Materiales Compuestos

“ORIGEN, TIPOS Y USOS EN LA ACTUALIDAD DE LOS MATERIALES COMPUESTOS EN LA INDUSTRIA METALÚRGICA”

INTRODUCCIÓN

Los materiales tienen influencia en la vida, los periodos históricos de la humanidad, han sido dominados y nombrados después de los materiales (la edad de bronce, la edad de hierro, etc.). En los últimos 30 años, los materiales compuestos, plásticos y cerámicos han sido dominados por los materiales emergentes. El volumen y número de aplicaciones de los materiales compuestos ha crecido constantemente, penetrando y conquistando nuevos mercados implacablemente. La mayoría de nosotros estamos familiarizados con botes de fibra de vidrio y artículos deportivos de carbono, las aplicaciones de los materiales compuestos son limitadas únicamente por la imaginación.

OBJETIVO

El presente trabajo tiene como objetivo el relatar el origen de los materiales compuestos, así como describir la forma en que son utilizados en la actualidad de los mismos en los sectores aeronáutico y automotriz.

PREGUNTAS DE INVESTIGACIÓN

 ¿Es mejor usar los materiales compuestos que cualquier material de la industria metalúrgica?

 ¿Es seguro el usar materiales compuestos en la industria aeronáutica y automotriz?

 ¿Cuáles materiales se pueden sustituir por los materiales compuestos?

 ¿El uso de los materiales compuestos tiene algún beneficio para el consumidor?

JUSTIFICACIÓN

La presente investigación se realiza con la finalidad de servir como un material de consulta para el público en general debido al poco conocimiento que se tiene acerca de los materiales compuestos, así como de sus diferentes usos y aplicaciones en los sectores aeronáutico y automotriz.

VIABILIDAD

Para la investigación de este tema se tienen diversos recursos, tales como:

 www.wisegeek.com

 www.composite.about.com

 Normas ASTM.

 Hanbook normas MIL.

DELIMITACIÓN

Este trabajo se limita al origen, es decir, la historia reciente de los materiales compuestos (del siglo pasado a la actualidad), así como el uso y aplicación de las fibras de carbono en los sectores aeronáutico y automotriz.

MARCO TEORICO

Robert M. Jones define a los materiales compuestos como: dos o más materiales que son combinados a escala macroscópica para formar un conveniente tercer material. Por su parte Ever J. Barbero define a dichos materiales como la combinación de dos o más distintos materiales para formar un nuevo material con propiedades mejoradas. En cambio para Ronald F. Gibson un material compuesto consiste de dos o más materiales separados que se combinas en la unidad estructural, son constituidos típicamente de varias combinaciones de otros tres materiales, los constituyentes son típicamente macroscópicos.

HIPOTESIS

“Los materiales compuestos son mejores que los materiales convencionales (metales) para las diversas aplicaciones en la industria aeronáutica y automotriz”.

TIPO DE INVESTIGACIÓN

El tipo de investigación que se lleva a cabo en este trabajo es “exploratoria”, ya que existen investigaciones previas respecto al tema de este trabajo, también se considera de este tipo ya que se desconoce el tema a investigar.

DESARROLLO

Historia

Aunque los materiales compuestos se había conocido en diversas formas a lo largo de la historia de la humanidad, la historia de los materiales compuestos modernos probablemente se inició en 1937, cuando los vendedores de la empresa Owens Corning Fiberglass comenzaron a vender la fibra de vidrio a las partes interesadas de todo el territorio de los Estados Unidos. La fibra de vidrio se descubrió, casi por casualidad en 1930, cuando un ingeniero observo una fibra que se formó durante el proceso de aplicación de las letras a una botella de leche de vidrio. La empresa de fibra de vidrio de Owens Corning se formó en 1935 por Owens-Illinois y Corning, con la finalidad de sacar provecho de este nuevo material fibroso. Una compañía japonesa (Nitto Boseki) tuvo también la fibra de vidrio y estaba tratando de comercialízala en Japón y los Estados Unidos. Los productos iniciales de la fibra de vidrio eran como aislante, pero poco después los productos estructurales. Los vendedores de fibra de vidrio se dieron cuenta de que la industria aeronáutica era, en particular, una probable cliente de este nuevo tipo de material debido a las numerosas, pequeñas y vigorosas empresas aeronáuticas.

La empresa, Douglas Aircraft, compro el primer rollo de la fibra de vidrio enviado al oeste de la costa, porque creían que la fibra de vidrio les ayudaría a resolver un problema de producción. Ellos tenía un cuello de botella en la fabricación de moldes de metal para su proceso de conformado de chapa metálica (llamada hydropress de formación). Cada avión cambió de diseño, por lo que nuevos moldes de metal eran costosos y los plazos de entrega eran largos. Ingenieros Douglas intentaron utilizar los moldes de fundición de plástico, pero no podía resistir las fuerzas del proceso de forja, tal vez si los moldes de plástico se reforzaran con fibra de vidrio sería lo suficientemente fuertes como para permitir que al menos unas partes de los nuevos diseños podrían ser rápidamente fabricadas, resultando esto todo un éxito. Poco después plantillas y accesorios para los aviones fueron hechas bajo la misma técnica.

Material Compuesto

Combinación a escala macroscópica de dos o más materiales con interface de separación entre ellos formando un nuevo material. Se obtienen propiedades que no pueden alcanzarse de forma individual, aunadas a las propiedades individuales de dichos constituyentes en un solo material.

Propiedades

 Resistencia mecánica.

 Resistencia a corrosión.

 Peso.

 Aislamiento térmico.

 Resistencia a la abrasión.

 Vida a fatiga.

 Aislamiento acústico.

Clasificación

Características de los materiales compuestos de acuerdo a su reforzamiento

Con partículas

• Menos resistencia del material, provocan concentraciones de esfuerzos.

• Mejora conductividad térmica y eléctrica, comportamiento a alta temperatura.

• Reduce fricción.

• Aumenta resistencia a la abrasión, maquinabilidad y dureza.

Con fibra

• Mejor resistencia del material, porque las partículas absorben la carga.

• Excelentes propiedades mecánicas.

Fibras y matrices

Fibra discontinua o corta: Material compuesto donde la longitud de la fibra afecta a las propiedades del material.

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