Procesos para plásticos
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Prototipos rápidos creados en nuestro laboratorio

Directorio

bullet Nota aclaratoria
bullet Objetivos
bullet Procesos para plásticos
bullet Procesos para compuestos
bullet Consideraciones de diseño para los procesos de moldeo de plásticos o compuestos
bulletVisitas a lugares relacionados con el tema

 

Nota aclaratoria

bulletEl material presentado aquí complementa pero no sustituye el material dado 
en clase y el material discutido en el libro de texto del curso.
bulletSi el estudiante se ausenta de clases, éste es responsable de indagar con 
la profesora o sus compañeros de clase sobre el material cubierto en clase.

Objetivos

bulletConocer definiciones relacionadas con los procesos de moldeo.
bulletConocer factores importantes que influyen en la selección de parámetros para 
los procesos de moldeo.
bulletConocer algunos procesos de moldeo para plásticos
bulletConocer algunos criterios de diseño de moldes
bulletAprender a calcular razón de flujo volumétrico en moldeo por extrusión
bulletAprender a calcular medidas de los moldes de moldeo por inyección.
bulletAprender a calcular otros parámetros relacionados con procesos para plásticos.

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.

Consideraciones sobre terminado
bulleteliminar necesidad de corte de metal
bulletproveer superficies curvas o "costillas" mejora fortaleza, rigidez y prevenir rasgaduras o arañazos
bulletagujeros con rosca
bulleten el molde = si rosca es mayor que .25" o usar rosca insertada
bulletfuera del molde = si rosca es menor que .25"
bulletEconomía

Visitas a lugares relacionados con este tema

Visitas virtuales a fábricas

bulletCrocker blow molding

Procesos para plásticos y compuestos

bulletCompañías y proyectos de universidades o agencias del gobierno
bulletRycka blow molding
bulletCrocker blow molding
 

  

      © Lourdes M. Rosario
 Revisado 29/08/04

lmrosario@me.uprm.edu ,  lrosario@uprm.edu