INFORME compuesto

TABLA DE CONTENIDO 1. OBJETIVO...............................................................................................................................................2 2. materiales compuestos................... compuestos............................ .................. .................. ................. ................. .................. .................. .................. ..........................................2 .................................2 3. DESVENTAJAS.......................................................................................................................................3 4.Componentes e un material compuesto.................... compuesto............................. .................. ................. ................. .................. .........................................3 ................................3 !. "ATE#IA$ES CO"%&ESTOS DE "AT#I' CE#A"ICA.......................................................................4 a( )i*ras met+licas......................................................................................................................................4 *( )i*ras e car*ono.................... car*ono............................ ................. .................. .................. .................. .................. ................. ................. .................. .........................................! ................................! c( )i*ras cer+micas.................. cer+micas........................... .................. ................. ................. .................. .................. .................. ................. ................. .................. ....................................! ...........................! El proceso consta e las si,uientes etapas-.................... etapas-............................. ................. ................. .................. .................. .................. ................. ......................! ..............! . "ATE#IA$ES "ATE#IA$ES CO"%&ESTOS DE "AT#I' "AT#I' polimerica.................. polimerica........................... ................. ................. ....................................../ ............................./ Termo0ios enurecios..................... enurecios............................. ................. .................. .................. .................. ................. ................. .................. ............................................./ ..................................../ Termopl+sticos............................................................................................................................................. )i*ras........................................................................................................................................................... A%$ICACIONES.............. A%$ICACIONES...................... ................. .................. .................. .................. ................. ................. .................. .................. .................. ................. ................. ............................ ................... /. "ATE#IA$ES "ATE#IA$ES CO"%&ESTOS DE "AT#I' "AT#I' metalica................. metalica.......................... ................. ................. ........................................1 ...............................1 Tipos e matrices.......................................................................................................................................11 Tipos e 0i*ras e re0uero........................................................................................................................11 CONC$&SION...........................................................................................................................................12 BIB$IO5#A)IA..........................................................................................................................................12

UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN ANDRES

)AC&$TAD DE IN5ENIE#IA IN5ENIE#IA IND&ST#IA$

MATERIALES COMPUESTOS

1. OBJETIVO 6 Dar a conocer lo importante e conocer so*re los materiales compuestos. 6Dar a conocer en 7u8 +reas se aplica 9 7ue *ene0icios tiene.

2. MATERIALES COMPUESTOS Se puee istin,uir una cuarta cate,or:a e materiales aem+s e los metales; los cer+micos9 los pol:meros; esta cuarta cate,or:a son los materiales compuestos. De al,una 0orma; sonlos m+s interesantes en in,enier:a por7ue su estructura es m+s complea 7ue los otros trestipos. Aun7ue a; pora
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Con los compuestos pueen lo,rarse ise?os 0uertes; r:,ios 9 e peso mu9 li,ero; o*tenieno relaciones e resistencia 9 ri,ie al peso >arias >eces ma9ores 7ue las el acero o el aluminio. Estas propieaes son altamente apreciaas en aplicaciones 7ue >an ese la a>iaci=n comercial enir la o@iaci=n; como el acero. Esto es importante en la inustria automotri 9 en otras aplicaciones. Con los materiales compuestos es posi*le lo,rar com*inaciones e propieaes 7ue no se pueen lo,rar con los metales; los cer+micos; o los pol:meros por si solos. Solamente con ciertos materiales compuestos es posi*le lo,rar meor apariencia 9 control e la super0icie.

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"ATE#IA$ES CO"%&ESTOS



3. DESVENTAJAS Junto con estas >entaas; entaas 9 limitaciones asociaas a los materialescompuestos son las si,uientes- 1( las propieaes e mucentes; e la misma 0orma 7uelos pol:meros son suscepti*les al ata7ue 3( los materiales compuestos son ,eneralmente costosos;aun7ue su costo puee reucirse incrementano el >olumen 9 4( al,unos e los m8toos e manu0acturapara su con0ormao son lentos 9 costosos.

