Aspectos físicos y factores que determinan la calidad superficial en el maquinado de compósitos de matriz polimérica reforzados con fibras

Elizondo Lozano, David (2014) Aspectos físicos y factores que determinan la calidad superficial en el maquinado de compósitos de matriz polimérica reforzados con fibras. Maestría thesis, Universidad Autónoma de Nuevo León.

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Resumen

En este trabajo de investigación se estudió el proceso de maquinado de materiales compuestos de matriz polimérica reforzados con fibras, poniendo énfasis en los aspectos físicos que determinan la calidad superficial, expresada a través de parámetros de rugosidad. Los materiales compuestos utilizados para esta investigación son la resina epóxica como matriz del material compuesto, fibras de vidrio (ES/EH84) y fibras de carbono (T700) utilizadas como refuerzos, las cuales fueron añadidas de forma direccionada teniendo un diámetro de fibra aproximado de 9 μm para la fibra de vidrio y 7 μm para la fibra de carbono. Se fabricaron probetas en los dos materiales propuestos para ser maquinadas usando una fresadora y una cortadora automáticas. En el proceso de fresado, se utilizaron dos sentidos de avance, los cuales se clasifican en positivo (sentido 1) y negativo (sentido 2). El proceso de maquinado para ambos materiales se realizó a temperatura ambiente y para la cortadora automática se realizó el corte utilizando agua como refrigerante. Posteriormente, se utilizó un rugosímetro convencional para analizar las superficies maquinadas revelando rugosidades en el proceso de fresado en fibra de vidrio entre 0.8 μm – 2.2 μm, obteniendo mejores resultados de calidad superficial al aplicarlo en el sentido negativo, mientras que para la fibra de carbono se obtiene una rugosidad promedio entre 0.2 μm – 1.6 μm obteniendo mejores resultados al maquinar en sentido positivo. Para la cortadora de disco automática, se presentó una rugosidad promedio en las probetas de fibra de vidrio entre 0.1 μm – 0.4 μm mientras que para la fibra de carbono presentó un promedio de 0.1 μm – 0.2 μm. La rugosidad de las muestras está a un 10% del diámetro de la fibra mostrando así una excelente calidad superficial. En el análisis estadístico se demostró que para las altas rugosidades medidas en el proceso de fresado arrojó una tendencia simétrica positiva mientras en el proceso de corte se obtuvieron simetrías positivas – estándar demostrando su bajo daño superficial. 12 Una vez obtenida esta información, se prosiguió a realizar el estudio del daño superficial producido por el maquinado mediante Microscopía Electrónica de Barrido, el cual reveló la existencia de diversos patrones de fractura tal como debonding, pullout, marcas de rio en la resina, propagaciones interlaminares, nucleación y propagación de grietas en la resina en forma transversal, evidenciando así el efecto que produce el proceso de maquinado al generar un daño superficial controlado equivalente a una fractura localizada

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