UNIVERSIDAD TCNICA DE AMBATO

CARRERA DE INGENIERA MECNICA

PROCESOS DE FABRICACIN I

UNIVERSIDAD TCNICA DE AMBATO

FACULTAD DE INGENIERA CIVIL Y MECNICA

CARRERA DE INGENIERA MECNICA

PROCESOS DE FABRICACIN I

Sexto Semestre A

DOCENTE:

Ing. Juan Paredes

INTEGRANTES:

Fernando Fiallos

Eduardo Aleaga

Andrs Almache

Leonel Salazar

AMBATO ECUADOR

0512-2014

NDICE.

1. ndice

2. Tema

3. Objetivos

3.1. Objetivo General

3.2. Objeticos Especficos

4. Introduccin

5. Marco Terico

6. Materiales y Equipos

6.1. Sustancias

6.2. Materiales

6.3. Equipos

7. Procedimiento

8. Clculos

9. Conclusiones

10. Recomendaciones

11. Bibliografa

2. TEMA

3.- OBJETIVOS

3.1 OBJETIVO GENERAL:

Reproducir una pieza utilizando material compuesto mediante el proceso de moldeo.

3.2 OBJETIVOS ESPECFICOS:

Determinar un modelo adecuado, cuyas dimensiones y forma faciliten su reproduccin, es decir que permita su moldeo.

Aplicar los porcentajes obtenidos por medio de clculo para aplicarlos en la elaboracin del modelo a producir.

Establecer una diferencia entre un modelo y la matriz.

Conocer y aprender la aplicacin de la resina Poliester

4.- INTRODUCCIN

Los materiales compuestos son aquellos que estn formados por combinaciones de metales, cermicos y polmeros, las propiedades que se obtienen de estas combinaciones son superiores a la de los materiales que los forman por separado, lo que hace que su utilizacin cada vez sea ms imponente sobre todo en aquellas piezas en las que se necesitan propiedades combinadas, en la que un material (polmero, metal o cermico) por s solo no nos puede brindar.

En general, la desventaja ms clara de los materiales compuestos es el precio. Las caractersticas de los materiales y de los procesos encarecen mucho el producto. Para ciertas aplicaciones las elevadas propiedades mecnicas, tales como la alta rigidez especfica, la buena estabilidad dimensional, la tolerancia a altas temperaturas, la resistencia a la corrosin, la ligereza o una mayor resistencia a la fatiga que los materiales clsicos compensan el alto precio

Adems del refuerzo y la matriz existen otros tipos de componentes como cargas y adictivos que dotan a los materiales compuestos de caractersticas peculiares para cada tipo de fabricacin y aplicacin.

5.- MARCO TEORICO

MATERIAL COMPUESTO RESINA POLISTER MS FIBRA DE VIDRIO

El plstico reforzado con fibra de vidrio es un material compuesto o un plstico reforzado por fibra (FRP) hecho de polmero armado con fibras de vidrio delgadas. Al igual que el plstico reforzado con fibra de carbono, al referirse al material compuesto. Puede usarse la fibra presentada en CSM que es en esencia una tela en rollos hecha de trozos sueltos. [1]

Las caractersticas de los materiales y de los procesos encarecen mucho el producto, para ciertas aplicaciones las elevadas propiedades mecnicas, tales como la alta rigidez especfica, la buena estabilidad dimensional, la tolerancia a altas temperaturas, la resistencia a la corrosin, la ligereza o una mayor resistencia a la fatiga que los materiales clsicos compensan el alto precio, adems del refuerzo y la matriz existen otros tipos de componentes como cargas y adictivos que dotan a los materiales compuestos de caractersticas peculiares para cada tipo de fabricacin y aplicacin. [1]

En la Estructura de los Materiales Compuestos tenemos que en la Matriz es el volumen donde se encuentra alojado el refuerzo, se puede distinguir a simple vista por ser continuo, los refuerzos deben estar fuertemente unidos a la matriz, de forma que su resistencia y rigidez sea transmitida al material compuesto, el comportamiento a la fractura tambin depende de la resistencia de la interface ya que una interface dbil da como resultado un material con baja rigidez y resistencia pero alta resistencia a la fractura y viceversa. [1]