4.COMPONENTES DE UN MATERIAL COMPUESTO En la 0orma m+s simple e nuestra e0inici=n; un material compuesto consiste e os 0asesunaprimaria 9 la otra secunaria. $a 0ase primaria 0orma la matri entro e la cual se incorpora lase,una 0ase. Nos re0erimos a la se,una 0ase incorporaa como un a,ente e re0uero o t8rminosimilar(; por7ue sir>e como re0uero el compuesto. $a 0ase e re0uero puee ser en 0orma e0i*ras; part:culas u otras; como >eremos espu8s. $as 0ases son ,eneralmente insolu*les una en otra;pero e*e e@istir una 0uerte a
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2( Compuestos en matri cer+mica C"C(. sta es la matri menos comn e compuestos;materiales como el =@io e aluminio 9 el car*uro e silicio pueen incorporarse con 0i*raspara meorar sus propieaes; especialmente en aplicaciones e alta temperatura. 3( Compuestos en matri e pol:meros C"% o polim8rica %"C en in,l8s(. $as resinas termo0iasson los pol:meros m+s ampliamente usaos en los compuestos con matri e pol:mero. $osep=@ios 9 los poli8steres se meclan comnmente con re0ueros e 0i*ra; 9 los 0en=licos conpol>os como el aserr:n. $os termopl+sticos tam*i8n se re0ueran usualmente con pol>os 9 en la ma9or:a e los elast=meros se utilia el ne,ro e
5. MATERIALES COMPUESTOS DE MATRIZ CERAMICA $as matrices cer+micas inclu9en a7uellos s=lios inor,+nicos no met+licos. Se clasi0ican ena( Virios- son silicatos amor0os *( "ateriales cer+micos traicionales- *asaos en silicatos; se utilian en 0a*ricaci=n e prouctos e al0arer:a 9 cemento. c( Nue>os materiales cer+micosson los m+s utiliaos en materiales compuestos. Est+n *asaos en compuestos e =@ios 9 car*uros en tre los 7ue estacan- 6 alminaAl2O3( 7ue se o*tiene e la *au@ita; 9 se caracteria por sus *uenas propieaes mec+nicas 6 car*uro e silicio SiC(; 7ue se o*tiene a partir e arena 9 co7ue tiene menor ensia 7ue la almina(. $os materiales cer+micos se caracterian por las si,uientes propieaes6 #esisten ele>aas temperaturas; por lo 7ue se pueen utiliar como materiales re0ractarios materiales 7ue pueen soportar temperaturas e@tremaamente altas sin perer su solie(; 6 Tienen pero no en tracci=n. &n aspecto importante a tener en cuenta en estos materiales son los i0erentes coe0icientes e e@pansi=n t8rmica e 0i*ra 9 matri. 6 Si el coe0iciente e e@pansi=n e la matri es ma9or 7ue el e las 0i*ras; puee tener lu,ar la rotura e la matri urante el en0riamiento. 6 Si el coe0iciente e e@pansi=n e la matri es menor 7ue el e las 0i*ras; isminu9e la a
A) FIBRAS METÁLICAS 4




A la entaas 6 0acilia e o@iaci=n 6 ele>aa ensia comparano con 0i*ra e >irio 9 car*ono(; lo 7ue a lu,ar a >alores *aos e la resistencia 9 el m=ulo espec:0icos. $a principal >entaa e este tipo e re0uero es 7ue aumenta la resistencia al c
B) FIBRAS DE CARBONO $a utiliaci=n e 0i*ra car*ono meora la ri,ie; resistencia 9 la ener,:a e 0ractura el material. Tienen *aa ensia 9 resisten altas temperaturas en atm=s0era inerte Sin em*ar,o; se o@ian 0+cilmente en presencia e o@:,eno.

C) FIBRAS CERÁMICAS $a 0i*ra m+s utiliaa es la e car*uro e Silicio SiC( Estas 0i*ras tienen meor resistencia a la o@iaci=n 7ue los metales 9 la 0i*ra e car*ono. .36 %roceso e o*tenci=n el material compuesto- sinteriao El sinteriao es la t8cnica m+s utiliaa por su sencille. En ella; la matri en 0orma e pol>o 9 las 0i*ras se meclan 9 presionen en caliente para proucir materiales compuestos e *aa porosia. %ermite 0a*ricas ,ranes pieas e series pe7ue?as e ,eometr:a no mu9 complea

EL PROCESO CONSTA DE LAS SIGUIENTES ETAPAS: a( %reparaci=n En esta etapa el material se reuce a pol>o 9 se puee lle>ar a ca*o por m8toos mec+nicos o m8toos 7u:micos. En el caso e los m8toos mec+nicos; inicialmente el material se tritura 9 pul>eria con el o*eti>o e o*tener un material en 0orma e pol>o 0ino con una ,ranulometr:a controlaa. $a trituraci=n se lle>a a ca*o meiante trituraoras 9 molinos trituraores 7ue actan por impacto; compresi=n 9 roamiento; reucieno eltama?o e los ,ranes *lo7ues e partia . !




