martes, 1 de julio de 2008

Proceso Produccion Plastico

Procesos para materiales plásticos

Descripción

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

Propiedades del polímero derretido

bulletViscosidad
bulletVisco-elasticidad
bulletÍndice de flujo de material derretido

Procesos discutidos en clase

bulletproducción de hojas y películas
bulletproducción de fibras y filamentos
bulletprocesos de cubiertas
bulletextrusión
bulletestudiar las ecuaciones relacionadas con el flujo volumétrico
bulletmoldeo por inyección
bulletestudiar las ecuaciones relacionadas con la compensación al encogimiento
bulletmoldeo por soplido
bulletmoldeo por compresión
bulletmoldeo por transferencia

Procesos para materiales compuestos

Definición

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

Tipos de materiales compuestos

bulletMatriz de plástico
bulletMatriz de cerámica
bulletMatriz de metal

Compuestos a base de matriz de plástico

bulletSe utilizan todos los tipos de plásticos como matriz:
bullettermoplásticos
bullettermofijos
bulletlos más comunes
bulletelastómeros

Tipos de procesos

bulletMolde abierto
bulletetapas
bulletaplicación del material
bulletaplicación de presión
bullettiempo de curación
bulletMolde cerrado
bullet

Aplicación del material en los procesos de molde abierto

bulletDistribución manual
bulletLa matriz y el refuerzo se aplican alternadamente por métodos manuales
bulletDistribución de roçío
bulletDistribución automática

bullet

Procesos de molde cerrado

bulletventajas
bulletbuen terminado de superficie
bulletmayor razón de produción
bulletmayor control de tolerancias
bulletpermiten hacer piezas más complicadas
bulletdesventajas
bulletcosto

Tipos de procesos de molde cerrado

bulletMoldeo por compresión
bulletMoldeo por transferencia
bulletMoldeo por inyección

Estructura de plásticos reforzados

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

Fibras de refuerzo

bulletVidrio = mas común, hay dos tipos de fibras: E (borosilicate) y S (magnesia-alumina-silicate). El producto se llama plástico reforzado con fibra de vidrio.
bulletGrafito = 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).
bulletArámidos = su nombre de fábrica es KEVLAR. Los arámidos son las fibras más fuertes. Sus propiedades
bulletBoron = las fibras de boron es boron depositado en fibras de tungsteno mediande deposición química por vapor.
bulletOtras = otras fibras son nilo, silicon, aluminio, etc.

Tamaño y largo de las fibras

bulletEl tamaño aproximado es de 0.01 mm (0.0004") de diámetro (las fibras de vidrio son mas resistentes que el acero 650 ksi)
bulletSon cortas o largas
bulletSostiene y transfiere los esfuerzos a las fibras.
bulletProtege las fibras del ambiente.
bulletPreviene la propagación de grietas.
bulletMateriales posibles son los epoxies (en el 80% de los casos), poliester, silicon, polimidos

Propiedades de plásticos reforzados

bulletDepende de la forma, tipo y orientación del material reforzante, el largo de las fibras y el pro ciento del material reforzante.
bulletEl tiempo y la temperatura influyen en las propiedades.
bulletUn 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.
bulletMediante arreglos diferentes de la fibra podemos conseguir diferentes propiedades.

Aplicaciones

bulletbotes de fibra de vidrio
bullettanques
bullettuberias
bulletcomponentes de aviones (estan reemplazando componentes de aluminio)

Nuevos desarrollos: fibras en una matriz metálica

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

Características de los polvos de ingeniería

bullettamaño y distribución de las partículas
bulletforma de las partículas y estructura interna
bulletfricción entre partículas y características de flujo
bulletempaquetado, densidad y porosidad
bulletquímiza y películas en la superficie

Producción de los polvos metálicos

bulletAtomización
bulletEl metal derretido se rocía de forma que las gotas se solidifiquen en polvo.
bulletReducción química
bulletUtiliza reacciones química para reducir el material a polvo.
bulletElectrólisis
bulletse coloca una celda electrolítica (CE) en el ánodo (la materia prima)
bulletel ánodo se disuelve lentamente
bulletla CE transporta el material disuelto y lo deposita en el cátodo, del cual luego se remueve
bulletMatriz continua

Nuevos desarrollos: fibras en una matriz de cerámica

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

Estructuras de panal de abejas

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

Procesos

bulletGuías
bulletEn el caso de dos o mas materiales de fibra hay que velar su compatibilidad
bulletver ejemplo sobre raqueta de tenis
bulletMoldeo de Laminados
bulletmezcla de fibras se vierte entre las hojas de plástico para hacer un emparedado
bulletpor vacíon o presión
bullethojas de papel o telas son impregnadas con resinas líquidas termofijas, formando un "emparedado" que es curado a alta presión y temperatura.
bulletEjemplos: láminas, tubos, rodillos, engranajes, superficies curvas, etc.
bulletEmbobinado de filamentos
bulletconsiste en crear forma con fibra entretejida (como carretes de hilo)
bulletProducción de formas de paneles de abejas o corrugadas
bulletconsiste en usar pegamento para unir capas de material y luego cortarlo y expandirlo
bulletlas 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

bulletrequisitos del usuario (temperatura, ambiente, envejecimiento)
bulletmaterial (propiedades: resistencia a impacto, tensión, etc.)
bulletdiseño
bulletproceso de producción requerido
Consideraciones sobre diseño de moldes
bulletcantidad de material necesaria para llenar el molde
bulletremoción de aire
bulletencogimiento
bulletproveer transiciones suaves para evitar concentración de esfuerzos y promover flujo del material
bulletespesor de paredes
bullettolerancias
bulletcomo remover pieza del molde (proveer cono o "taper" para facilitar extracción).

Guías para el diseño de moldes


bulletSimplificar la geometría de la pieza que se va a producir.
bulletEvitar esquinas y ángulos afilados mediante transiciones con curvaturas suaves

bulletEl espesor de las secciones debe ser uniforme para evitar cavidades por encogimiento.
bulletPermitir un poco de inclinación (“draft”) para facilitar la remoción de la prieza o el patrón.
bulletCambios menores pueden eliminar la necesidad de “cores”.
bulletSeleccionar tolerancias, terminados de superficies y compensaciones razonables.

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