Materiales de Construcción - Unidad 5_semana 7_2 (1).pdf

MATERIALES DE
CONSTRUCCIÓN
ING. MANUEL SALAS PAULET

UNIDAD V: VIDRIOS, MATERIALES POLIMERICOS
– MATERIALES COMPUESTOS
SEMANA N°7
Materiales compuestos
Ing. Manuel Salas Paulet
manuel.salas@upn.pe

Interés
https://bit.ly/2U8J9Me
¿Cuáles son las
propiedades de un
material
compuesto?
¿Cómo se
clasifican?
Fan Fiction
Materiales de Construcción - Ing. Manuel Salas Paulet

AGENDA
1. Geosintéticos, concepto
2. Composición
3. Propiedades

Al término de la sesión, el estudiante podrá definir cuáles son las
propiedades que caracterizan a los geosintéticos y las diversas
variedades
LOGRO DE LA SESIÓN

tomar
Descubrimiento

• Un material compuesto o material composite, es aquel formado por dos o más
componentes o fases, de forma que las propiedades del material final sean
superiores que las de los componentes por separado.
• Este tipo de materiales se componen de:
• Matriz: configura geométricamente la pieza, da cohesión al material, suele ser
flexible y poco resistente y transmite los esfuerzos de unas fibras a otras.
• Refuerzo: aporta rigidez y resistencia.
.
UNIDAD 5 – VIDRIOS, MATERIALES POLIMERICOS – MATERIALES
COMPUESTOS

COMPUESTOS

• La matriz es la fase continua en la que el refuerzo queda “embebido”.
• Tanto materiales metálicos, cerámicos o resinas orgánicas pueden cumplir con este
papel.
• A excepción de los cerámicos, el material que se elige como matriz no es, en
general, tan rígido ni tan resistente como el material de refuerzo.
Funciones de la matriz
• Definir las propiedades físicas y químicas;
• Transmitir las cargas al refuerzo,
COMPUESTOS
La matriz

• Al someter al material compuesto a diferentes tipos de cargas mecánicas la matriz
juega diferentes roles:
1. Bajo cargas compresivas: es la matriz la que soporta el esfuerzo, ya que se trata
de la fase continua.
2. En tracción: la matriz transfiere la carga aplicada sobre la pieza a cada una de
las fibras o partículas, de manera que éstas sean las que soporten el esfuerzo.
Para ello es necesaria una excelente adhesión entre la matriz y el refuerzo.
COMPUESTOS
La matriz

1. Soporta las fibras manteniéndolas en su posición correcta;
2. Transfiere la carga a las fibras fuertes,
3. Las protege de sufrir daños durante su manufactura y uso;
4. Evita la propagación de grietas en las fibras a todo lo largo del compuesto.
5. La matriz, por lo general, es responsable del control principal de las
propiedades eléctricas, el comportamiento químico y el uso a temperaturas
elevadas del compuesto.
• Las matrices poliméricas son las más comúnmente utilizadas. La mayoría de los
polímeros, tanto termoplásticos como termoestables están disponibles en el mercado
con el agregado de fibras de vidrio cortas como refuerzo.
• Los compuestos de matriz metálica incluyen aluminio, magnesio, cobre, níquel y
aleaciones de compuestos íntermetálicos reforzados con fibras cerámicas y
metálicas.
COMPUESTOS
La matriz - propiedades

Según el tipo de matriz encontramos:
• Materiales compuestos de matriz metálica
• Materiales compuestos de matriz cerámica
• Materiales compuestos de matriz orgánica / polimérica o Reinforced Plastics. Éstos a
su vez se dividen en:
• Materiales compuestos de fibra de carbono con matriz plástica
• Materiales compuestos de fibra de vidrio con matriz plástica
.
COMPUESTOS
Tipos de matrices
Tipos de matrices orgánicas