$os *lo7ues o*tenio en la 0ase e trituraci=n se pul>erian meiante el proceso e moliena. En la moliena; los mecanismos preominantes son el impacto 9 la a*rasi=n; 7ue actan por el mo>imiento e un meio uro 9 li*re *olas; pieras; *arras( so*re el 7ue interacta el material. En los m8toos mec+nicos los elementos e molio pueen contaminar el material. $os m8toos 7u:micosson m+s compleos pero proporcionan una ma9or o. $os os m8toos 7ue se emplean son6 secao por con,elaci=n- se parte e una sal e la materia prima 7ue se isuel>e en a,ua. Esta isoluci=n se pul>eria en pe7ue?as ,otas 7ue se con,elan r+piamente; 9 7ue son esecaas en c+maras e >ac:o. %osteriormente; la sal se escompone t8rmicamente ano lu,ar a part:culas 0inas part:culas e material cer+mico. 6 %recipitaci=n e una soluci=n- la materia prima se isuel>e en a,ua 9 se 0iltra para eliminar las impureas. %osteriormente; se prouce la precipitaci=n el material en 0orma e compuesto intermeio; 7ue a lu,ar al material cer+mico por escomposici=n t8rmica. Despu8s tiene lu,ar el meclao e los istintos componentes 9 aiti>os 7ue componen la materia a molear. *( "oleao En esta 0ase se meclan los istintos componentes 9 aiti>os 7ue componen la materia a molear 9 se le a al material la 0orma eseaa. c( Sinteriao Es una operaci=n e tratamiento t8rmico 7ue se e0ecta so*re la piea moleaa para unir sus part:culas e incrementar su resistencia mec+nica. %osteriormente; se lle>a aca*o el aca*ao el material meiante arran7ue e material e ele>aa urea con a9ua e a*rasi>os.

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6. MATERIALES COMPUESTOS DE MATRIZ POLIMERICA &n compuesto con matri polim8rica; C"% en in,l8s %"C(; es un material compuesto 7ue consiste en un pol:mero incorporao a una 0ase e re0uero como 0i*ras o pol>os. Consiste en una 0ase primaria e pol:mero en la cual es em*e*ia una 0ase secunaria a *ase e 0i*ras; part:culas u ertirse en 0ases el compuesto.En los C"% se usan como matrices los tres tipos e pol:meros *+sicos; termopl+sticos; termo0ios 9 elast=meros. $os m+s comunes son los pol:meros termo0ios. $a primera ,eneraci=n e compuestos; con sistemas e matri 7ue 0ueron termo0iosep=@icos ,eneral 9 relati>amente 0r+,iles; eran poco resistentes al impacto 9 mu9 suscepti*les a la elaminaci=n. En los ltimos a?os; las inustrias aeroespacial 9 e materiales; esti,ao los pol:meros matri; con la meta e meorar la resistencia 9 tolerancia al a?o e estructuras il ona Acura o material.De
TERMOFIJOS ENDURECIDOS &na apro@imaci=n al enurecimiento e la matri; es meiante el FaleaoF polim8rico e resinas 0r+,iles con termopl+sticos m+s uros o sistemas e cauc
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TERMOPLÁSTICOS $os pol:meros termopl+sticos e alto esempe?o pro>een com*inaciones e urea 9 resistencia a la temperatura 7ue no pueen ser alcanaas por la ma9or:a e los sistemas e matri e termo0io N#C 1G/(. "ientras 7ue la urea e las matrices termo0ias puee meorar la resistencia a la elaminaci=n el comp=sito; las propieaes e@cepcionales e los termopl+sticos e alto esempe?o; no se iscosia re7uieren 7ue los sistemas termopl+sticos sean procesaos a temperaturas 9 presiones si,ni0icati>amente ma9ores 7ue para a7uellas re7uerias en los termo0ios; limitano la con0i,uraci=n 9 tama?o e las partes a la capacia en tama?o e la prensa.

