Conferencias de la Universidad Nacional de Córdoba, Simposio Materiales y Tecnologías para la Industria Metalmecánica y Aeroespacial

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ESTUDIO DEL PROCESO DE MICROFISURACIÓN EN COMPONENTES DE MATERIALES COMPUESTOS EMPLEADOS EN LA INDUSTRIA AEROESPACIAL
Exequiel Santos Rodríguez, Diego López, Pablo Leiva, Juan Morán

Última modificación: 25-10-2016

Resumen


La microfisuración en componentes fabricados con materiales compuestos de matriz polimérica ocurre en laminados multiaxiales a bajas solicitaciones, y en general no ocasiona un compromiso estructural. Sin embargo, existen aplicaciones en la industria aeroespacial donde este fenómeno puede resultar crítico. Un ejemplo de ello es la fabricación de tanques ultralivianos basados 100% en materiales compuestos reforzados con fibras de carbono (denominados tipo V o linerless), que se emplean para contener gases presurizantes en vehículos lanzadores [1]. Estos tanques reemplazan a los metálicos (denominados tipo I) o a los de material compuesto con mandril metálico (tipo III) y generan un ahorro en peso que incrementa significativamente la carga útil o carga de pago. Pero al no poseer un alma o liner metálico, la permeación del gas contenido a altas presiones puede ocurrir por las pequeñas microfisuras que se generan en la matriz de los materiales compuestos. Si bien este fenómeno ha sido estudiado en profundidad [2], aún no se han encontrado herramientas que permitan predecir qué propiedades deben tener las matrices a emplear para minimizar su aparición [3]. Así, el ahorro en peso que se puede obtener se ve limitado por la deformación máxima que admite el material sin microfisurarse, porque este valor se relaciona directamente con el espesor de pared requerido en el tanque. En este trabajo, se emplearon matrices modificadas para alcanzar distintas propiedades mecánicas y fisicoquímicas (tenacidad a la fractura, Tg, contracción por curado) y se realizaron ensayos para determinar la curva de densidad de microfisuras en función de la deformación en laminados tipo 0/90/0. Se encontró que las tensiones térmicas y la contracción por curado son críticas para el proceso de microfisuración y que, contrariamente a lo que podía suponer inicialmente,  la tenacidad a la fractura de las matrices no tiene una relación directa con el fenómeno.


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