Materiales compuestos

Ingeniería aeronáutica. Fibras de carbono y cerámicas. Ciclo de curado. RTM. Resinas

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Las fibras de grafito tienen mayor modulo elástico que las de carbono.

F. Todas son fibras del elemento químico carbono (>95%) en estado cristalino grafito. (El módulo elástico va creciendo con % de grafitización, y algunos libros establecen la diferencia; la respuesta V también es correcta si se explica adecuadamente).

Las fibras de carbono HS, de módulo 200-270 GPa, tienen mayor resistencia que las fibras de módulo intermedio (270-340).

F. las fibras IM7, de módulo intermedio, tienen un alargamiento entre 1'5 al 2% como el AS4, y son por tanto de mayor resistencia (mayor coste).

Las fibras cerámicas de CSi son fibras amorfas de alta resistencia química.

F. Son fibras policristalinas, que se suelen emplear con matrices metálicas y cerámicas.

RFI es el acrónimo del proceso “Resin Fusion Injection”.

F. Resin Film Infusión.

En la reparación por adhesivos de un laminado, un diseño correcto sería en escalones de 1 mm de alto y 20 mm de long.

F. Según las recomendaciones para uniones adhesivas, no debe haber más de 2 láminas en dirección de la carga (0'56 mm).

En uniones adhesivas de laminados, la lámina en contacto con el adhesivo debe estar necesariamente a 0º respecto de la dirección de carga dominante.

F. Puede estar a ± 45º.

La resistencia de una unión adhesivo + remache es un valor similar a la unión sólo adhesiva.

V. Por ser más rígido el adhesivo que el remache, este último no absorbe carga.

Las uniones adhesivas se diseñan a cortadura pero frecuentemente fallan por pelado.

V. Tanto en las uniones a solape simple como doble, aunque el esfuerzo dominante es cortadura, el inicio del fallo es el esfuerzo normal generado.

Las resinas poliéster se usan para interiores, por sus buenas características ignífugas.

F. Las resinas de interior son normalmente fenólicas. Las poliéster son muy inflamables, con mucha generación de humos.

La deformación total (térmica + metálica) de un laminado debido a las tensiones residuales del enfriamiento es discontinua entre láminas.

F. La deformación total es continua, las otras dos son discontinuas

Un tejido (0,90) tiene un comportamiento cuasi-isótropo, con iguales propiedades en ambas direcciones.

F. El anterior laminado tiene muy bajas propiedades en la dirección ± 45º. No es cuasi-isótropo.

El procedimiento de “fiber placement” es adecuado para el encintado de conjuntos planos de grandes dimensiones.

F. Es un procedimiento lento, y con equipamiento muy costoso, sólo adecuado a geometrías con grandes curvaturas. Sería más adecuado el ATL.

El coeficiente de corrección del “spring back” de un útil es función únicamente del tipo de fibra de refuerzo, de la resina y del material del útil.

F. Depende también de la secuencia de apilamiento, radio de curvatura, etc.

El volumen de fibra de un laminado es el porcentaje en peso de fibra, multiplicado por la relación de densidades fibra/compuesto.

F.

Los materiales compuestos carecen de plasticidad y son, por tanto, frágiles.

F. Los composites no tienen plasticidad, pero tienen un mecanismo de tenacidad similar a la madera para frenar las grietas translaminares. Sólo son frágiles en sentido interlaminar.

No deben emplearse moldes de aluminio para el “hot forming” de laminados.

F. El hot forming se hace a unos 60 ºC, es sólo un conformado previo del prepeg, y no es necesaria una alta precisión dimensional, es más importante la ligereza y bajo coste del útil.

La principal ventaja de los útiles de grafito es su alta dureza.

F. El grafito es muy blando, es su ventaja para hacer prototipos.

La temperatura máxima de servicio de un material compuesto es su temperatura de curado, que debe coincidir con Tg ".

F. Es inferior, porque la temperatura vítrea disminuye por la absorción de humedad.

El uso de pinzas en una bolsa de vacío es sólo necesaria cuando la cara de la bolsa de la pieza no es desarrollable.

F. Por ejemplo, un panel plano con larguerillos es una superficie desarrollable, pero necesita pinzas.

Las superficies en contacto de una pieza y su útil deben coincidir a temperatura ambiente.

