INTEMA   05428
INSTITUTO DE INVESTIGACIONES EN CIENCIA Y TECNOLOGIA DE MATERIALES
Unidad Ejecutora - UE
congresos y reuniones científicas
Título:
Caracterización mecánica de tubos epoxi-fibra de carbono para aplicaciones aeroespaciales
Autor/es:
J. MORÁN; C. BERNAL; A. ANSALDI; N. ALVAREZ VILLAR; B. MUGUERZA; E. RODRÍGUEZ
Lugar:
Valdivia
Reunión:
Congreso; 19° Congreso Internacional de Metalurgia y Materiales CONAMET-SAM; 2019
Institución organizadora:
CONAMET-SAM
Resumen:
Los materiales compuestos tienen una aplicación industrial creciente, aprovechando la posibilidad de obtener materiales con elevada rigidez combinada con una óptima relación resistencia-peso. En el caso de estructuras tubulares, su fabricación mediante bobinado de filamentos o filament winding (FW) resulta de gran interés. Si bien los materiales compuestos reforzados con fibras tienen naturaleza anisotrópica, sus propiedades mecánicas pueden ser diseñadas conforme a los requerimientos específicos de la aplicación. Tanto los parámetros de fabricación y las condiciones de curado, como las propiedades de la matriz y el refuerzo permiten obtener un rango amplio de propiedades mecánicas [1]. En los materiales compuestos existen además otros factores determinantes de su comportamiento final, debe especificarse la porosidad, la distribución fibra/resina a través del espesor y el espesor de capas que se correlacionan con la rigidez y la resistencia mecánica. Los materiales constituyentes (tipo, cantidad, distribución y orientación de fibras, porosidad) así como las propiedades de la unión fibra-matriz y los mecanismos de transferencia de carga son objeto de estudio [2]. En el caso particular de tubos para motores de propulsante sólido, los factores de diseño requeridos apuntan a optimizar la rigidez de la estructura y la resistencia del material, además de contemplar la variación de dichas propiedades con la temperatura. En general se utilizan como matriz resinas epoxi, caracterizadas porque su conductividad térmica es relativamente baja y como refuerzo fibras de carbono, con lo que se pueden alcanzar valores elevados de rigidez y resistencia. La falla en materiales compuestos es progresiva y los mecanismos de falla son múltiples: fractura de fibras, despegue fibra/matriz, kinking de fibras, pullout de fibras, fisuración interfacial, fisuración en la matriz y delaminación [3]. En el caso de estructuras cilíndricas los modos de falla son difíciles de predecir puesto que se tienen estados de carga biaxial, como resultado de presión interna o externa. Las metodologías para detectar el inicio de la falla, así como el estudio de su evolución bajo carga, son sujeto de numerosas investigaciones en la actualidad [4]. Para la caracterización mecánica del material de tubos, es frecuente la aplicación de ensayos de disco partido que permiten determinar la resistencia aparente a la tensión circunferencial, de tubos con condiciones específicas de pretratamiento, temperatura, humedad y velocidad de deformación. Los resultados obtenidos en dichos ensayos pueden correlacionarse con la tensión circunferencial resultante de la presión interna en las condiciones de trabajo [5]. En este trabajo se fabricaron tubos epoxi-fibra de carbono por bobinado de filamentos utilizando diferentes condiciones de procesamiento.