Según el tipo de matriz encontramos:
• Compuestos de matriz polimérica: son los más comunes.
También se los conoce como polímeros (o plásticos) reforzados con fibras. La matriz
es un olímero y una variedad de fibras, tales como las de vidrio, las de carbono o las
aramídicas, se utilizan como refuerzo.
• Compuestos de matriz metálica: se utilizan cada vez más en la industria
automotriz.
Estos materiales están formados por metales “livianos” como el aluminio como matriz
y fibras de refuerzo como las de carburo de silicio.
• Compuestos de matriz cerámica: se utilizan en aplicaciones de alta
temperatura. Estos materiales están formados por una matriz cerámica y un
refuerzo de fibras cortas, o whiskers de carburo de silicio o nitruro de boro.
COMPUESTOS
Tipos de matrices

• Las propiedades de los materiales compuestos son función de las propiedades de
las fases constituyentes, de sus proporciones relativas y de la geometría de las
fases dispersas.
COMPUESTOS

• Un material compuesto con partículas grandes es el concreto, formado por pasta de
cemento hidratada (matriz) y arena o grava (partículas).
• El refuerzo es tanto más efectivo cuanto más pequeñas sean las partículas y cuanto
mejor distribuidas estén en la matriz. Además, la fracción de volumen de las dos
fases influye en el comportamiento: las propiedades mecánicas aumentan al
incrementarse el contenido de partículas
• Todos los materiales (metales, polímeros y cerámicas) se utilizan para fabricar MC
con partículas grandes. Un ejemplo lo constituyen los compuestos metal--‐cerámica:
los cermets. El cermet más común es el carburo cementado, que está constituido
por partículas extremadamente duras de carburos refractarios cerámicos, como el
carburo de tungsteno (WC) o el de titanio (TiC), embebidas en una matriz metálica
de cobalto o níquel (empleado como herramienta de corte para aceros endurecidos)
COMPUESTOS

• Los materiales compuestos con fases dispersas en forma de fibras son los más
importantes. Se subclasifican según la longitud de la fibra en:
• Continuas, cuando las fibras presentan la misma longitud que la dimensión de la
pieza a reforzar.
• Discontinuas o fibras cortas, de longitud sensiblemente inferior a la dimensión
de la pieza a reforzar
• En este último caso, la disposición u orientación relativa de las fibras y su
concentración y distribución influyen, radicalmente, en la resistencia y en otras
propiedades del material compuesto. Con respecto a la orientación existen dos
situaciones extremas:
• Alineación paralela de los ejes longitudinales de las fibras
• Alineación al azar
COMPUESTOS

• Whiskers, monocristales muy delgados que tienen una relación longitud-
-
‐ diámetro
muy grande.
• Fibras, materiales policristalinos o amorfos de pequeño diámetro (inferior al
milímetro).
• Alambres, con diámetros relativamente grandes (refuerzo de neumáticos y
mangueras de alta presión).
COMPUESTOS

• Entre los compuestos estructurales destacan los laminados y los paneles sandwich
• Un material compuesto laminar consta de láminas o paneles que tienen una
dirección preferente con elevada resistencia, apiladas y pegadas entre sí, de modo
que la orientación de la dirección de elevada resistencia varía en cada una de las
sucesivas capas.
COMPUESTOS

• Los paneles sandwich consisten en dos láminas externas fuertes, o caras,
separadas por una capa de material menos denso, o núcleo, que tiene baja rigidez y
baja resistencia. Las caras resisten la mayor parte de las cargas en el plano y,
también, cualquier esfuerzo de ﬂexión transversal.
• Estructuralmente, el núcleo tiene dos funciones. En primer lugar, separa las caras y
resiste la deformación perpendicular al plano de la cara. En segundo lugar, aporta
cierto grado de resistencia a cortante a lo largo de los planos perpendiculares a las
caras
COMPUESTOS

Molde abierto manual Molde abierto con pistola
COMPUESTOS

Preimpregnados Bobinado
COMPUESTOS

Pultrusión
COMPUESTOS

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