showroom de nuevos materiales - eoi · 2013-05-21 · equipo: generador: sistema de inducción a...

SHOWROOM DE NUEVOS MATERIALES

Vigo, 7 de Mayo de 2013

www.aimen.es | [email protected] 2

ÍNDICE

1. Introducción a los TPC

2. Ventajas frente a los composites termoestables

3. Técnicas de soldadura de plásticos

4. Soldadura de TPC por inducción


INTRODUCCIÓN

Airbus A350

Composites estructurales de matriz polimérica

Boeing 787


INTRODUCCIÓN

Baja densidad, alta resistencia y rigidez

Composites vs otros materiales

Composites estructurales de matriz polimérica


INTRODUCCIÓN Composites estructurales de matriz polimérica

Fibras largas: Unidireccionales, tejidos o multiaxiales (son las que soportan la carga)

TPC: Composites de matriz termoplástica


INTRODUCCIÓN Composites de matriz termoplástica

Matrices poliméricas: poliolefinas (HDPE), polieter-eter-quetona (PEEK),

poliamidas (PA), polietilenimida (PEI), polietilentereftalato (PET), poli(p-fenilen

sulfuro) (PPS)

Fibras: Vidrio, carbono

Ejemplos comerciales: TWINTEX, FORTRON, VECTRA, CELSTRAN, TEPEX,

CETEX, FULCRUM…

Fibras Pellets

Films Planchas Perfiles

Tapes

+



Vacuum Infusion of TPC Compression moulding

Reactive processing of thermoplastic composites (Anionic Polyamide-6)

TPC Pultrussion Thermoplastic Pultrusion Process Using Commingled Glass/Polypropylene Twintex® Roving


1. Rapid Lay-up (preforma) 2. Consolidación 3. Termo-formado (geometría final)

8

http://www.composites.nl/�


- Almacenamiento Tamb - Su conformado se basa en un cambio físico, no hay reacción química - No se produce emisión de VCOs - Mayor resistencia a impacto - Mayor tenacidad - Mejores propiedades frente a fatiga - Son soldables - Pueden ser conformados de nuevo (“infinitas” veces) - Pueden ser reciclados

Ventajas de los TPCs frente a los composites termoestables

- Dificultad en la impregnación de las fibras debido a la mayor viscosidad (0.1 Pa.s vs 100-1000 Pa.s) - Algunos tipos de Procesado están en desarrollo - Geometrías relativamente sencillas: planchas o perfiles - Menos desarrollados, menor disponibilidad comercial

http://www.google.es/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&frm=1&source=images&cd=&cad=rja&docid=PJ_bukHjoSAG5M&tbnid=cuweHs4ohUgmkM:&ved=0CAUQjRw&url=http://www.yabiladi.com/articles/details/13456/elmaleh-d-origine-juive-marocaine-reponse.html&ei=B66GUfTDLMrJ0QWip4C4Dw&bvm=bv.45960087,d.ZG4&psig=AFQjCNF7EszxBYpa9rhMce-fxmf_nrzjwQ&ust=1367867262219122�

http://www.google.es/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&frm=1&source=images&cd=&cad=rja&docid=Z5yHjNiGKV8QyM&tbnid=ObdoISU0IpdXNM:&ved=0CAUQjRw&url=http://www.dreamstime.com/royalty-free-stock-photos-green-positive-symbol-image17717818&ei=1K-GUcaePJSN0wWcioHwDg&bvm=bv.45960087,d.ZG4&psig=AFQjCNF7EszxBYpa9rhMce-fxmf_nrzjwQ&ust=1367867262219122�


Fibras Pellets

Films Planchas Perfiles

Tapes

+

Soldadura de TPCs Geometrías más complejas y de

mayor envergadura

TÉCNICAS DE SOLDADURA DE PLÁSTICOS

?

http://www.tapasproject.nl/en/Default.cshtml�


TÉCNICAS DE SOLDADURA DE PLÁSTICOS

Soldadura de plásticos

Calentamiento interno

Mecánico

Ultrasonidos

Vibración

Spin

Electromagnético

Láser

Infrarrojo

Microondas

Calentamiento externo

Plato caliente

Aire caliente

Extrusión

Inducción

Resistencia


TÉCNICAS DE SOLDADURA DE PLÁSTICOS Parámetros clave comunes a todas:

Temperatura

• Tm > Tw < Tdeg • Importante el

Control de T

Presión

• Para conseguir la miscibilidad

• Hasta que el material enfríe

Tiempo

• Suficiente para que el material esté fundido

• Suficiente para el enfriamiento seguro

Experiencia en soldadura de TPCs

http://www.google.es/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&frm=1&source=images&cd=&cad=rja&docid=dKsQZD1qdhMutM&tbnid=YHZrptrXEULBRM:&ved=0CAUQjRw&url=http://www.picto-signaletique.com/shop/panneau-danger/188-haute-temperature.html&ei=DZKHUb7jNOzw0gXjsoBw&bvm=bv.45960087,d.ZG4&psig=AFQjCNFt12r99D2e3uqyjeD9Y4on7MgDGg&ust=1367925615567417�

http://www.google.es/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&frm=1&source=images&cd=&cad=rja&docid=6ZTuZ3m4nwXgTM&tbnid=LbME7RZaAHk-fM:&ved=0CAUQjRw&url=http://www.exterior-plumbing-services.co.uk/poor-water-pressure.php&ei=KZOHUd37GYH40gW7qoDoCw&bvm=bv.45960087,d.ZG4&psig=AFQjCNHuvXL3hriTHCv4ld8okdEvRjhF2A&ust=1367925905317799�

http://www.google.es/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&frm=1&source=images&cd=&cad=rja&docid=6-LYsBonjmemEM&tbnid=i0W2w-uCQhOVFM:&ved=0CAUQjRw&url=http://www.fiatcemprende.com/es/como-gestionar-mejor-el-tiempo-de-trabajo-70&ei=Z5OHUc-ONYqy0QXsmYHwAw&bvm=bv.45960087,d.ZG4&psig=AFQjCNGXSJddowc-mmC303g6axODDo_eAQ&ust=1367925957115701�

http://www.google.es/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&frm=1&source=images&cd=&cad=rja&docid=gKPfU2MXWRxk-M&tbnid=A9dxrqwhLTfybM:&ved=0CAUQjRw&url=http://www.directindustry.com/prod/mecasonic/ultrasonic-plastic-welding-machines-8663-579413.html&ei=freHUcqyIaPX0QWim4GAAw&bvm=bv.45960087,d.ZG4&psig=AFQjCNEIgfbZ65c-_qnYhjSQMFbbRULhow&ust=1367934780073766�

http://www.google.es/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&frm=1&source=images&cd=&cad=rja&docid=Zr-aUOOiU4tNxM&tbnid=H6LMJC3uGSrmQM:&ved=0CAUQjRw&url=http://www.leapfrog-eu.org/LeapfrogIP/main.asp?pg=rma_results&ei=6beHUZSxNIWs0QWXloHgAw&bvm=bv.45960087,d.ZG4&psig=AFQjCNFC489zX1CcmuLuG2__dAjTineboQ&ust=1367935331097303�

http://www.google.es/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&frm=1&source=images&cd=&cad=rja&docid=VFcFTRktIMpp_M&tbnid=JEpQp2mzIgA-XM:&ved=0CAUQjRw&url=http://www.eurekasurf.eu/e-surf-partners/&ei=F8CHUdmwFems0QWD8oGQCw&bvm=bv.45960087,d.ZG4&psig=AFQjCNFVUTiEyqnwOn1Yeg1-ximF_hNbRQ&ust=1367937419935345�


SOLDADURA DE TPC POR INDUCCIÓN Los TPC no son conductores ni magnéticos por lo que el calentamiento requiere de la introducción de insertos en la junta. El mecanismo de calentamiento del inserto es por corrientes inducidas y/o por pérdidas de histéresis magnéticas. Se emplea una bobina conectada a un generador de alta frecuencia (1-14 Mhz)

Principales ventajas: - Rápida - Limpia - Calentamiento muy localizado - Robotizable

Tipos de insertos: - Partículas - Mallas

EMAWELD® Resistance Technology

Parámetros: T=f(frecuencia, Potencia) Presión Tiempo Distancia inductor


Elementos estructurales de TPCs para puentes (vigas y cubierta)

SOLDADURA DE TPC POR INDUCCIÓN

“Estructuras soldadas con alta capacidade de carga de composites termoplásticos por inducción e por tecnoloxía láser”

http://www.google.es/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&frm=1&source=images&cd=&cad=rja&docid=l-tXefHNCgI6XM&tbnid=IIlMJGVJ99H_NM:&ved=0CAUQjRw&url=http://www.acciona-infraestructuras.es/sala-de-prensa/galeria/logotipos.aspx&ei=6NGHUaeiAomg0QW424DQCw&bvm=bv.45960087,d.ZG4&psig=AFQjCNFXQRVLDVv2OQPFOEuz6E-suhgLuw&ust=1367941989696951�



Elemento de Referencia: Vigas de CFRP, Puente de la Autovía del Cantábrico, el primero en España en emplear elementos estructurales de composite (2004) de 45 metros de longitud.