Mientras las resinas polimricas son fuertes a cargas de compresin fsica, son relativamente dbiles a la tensin de rotura; la fibra de vidrio es muy fuerte en tensin pero tiende a no resistir la compresin; as que al combinar ambos materiales, la GRP se convierte en un material que resiste tanto compresin como tensin en rangos aceptables y determinados. [1]

RESINA POLISTER

Se presentan en forma de lquido algo viscoso (la viscosidad podr ser mayor o menor segn de cul de ellas se trate). Para fraguar requieren del agregado de un acelerador (lquido color violeta oscuro) y de un catalizador (lquido transparente cristal). El acelerador es el componente que regula los tiempos de la reaccin de fraguado mientras que el catalizador es el que inicia la reaccin. Es importante destacar que hasta que no se incorpora el catalizador no se produce ninguna reaccin por lo que este componente debe ser siempre el ltimo en ser incorporado; puede dejarse preparada la resina con acelerador, pigmentos, cargas, etc. y luego catalizarla al momento de ser usada. De hecho, las resinas transparentes cristal vienen preaceleradas (con el acelerador ya incorporado) de fbrica requiriendo del usuario slo el agregado de catalizador. [2]

Las resinas de polister no saturado son polmeros duraderos de resinas derivadas del estireno. Habitualmente se utilizan en combinacin con un material de refuerzo como la fibra de vidrio para formar un plstico reforzado con fibra (FRP), que tiene caractersticas excelentes. [2]

El polister (C10H8O4) es una categora de elastmeros que contiene el grupo funcionalster en su cadena principal. Los polisteres que existen en la naturaleza son conocidos desde 1830, pero el trmino polister generalmente se refiere a los polisteres sintticos (plsticos), provenientes de fracciones pesadas del petrleo. El polister termoplstico ms conocido es el PET. El PET est formado sintticamente con etilenglicol ms tereftalato de dimetilo, produciendo el polmero. Como resultado del proceso de polimerizacin, se obtiene la fibra, que en sus inicios fue la base para la elaboracin de los hilos para coser y que actualmente tiene mltiples aplicaciones, como la fabricacin de botellas de plstico que anteriormente se elaboraban con PVC. Las resinas de polister (termoestables) son usadas tambin como matriz para la construccin de equipos, tuberas anticorrosivas y fabricacin de pinturas. Para dar mayor resistencia mecnica suelen ir reforzadas con cortante, tambin llamado endurecedor o catalizador, sin purificar. [2]

Este producto ofrece:

La posibilidad de curado a temperatura ambiente.

No es necesario aplicar presin para la transformacin y moldeado.

Obtencin de gran nmero de diferentes formas.

Posibilidad de moldeo de piezas grandes y complejas a precios competitivos a pequeas y medias escalas de produccin. [2]

ACELERANTE (COBALTO CO)

La habilidad de algunos compuestos para acelerar la descomposicin de ciertos perxidos orgnicos abre un amplio campo de aplicaciones para polisteres insaturados. Esta propiedad, y la posibilidad de procesar resinas polister en moldes abiertos sin ninguna presin es entre otras cosas la razn del uso tan amplio de este producto como material de construccin. [3]

Estos productos se conocen con el nombre de aceleradores (en los Estados Unidos son denominados como promotores), los cuales son capaces de descomponer un perxido orgnico en radicales libres por debajo de las temperaturas crticas de los productos involucrados. No obstante que muchos compuestos han sido propuestos como aceleradores, solamente unos cuantos se emplean por la industria para el propsito mencionado. [3]

COMPUESTOS DE COBALTO

Las sales de cobalto principalmente son derivados de cidos grasos como el cido -etil hexanoico, acido -trimetil hexanoico y tambin de cido naftnico. La parte cida slo juega un papel en la solubilidad de la resina. La actividad del acelerador depende de la concentracin de cobalto divalente. Los aceleradores de cobalto se pueden obtener comercialmente con varias cantidades de cobalto. Los productos son 1%, 6%, 10%, 12% de contenido de cobalto son los ms comunes. Los aceleradores de cobalto se agregan en cantidades que van del 0.002% a 0.05% calculado como contenido metlico en la resina. En la industria de los recubrimientos de superficies, ciertas resinas polister que secan al aire requieren de incrementar a 0.06% de cobalto para obtener propiedades finales ptimas. Los aceleradores de cobalto son casi exclusivamente empleados con perxidos de cetonas. La combinacin de perxidos de cetonas-cobalto ofrece a la industria un sistema casi ideal para el curado a temperatura ambiente. El tiempo de gelado velocidad de curado se puede ajustar fcilmente por variacin en un amplio rango de la cantidad de acelerador o perxido, o bien de ambos componentes. [3]

