasfibras de vidrio, de carbono o de boro.

#as matrices termoplásticas están formadas por mol)culas unidas por fuerzas d)biles, lo

que les confiere la propiedad de reblandecerse y poder ser moldeadas por la acción del

calor, endureci)ndose al enfriar, siendo todo ello un proceso reversible. lgunos ejemplosson el polipropileno, poliamida, polietileno, etc.

4or otro lado, las termoestables se caracterizan por estar formadas por cadenas reticuladasque (acen que la estructura adquiera una disposición permanente, provocando que la

reacción sea irreversible y el pol-mero no pueda reciclarse. odos ellos necesitan un

proceso de curado para alcanzar su estructura reticulada. Ejemplos de este tipo de pol-meros son el poli)ster, resinas epoxi, fenólicas, etc.

2.5 Explique que son las fibras metálicas en los materiales

compuestos y que ventajas tienen estos en comparación con las

fibras de pol-meros.

#a matriz metálica se caracteriza por ofrecer una mayor capacidad resistente al materialcompuesto, además de una buena rigidez y tenacidad a la fractura. #a matriz de naturaleza

metálica presenta una anisotrop-a poco pronunciada y un buen comportamiento a altas

temperaturas. 8o obstante, este tipo de matrices están limitadas por su alta densidad,además de ofrecer cierta dificultad para su procesado y mecanizado.


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Existen tres tipos de matrices metálicas3 de aleaciones de aluminio, de titanio y de cobre.

9inalmente, la elección del refuerzo dependerá de cuál sea el valor de la temperatura defusión del material de la matriz metálica.

$.5'escriba en detalle una comparación en propiedades entre las

fibras de pol-meros y las fibras cerámicas. 9undamente su respuesta

en las propiedades de temperatura y dureza vic"ers.

FIBRAS CERÁMICAS:#as fibras cerámicas pueden ser de cuarzo o s-lice. on flexibles y con muy bajoalargamiento a la rotura. :frecen además gran resistencia al c(oque t)rmico. e utilizan en

estructuras radio transparentes.

FIBRAS ORGÁNICAS:#as fibras orgánicas son obtenidas a partir de pol-meros. #a más utilizada es el E;#

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