F. Sólo sería verdad si los coeficientes térmicos de expansión de ambos fueran idénticos. Las geometrías coinciden a la temperatura de curado, luego cada uno se contrae según su CTE.

La diferencia entre cocurado y coencolado es que en el segundo se intercala una película de adhesivo.

F. En el cocurado los dos elementos están sin curar (uno de ellos puede tener hot forming con curado parcial). En el coencolado, un elemento está totalmente curado.

La temperatura y la presión son variables fundamentales en el curado de la resina de una pieza de material compuesto.

F. La presión no influye para la cinética del curado de la resina.

El tamaño de la pieza no influye en el ciclo de curado, sólo el material de que está hecha.

F. El espesor de la pieza influye en la temperatura en el interior del laminado, por los efectos de la exotermia.

Los rayos X son un procedimiento habitual para la inspección de piezas de composite.

F. El procedimiento habitual es la inspección ultrasónica.

La inspección por pulso eco permite medir la atenuación de la señal ultrasónica que atraviesa una pieza.

V. Comparando la altura del eco de superficie y el eco de fondo.

La porosidad distribuida de una pieza fabricada mediante bolsa de vacío y curada en autoclave suele estar asociada a la falta de compactación durante el proceso.

V. La contaminación produce porosidad en capa. Cuando hay falta de presión, afecta a la resina en todo el espesor.

La tolerancia al daño por impacto de una pieza de material compuesto se mide calculando la energía necesaria para producir un daño apenas visible (BVD).

F. La tolerancia al daño es la resistencia residual después de BVID

Una de las desventajas del RTM es el elevado coste del utillaje necesario.

V. Se requieren útiles estancos con muy alta rigidez.

Los parámetros que influyen directamente en un proceso de RTM a través de la ley de D'Arcy son únicamente la viscosidad de la resina, la permeabilidad de la preforma, la geometría del útil y el gradiente de presiones en el frente de avance de la resina.

V. Son todos las variables que intervienen en la fórmula.

El tiempo de llenado de un círculo por RTM es el mismo si se inyecta por el contorno y se hace el vacío en el centro que a la inversa.

F. Es mucho más rápido inyectando por el contorno.

Es conveniente inyectar la resina a la temperatura de mínima viscosidad porque así el proceso es más rápido.

F. A la temperatura de mínima viscosidad la resina es muy reactiva y alcanzaría muy pronto la gelificación.

El porcentaje de fibra y resina de una pieza fabricada mediante RTM no depende de la presión y temperatura de inyección.

V. Depende del volumen del útil y del volumen ocupado por la preforma.

La corrosión no afecta a las estructuras de composite.

F. No afecta al material compuesto, pero sí a las uniones con remaches.

En un proceso de RTM es equivalente inyectar resina a 4 atm y extraer a 1 atm, e inyectar a 3 atm y extraerla con un vacío de 1 atm.

F. Siempre es necesario un buen vacío para no tener porosidad.

Una resina epoxi de curado a 120 ºC puede curarse a 180 ºC, acortando la duración del ciclo.

F. Se va a conseguir el curado total, pero también se va a degradar térmicamente.

En un ciclo de autoclave, la exotermia de la reacción de curado de la resina puede afectar de manera significativa al curado de la pieza.

V. En las zonas de gran espesor va a provocar un sobrecalentamiento y quemado de la pieza.

El coste de fabricación de tres piezas de igual geometría y dimensiones se incrementa al fabricarlas mediante cocurado, copegado y encolado, por este orden.

V. Según el caso se necesitan 1, 2, ó 3 ciclos de curado para el mismo conjunto.

Es posible curar con el mismo ciclo dos piezas de igual geometría y dimensiones, una de vidrio/epoxi y otra de carbono/epoxi con la misma resina.

V. El curado depende principalmente de la resina.

El recanteado de conjuntos de fibra de vidrio con resina epoxi se realiza mediante herramientas con filo de corte.

F. El mecanizado de laminados vidrio/epoxi es por abrasión.

La inspección por transmisión puede emplearse para medir espesores de laminados de composite.

F. La inspección por transmisión sólo proporciona medida de la atenuación.