procesos de produccion de plastico

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
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 requeridoConsideraciones 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.