CATALIZADORES

Los perxidos orgnicos, son la fuente principal de radicales libres empleada en la industria de procesado de polister. Sin embargo, otros productos como los compuestos AZO y los compuestos carbono-carbono tambin son aplicables como catalizadores, solo que son usados raramente. Esto se ha debido a ciertas propiedades que los hacen menos aplicables, como la evolucin de gas durante la descomposicin y la imposibilidad de incrementar la reactividad. Los perxidos orgnicos tienen el grupo qumico caracterstico O-O en comn. Estos pueden ser considerados como derivados del perxido de hidrgeno. [3]

H O O H

Por el reemplazo de uno o ambos tomos de hidrgeno por un grupo orgnico, se pueden formar varias clases de perxidos orgnicos.

R1 O O R2

R1 es un grupo orgnico y R2 puede ser hidrgeno o tambin un grupo orgnico.

A continuacin, se da un resumen de aquellos perxidos aplicables en la industria del polister. [3]

Los hidroperxidos orgnicos raramente, son utilizados como catalizadores nicos, pero se utilizan en mezclas con perxidos de cetonas. Estos reducen la actividad de los ltimos y as viene a expresarse en mayores tiempos de gelado y menores picos de temperatura. Por esta razn, tales mezclas se recomiendan para el curado de secciones gruesas a manera de evitar exotermias demasiado altas. Varios catalizadores accesibles comercialmente se basan en mezclas de hidroperxido de terbutilo y perxido de metil etil cetona o perxido de acetil acetona y resultan algunas especialidades para el curado de secciones gruesas y tcnicas de molde cerrado. [3]

FIBRA DE VIDRIO

La fibra de vidrio (del ingls fiberglass) es un material fibroso obtenido al hacer fluir vidrio fundido a travs de una pieza de agujeros muy finos (espinerette) y al solidificarse tiene suficiente flexibilidad para ser usado como fibra. [4]

Sus principales propiedades son: buen aislamiento trmico, inerte ante cidos, soporta altas temperaturas. Estas propiedades y el bajo precio de sus materias primas, le han dado popularidad en muchas aplicaciones industriales. Las caractersticas del material permiten que la fibra de vidrio sea moldeable con mnimos recursos, la habilidad artesana suele ser suficiente para la autoconstruccin de piezas de bricolaje tales como kayak, cascos de veleros, terminaciones de tablas de surf o esculturas, etc. Debe tenerse en cuenta que los compuestos qumicos con los que se trabaja en su moldeo daan la salud, pudiendo producir cncer. [4]

La fibra de vidrio, tambin es usada para realizar los cables de fibra ptica utilizados en el mundo de las telecomunicaciones para transmitir seales lumnicas, producidas por lser o LEDs. Tambin se utiliza habitualmente como aislante trmico en la construccin, en modo de mantas o paneles de unos pocos centmetros. Se recomienda utilizar fibra de vidrio para la fabricacin de artculos que estn expuestos a agentes qumicos y degradacin por corrosin. [4]

Grupos:

Existen cinco grupos:

Tipo E: Es el tipo de fibra ms empleado, se caracteriza por sus propiedades elctricas, representa el 90% de refuerzo.

Tipo R: Se caracteriza porque tiene muy buenas prestaciones mecnicas, demandndose en los sectores de aviacin, espacial y armamento.

Tipo D: Su principal caracterstica es su excelente poder dielctrico, por ello su aplicacin en radares, ventanas electromagnticas

Tipo AR: Posee un alto contenido en xido de circonio, el cual le confiere una buena resistencia a los lcalis.

Tipo C: Se caracteriza por su alta resistencia a agentes qumicos. [4]

Caractersticas:

- Posee la capacidad de soportar altsimas temperaturas.

- Buena adherencia fibra-matriz.

- Resistencia mecnica especfica muy alta.

- Buenas propiedades dielctricas.

- Incombustibilidad.

- Estabilidad dimensional.

- Buena resistencia a los agentes qumicos.