Elementos estructurales de TPCs para puentes (vigas y cubierta)




Geometría de estudio de soldadura:

Parámetros variables para la optimización de la soldadura: Frecuencia Potencia Tiempos de calentamiento y enfriamiento Presión

Ensayos de tracción en probetas de solape simple: Carga máxima Tipo de fallo

ASTM D 1002, solape 12 mm x 25 mm

http://www.google.es/url?sa=i&source=images&cd=&cad=rja&docid=x2txZDWIk3QR8M&tbnid=xCXDoTukmqmniM:&ved=0CAgQjRwwAA&url=http://info.admet.com/specifications/bid/43089/How-to-Perform-an-Adhesive-Lap-Joint-Shear-Strength-Test-ASTM-D1002&ei=A9KIUYe_NLT07AbW_oGIBg&psig=AFQjCNFFbGIsVCeVNTCa2PTMUhIgo3sqKw&ust=1368007555910363�


EQUIPO: Generador: Sistema de inducción a alta frecuencia CEIA Power Cube Frecuencia: 750 kHz-1.1MHz Potencia: 6.4 kW


PP1: 5 capas (PP + Tejido FV plain 4/1) PP2: 4 capas (PP + Tejido FV 2/2 weave twill) PP3: 3 capas (PP + Tejido FV plain 4/1)

MALLA DE ACERO GALVANIZADO (1,44 mm de luz y 0,3 mm de diámetro de hilo):

MATERIALES:

http://www.google.es/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&frm=1&source=images&cd=&cad=rja&docid=pG4qLxIUkf8MqM&tbnid=zrBrMe1xiAfB9M:&ved=0CAUQjRw&url=http://damarsito.blogspot.com/2009_06_01_archive.html&ei=l9OHUeraDKOJ0AWg34GgCA&bvm=bv.45960087,d.ZG4&psig=AFQjCNHU14vLFUogNJlY2awqjIPgxnjp5Q&ust=1367942420786654�



Cuando se analiza la relación entre energía (potencia x tiempo) y LSS se observa que inicialmente al aumentar la energía aumenta LSS hasta alcanzar un valor máximo, a partir de ahí el valor de LSS disminuye al aumentar la energía que se aplica.

No hay unión Zona óptima Degradación

Energía

Res

iste

ncia

de

la u

nión

Optimización de parámetros de soldadura en función de la resistencia de la unión

Optimización de parámetros de soldadura en función de la resistencia de la unión

100 200 300 400 500 6000

2

4

6

8

10

12

14

16

LSS

/ M

Pa

Input Energy / kW s

PP1 PP2 PP3


PP1

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

0,0 0,1 0,3 0,6 0,8 1,0 1,2

Deformación (mm)

Carg

a (N

)

Poca deformación, no hay zona plástica


PP1

Demasiado baja Demasiado alta

La temperatura que se alcanza no es suficiente para producir fase fundida,

no hay soldadura

La temperatura alcanza Tdeg del polímero, no hay soldadura

15 20 25 30 35 4020

25

30

35

40

45

50

Tim

e (s

ec)

Power %

1,000

3,000

6,500

10,00

13,50< 13.5 MPa

< 10 MPa

< 6.5 MPa

< 3 MPa

< 1 MPa

Baja calidad de soldadura

La ventana de proceso se ha obtenido considerando fijos los parámetros de presión y distancia del inductor. Variando estos parámetros se obtendrían ventanas diferentes.



Ventana de soldadura: Relación entre los parámetros de proceso (tiempo inducción / Potencia) y la resistencia de la unión

Valor exigido

PP1



Ensayo flexión 3 puntos de la viga soldada:

Estructuras soldadas con alta capacidade de carga de composites termoplásticos por inducción e por tecnoloxía láser.

5.5 kN – 6 kN

PP1: 5 capas (PP + Tejido FV plain 4/1)





Nuevos desarrollos en marcha:

Desarrollo de insertos metal/polímero

Desarrollo de cabezal de soldadura en continuo (control de presión, tiempo, temperatura)

Optimización de parámetros en materiales de mayores prestaciones (sector aeronáutico PEEK, PPS)


AIMEN – Central y Laboratorios c/ Relva 27 A

36410 – O PORRIÑO (Pontevedra) Telf.+34 986 344 000 – Fax. +34 986 337 302

Delegación Tecnológica A Coruña

Fundación Mans – Paideia Pol. Pocomaco - Parcela D-22 - Oficina 20A

15190 – A CORUÑA (A Coruña) Telf. +34 617 395 153

Gracias por su atención

Delegación Tecnológica Madrid Avda. del General Perón, 32, 8º H

28020 MADRID (Madrid) Tlf. 687 448 915

showroom de nuevos materiales - eoi · 2013-05-21 · equipo: generador: sistema de inducción a...

Documents