FIBRAS $os comp=sitos e matri polim8rica se ariea e 0i*ras e re0oramiento e las 7ue se ispone. $as 0i*ras e >irio 9 e car*ono son een propieaes nicas. o9 en :a; esarrollos en nue>as 0i*ras est+n proucieno materiales e *ao m=ulo 9 tenr+n aplicaciones e alto >olumen; tales como automotri; construcci=n e in0raestructura. Otros tipos e 0i*ras se usan en comp=sitos polim8ricos 9 con0ieren propieaes especiales. $a ta*la 1.4 enlista muc
APLICACIONES $os campos e aplicaci=n lle,an a ser innumera*les; estacano la construcci=n e autom=>iles; la aeron+utica; la construcci=n mec+nica 9 ci>il( 9 la *iomec+nica; one est+n compitieno con otros materiales e manera mu9 satis0actoria e incluso a. $os a>iones stealt<; tales como el )61// 9 el B62 son posi*les solo e*io a las propieaes nicas e comp=sitos polim8ricos a>anaos e alta resistencia 9 *ao peso. Dese <8lices e oluci=n en aplicaciones e nue>os prouctos. )i,ura 16%orcentaes e aplicaci=n e los )#%Hs en i0erentes sectores proucti>os

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En los ltimos a?os iles. %ieas e carrocer:a; aloamiento e 0aros; parrillas; parac8s e una construcci=n t:pica e compuestos para una pala e rotor e
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. MATERIALES COMPUESTOS DE MATRIZ METALICA $as matrices met+licas sustitu9en en al,unas aplicaciones a las polim8ricas e*io a las si,uientes propieaes6 ele>aa resistencia 9 m=ulo 6 resistencia ele>aa a la temperatura 6 conucti>iat8rmica 9 el8ctrica $os materiales compuestos e matri met+lica se utilian so*re too en la Inustriaaeronatica 9 aeroespacial e*io a 7ue en estas aplicaciones los materiales e*en presentar resistencia ele>aa a la temperatura 9 laa*rasi=n. 1




TIPOS DE MATRICES $as matrices m+s utiliaas son metales con *aa ensia 9a 7ue los materiales compuestos e*en presentar propieaes espec:0icas ele>aas. %or ello los metales m+s utiliaos son- aluminio; ma,nesio 9 titanio. El ma,nesio 9 el aluminio tienen ensiaes m+s *aas 7ue las matrices polim8ricas. 6 El aluminioes el metal m+s utiliao e*io a 7ue es li,ero 9m+s *arato 7ue el ma,nesio 9 titanio. Su comportamiento 0rente a la o@iaci=n es meor 7ue el el ma,nesio 9a 7ue se o@ia la super0icie 9 el =@io es tan compacto 7ue impie 7ue pro,rese la o@iacion pasi>ao(. 6 El titanio tiene una ensia superior a la el ma,nesio 9 el aluminio pero su ele>aa temperatura e 0usi=n permite utiliarlo a temperaturas m+s ele>aas. Su principal es>entaa es el precio. 6 El ma,nesioestaca por ser el e menor ensia. Sus propieaes mec+nicas son *uenas pero es necesario prote,erlo 0rente a la o@iaci=n.

TIPOS DE FIBRAS DE REFUERZO )i*ras continuas e *oro$a 0i*ra e *oro se o*tiene por el proceso e Deposici=n u:mica e Vapor CVD; Ca:sima. &n alam*re e Kol0ramio se calie nta el8ctricamente en atm=s0era e a a ca*o la compresi=n en caliente e las 0i*ras entre las os itar la rotura e la piea 9 la presencia e porosiaes. $os materiales compuestos e matri met+lica 9 0i*ra e *oro estacan por su alto m=ulo 9 resistencia

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)i*ras continuas e car*uro e silicio$a 0i*ra e car*uro e silicio se o*tiene tam*i8n por Deposici=n u:mica e Vapor so*re un sustrato e car*ono $as 0i*ras se impre,nan por pul>eriaci=n e la matri met+lica so*re la 0i*ra enrollaa en un tam*or rotatorio. %osteriormente; la l+mina se molea por i0erentes t8cnicas; por eemplo; moleo en autocla>e. $a principal >entaa e las matrices met+licas con 0i*ra continua e car*uro e silicio es 7ue se a
CONCLUSION Se conoci= lo importante e los materiales compuestos en la actualia 9a 7ue nos o0recen ,ranes propieaes. Tam*i8n nos o0recen alternati>as meores en el uso e materiales para nue>as tecnolo,:as.

BIBLIOGRAFIA •

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INFORME compuesto

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