Se presenta en forma de hilos cortados o paos. Se embebe con el polister para el refuerzo de superficies. El uso de los hilos cortados es recomendable en el caso de superficies irregulares. El pao de vidrio tambin denominado mat es una tela o fieltro de fibra, que conforma una trama. Su venta es por kilo y viene en diferentes grosores. [4]

CERA DE DESMOLDE

Con el molde ya impermeabilizado se aplica esta cera especial para resinas polister. Se pasa a pincel o trapo; lustrar luego de su colocacin. [4]

AGENTE DE DESPEGUE

Especial para el despegue de las resinas polister. Se presenta en estado lquido. Aplicar por lo menos dos manos de agente de despegue, esperando que seque entre mano y mano.

En el caso de moldes sobre los que pintaremos con la resina se recomienda el encintado de los bordes de los tseles para que estos no se ensucien con resina, lo cual podra dificultar el correcto encaje de los mismos. [4]

6.- MATERIALES Y EQUIPOS

6.1.- SUSTANCIAS PARA EL PROCESO

Resina Polister (Resina + Cobalto + Estireno)

[Figura 1] Resina Polister

Meck

[Figura 2] Meck.

Cera de Piso

[Figura 3] Cera para piso

Fibra de Vidrio

[Figura 4] Fibra de vidrio.

6.2.- MATERIALES

Guantes y mascarilla

[Figura 5] Guantes y mascarilla

Casco

[Figura 6] Casco

Mandil

[Figura 7] Mandil

Brochas

[Figura 8] Brochas

Molde

[Figura 9] Molde

Tijera y jeringuilla.

[Figura 10] Tijeras y jeringuilla

6.3 EQUIPOS

Balanza

[Figura 11] Balanza

7.- PROCEDIMIENTO

1. Elegir un modelo verificando que cumpla con los parmetros como, ngulos de salida, ngulos mnimos con la direccin del desmoldeo y redondeos,

2. Con el guaipe se procede a pasar la cera de piso sobre la pieza.

3. Cortar la fibra de vidrio segn el modelo original

4. Colocamos la fibra de vidrio cortado en la balanza para comprobar con los clculos realizados.

5. Se procede a preparar la resina segn las cantidades especificadas en los clculos realizados.

6. Colar cada capa de fibra de vidrio y sobre cada capa colocar una porcin de resina polister con la brocha en todas las partes del molde.

7. Dejar que se seque durante 24 horas y luego de someterse al secado se pudo obtener lo siguiente

8.- CALCULO

Volumen

A1=bh

A1=32.511

A1=107.25cm^2

v1=28.270.3

v1=107.25 cm^3

A2=(bh)/2

A2=(1616)/2

A2=128cm^2

v2=1280.3

v2=38.4 cm^3

A3=(bh)/2

A3=(1511)/2

A3=82.5cm^2

v3=1280.3

v3=38.4 cm^3

A4=r^2

A4=28.27cm^2

v4=28.270.3

v4=8.48 cm^3

A5=bh

A5=57

A5=35cm^2

v5=350.3

v5=10.5 cm^3

Volumen total

AT=A1+A2+A3+A4+A5

AT=82.5+357.5+128+28.27+35

AT=631.27 cm^2

VT=V1+V2+V3+V4+V5

VT=107.25+38.4+24.75+8.48+10.5

VT=189.38 cm^3

Vc=195 cm^3

Volumen de trabajo

70% Resina Polister

30% Fibra de vidrio

Masa

MEK

8.- Conclusiones

Mediante los procesos de moldeo, utilizando un material compuesto, es posible reproducir un determinado modelo

La unin de la fibra de vidrio con la resina polister forman un material compuesto con propiedades excelentes como elasticidad resistencia a la traccin y compresin

9.- Recomendaciones

Seleccionar un modelo que tenga condiciones adecuadas como son ngulos de salida y relieves resaltados ya que as no presentara problemas al momento de moldear.

Ocupar mascarilla de carbn activado para cubrirse de los vapores orgnicos.

Utilizar el equipo adecuado para el proceso de moldeo como son el mandil, guantes, casco ya que es muy importante para la seguridad personal y de esta manera se puede evitar accidentes

10.- Bibliografa

[1] http://usuaris.tinet.cat/jaranda/Poliester_archivos/Page400.htm

[2] http://www.escoprem.com/fibra-de-vidrio.asp

[3] http://www.plasticseurope.es/que-es-el-plastico/tipos

[4] http://www.slideshare.net/miguelangelrdz/poliester-insaturado-up

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