Proceso Produccion Plastico

Procesos para materiales plásticos

Descripción

	Los procesos para plásticos tienen similaridad con algunos de los procesos de fundición o deformación descritos anteriormente.
	Forma básica del material: granos o pasta (ver transparencias)
	Los plásticos requieren temperaturas de operación menores que los metales y por lo tanto cuestan menos.

Propiedades del polímero derretido

	Viscosidad
	Visco-elasticidad
	Índice de flujo de material derretido

Procesos discutidos en clase

	producción de hojas y películas
	producción de fibras y filamentos
	procesos de cubiertas
	extrusión estudiar las ecuaciones relacionadas con el flujo volumétrico
	moldeo por inyección estudiar las ecuaciones relacionadas con la compensación al encogimiento
	moldeo por soplido
	moldeo por compresión
	moldeo por transferencia

Procesos para materiales compuestos

Definición

	Un material compuesto es una combinación de dos o mas fases quimicamente distintas e insolubles.
	Esta combinación tendrá propiedades y rendimiento estructural superiores a los de sus componentes.

Tipos de materiales compuestos

	Matriz de plástico
	Matriz de cerámica
	Matriz de metal

Compuestos a base de matriz de plástico

	Se utilizan todos los tipos de plásticos como matriz:
	termoplásticos
	termofijos los más comunes
	elastómeros

Tipos de procesos

	Molde abierto etapas aplicación del material aplicación de presión tiempo de curación
	Molde cerrado Aplicación del material en los procesos de molde abierto Distribución manual La matriz y el refuerzo se aplican alternadamente por métodos manuales Distribución de roçío Distribución automática
	Procesos de molde cerrado ventajas buen terminado de superficie mayor razón de produción mayor control de tolerancias permiten hacer piezas más complicadas desventajas costo

Tipos de procesos de molde cerrado

	Moldeo por compresión
	Moldeo por transferencia
	Moldeo por inyección

Estructura de plásticos reforzados

	Estos consisten de fibras en una matriz continua.
	Las fibras son fuertes y rígidas pero usualmente quebradizas. Algunas fibras son vidrio, grafito, boron y arámidos.
	La matriz continua es a base de plásticos y complementa a alas fibras.
	Si hay mas de un tipo de fibra el compuesto es híbrido.

Fibras de refuerzo

	Vidrio = mas común, hay dos tipos de fibras: E (borosilicate) y S (magnesia-alumina-silicate). El producto se llama plástico reforzado con fibra de vidrio.
	Grafito = mas caro pero menos denso que el vidrio. El producto se llama plástico reforzado con fibra de corbón. El grafito es 99% carbón (fibras de carbón son 90-95% carbón).
	Arámidos = su nombre de fábrica es KEVLAR. Los arámidos son las fibras más fuertes. Sus propiedades
	Boron = las fibras de boron es boron depositado en fibras de tungsteno mediande deposición química por vapor.
	Otras = otras fibras son nilo, silicon, aluminio, etc.

Tamaño y largo de las fibras

	El tamaño aproximado es de 0.01 mm (0.0004") de diámetro (las fibras de vidrio son mas resistentes que el acero 650 ksi)
	Son cortas o largas
	Sostiene y transfiere los esfuerzos a las fibras.
	Protege las fibras del ambiente.
	Previene la propagación de grietas.
	Materiales posibles son los epoxies (en el 80% de los casos), poliester, silicon, polimidos

Propiedades de plásticos reforzados

	Depende de la forma, tipo y orientación del material reforzante, el largo de las fibras y el pro ciento del material reforzante.
	El tiempo y la temperatura influyen en las propiedades.
	Un factor crítico en los plásticos reforzados es la fortaleza del enlace entre la matriz y la fibra. Los enlaces débiles pueden provocar delaminación estructural o desgarre de la fibra.
	Mediante arreglos diferentes de la fibra podemos conseguir diferentes propiedades.

Aplicaciones

	botes de fibra de vidrio
	tanques
	tuberias
	componentes de aviones (estan reemplazando componentes de aluminio)

Nuevos desarrollos: fibras en una matriz metálica

	Tiene una mayor resistencia, ductilidad y tenacidad que en las matrices de polímeros.
	Sus limitaciones son mayor densidad y dificultad de procesamiento.

Características de los polvos de ingeniería

	tamaño y distribución de las partículas
	forma de las partículas y estructura interna
	fricción entre partículas y características de flujo
	empaquetado, densidad y porosidad
	químiza y películas en la superficie

Producción de los polvos metálicos

	Atomización El metal derretido se rocía de forma que las gotas se solidifiquen en polvo.
	Reducción química Utiliza reacciones química para reducir el material a polvo.
	Electrólisis se coloca una celda electrolítica (CE) en el ánodo (la materia prima) el ánodo se disuelve lentamente la CE transporta el material disuelto y lo deposita en el cátodo, del cual luego se remueve Matriz continua

Nuevos desarrollos: fibras en una matriz de cerámica

	Ejemplos: silicon carbide y silicon nitride.
	Aplicaciones: motores de autos y aviones, equipo de minas bajo mar, tanques, etc.

Estructuras de panal de abejas

	Son otra forma de compuestos que tienen fortaleza y tenacidad específica.
	La estructura consiste de formas corrugadas unidas por una cubierta exterior fina.
	Ejemplo: cartón corrugado.

Procesos

	Guías En el caso de dos o mas materiales de fibra hay que velar su compatibilidad ver ejemplo sobre raqueta de tenis
	Moldeo de Laminados mezcla de fibras se vierte entre las hojas de plástico para hacer un emparedado por vacíon o presión hojas de papel o telas son impregnadas con resinas líquidas termofijas, formando un "emparedado" que es curado a alta presión y temperatura. Ejemplos: láminas, tubos, rodillos, engranajes, superficies curvas, etc.
	Embobinado de filamentos consiste en crear forma con fibra entretejida (como carretes de hilo) Producción de formas de paneles de abejas o corrugadas consiste en usar pegamento para unir capas de material y luego cortarlo y expandirlo las formas corrugadas se forman con rodillos y luego se pegan y cortan.

Consideraciones de diseño para los procesos de moldeo para plásticos o compuestos

Factores a considerarse

	requisitos del usuario (temperatura, ambiente, envejecimiento)
	material (propiedades: resistencia a impacto, tensión, etc.)
	diseño
	proceso de producción requerido

Consideraciones sobre diseño de moldes

	cantidad de material necesaria para llenar el molde
	remoción de aire
	encogimiento proveer transiciones suaves para evitar concentración de esfuerzos y promover flujo del material espesor de paredes tolerancias como remover pieza del molde (proveer cono o "taper" para facilitar extracción).

Guías para el diseño de moldes

	Simplificar la geometría de la pieza que se va a producir. Evitar esquinas y ángulos afilados mediante transiciones con curvaturas suaves
	El espesor de las secciones debe ser uniforme para evitar cavidades por encogimiento. Permitir un poco de inclinación (“draft”) para facilitar la remoción de la prieza o el patrón. Cambios menores pueden eliminar la necesidad de “cores”. Seleccionar tolerancias, terminados de superficies y compensaciones razonables.