fibra de carbono, tipos de fibra, descripcion, tipos proceso de fabricacion produccion de piezas historia propiedades fallas

1. Integrantes:
Armas
Bencomo
Gimenez
Villamizar
UNIVERSIDAD JOSE ANTONIO PAEZ
FACULTAD DE INGENIERIA
ESCUELA DE INGENIERIA MECANICA

2. Thomas Alba Edison
Roger Bacon
Akio Shindo
Primeros precursores

3. El Ministerio de Defensa del Reino Unido
Patento y fue autorizada a tres empresas británicas:
Courtaulds
Morganita
Rolls-Royce

4. En 1970, los trabajos experimentales
para encontrar materias primas
alternativas
Brea
Equipo Mclaren
en 1981, el equipo Mclaren, junto a su
diseñador John barnard

5. •Es un material compuesto no metálico de tipo polimérico.
•La fibra de carbón es un filamento largo y delgado.
•Las fibras de carbono son sólidos que presentan una
morfología fibrosa.
• se combinan con otros materiales para formar un
compuesto.

6. La estructura atómica de la fibra de
carbono es similar a la del grafito,
consistente en láminas de átomos de
carbono ordenados en un patrón regular
hexagonal

7. 1º paso: es estirar las fibras de PAN (poliacrilonitrilo) y darles la
orientación molecular requerida
2º paso: se oxida el polímero a 200-300 ºC en aire

8. Al aumentar el calor, los átomos de
carbono se deshacen de sus hidrógenos,
haciéndolos poseer una mayor estabilidad
debido a la deslocalización electrónica en
enlaces.
A medida que se va
incrementando la
temperatura las cadenas
adyacentes se unen entre sí.

9. 3º paso (Carbonización): Una
vez que las fibras han
adquirido estabilidad, son
sometidas a temperaturas
superiores a los 1.000ºC bajo
una atmósfera inerte (no
puede mantenerse una
combustión).

10. Para conseguir una fibra de alta resistencia se recurre al mismo
tratamiento térmico de carbonización pero ahora el PAN se
calienta a 1500 a 2000ºC (carbonización) en atmósfera sin
oxígeno
4º pasó (Grafitización): es un nuevo tratamiento térmico, por
encima de 2000ºC, el tamaño de los cristales de carbono
aumenta y mejora la orientación de los anillos en la fibra

11. 5º paso (Tratamiento de superficie):
finalmente, la fibra pasa a través de una
cámara donde se le aplica un producto
catalizador que promueve la adhesión
de la fibra a la resina

12. el producto primario son filamentos
individuales de carbono, también
llamados mechas
son trenzados entre sí en grupos de
5.000 y 12.000 mechas y otros de
120.000 a 400.000 filamentos para crear
hilos

13. Posicionado de fibras para crear cintas

14. Una vez se tienen las cintas de fibra de carbón, estos
son entretejidos para conformar una malla o tela de
carbono

15. Tejido plano
Tejido satinado
Tejido de
armadura

16. El proceso para la fabricación de piezas
de fibra de carbono industrialmente se
hace por técnica en vacío dentro de un
horno, pero, normalmente se hace el
trabajo de forma manual, con brochas,
espátulas o pistola.

17. se hace una plantilla del molde para
cortar pieza de tela de fibra de carbón.
se aplica un desmontante no dejara
que la resina se peque a la pieza
se coloca la tela en el molde
dejamos secar durante 2 horas
a temperatura ambiente

18. lijar la pieza a recubrir para quitar los
brillos
mezclar la base inferior negra epoxica
con el endurecedor epoxico
colocar la tela de fibra de carbono
sobre la superficie a recubrir
mezclar la base superior transparente
epoxica con el endurecedor

19. deje sacar aproximadamente 7 y 8 horas
Creación de objetos con mayor tamaño

20. Procesos que se realizan en un un
horno por un tiempo de entre 8 a 16
horas a una temperatura de 1800
grados centígrados

21. La fibra de carbono ofrece numerosas cualidades
funcionales siendo un compuesto ligero, con igual resistencia,
inmune a la corrosión, consistente y de tenacidad, que puede
adoptar diversas formas y adaptarse a las necesidades de
múltiples sectores.
Propiedades
Propiedades
fisicas
Propiedades
quimicas
Propiedades
mecanicas

22. •Industria aeronáutica
•Industria automovilística

23. •Industria naval
•Industria del deporte

24. •En la construcción

25. •Industria musical
•Industria armamentística
•Industria de las telecomunicaciones

26. •Resistencia a las variaciones de temperatura, conservando su forma,
sólo si se utiliza matriz termoestable
•Son materiales ultra ligeros
•Conllevan un menor tiempo de instalación y Permite el uso de las
estructuras inmediatamente después de la aplicación
•Rigidez
•Absorción de impactos y vibraciones
•Estética y Personalización

27. •Elevado precio de producción
•Tan ligera y resistente como
peligrosa para la salud
•Durabilidad
•Reciclaje

28. Según sus propiedades la fibra de carbono se
divide en los siguientes tipos:
•Ultra- alto módulo
•Fibras de alto módulo
•Fibras de modulo intermedio
•Fibras de bajo modulo y de altas resistencia
•Súper alta resistencia

29. Según la temperatura de tratamiento térmico final se
pueden clasificar en:
•Tipo I. Tratamiento de alta temperatura
•Tipo II. Tratamiento de calor intermedio.
•Tipo III. Tratamiento a baja temperatura.

30. Según los materiales del precursor, las fibras de carbono
se pueden clasificar en:
•Fibras de carbono a base de brea isotrópica
• Fibras de carbono basadas en brea de meso-fase
• Fibras de carbono basadas en PAN
•Fibras de carbono a base de
filamentos de fibras de bambu
•Fibras de carbono a base de brea
•Fibras de carbono
a base de Rayón

31. El carbotanium o carbo-titanio es una combinación de
fibras de carbono y titanio que forma un material compuesto con
una alta resistencia y tolerancia al daño
Composición de la aleación
Titanio: El titanio empleado es una
aleación, mejor conocido como Timetal
15-3-3
Fibra de carbono: La fibra de carbono
unidireccional tiene un límite de tracción
cercano a 1500 MPa y un módulo de
Young de 110 GPa.

32. Composición y propiedades mecánicas del Timetal:
Al (Aluminio): 3%
Mo (Molibdeno): 15%,
Nb (Niobio): 3%,
O2 (Dioxígeno): 0,11-0,15%,
Si (Silicio): 0,2%
Ti (Titanio): Base.
Propiedades mecánicas: Tensión de rotura: 983,9-1198 MPa, Módulo de
Young: 88,83-114,8 Gpa
Preparación del carbotanium
• Para proceder al pegado de ambos, el titanio se somete a un proceso de
limpieza exhaustivo.
• Se procede aplicar el proceso de envejecimiento estándar para el titanio.
• La fibra de carbono se pega a la zona recubierta del titanio usando un
adhesivo.
• Se somete a la fibra de carbono al proceso de curado

33. Modos de falla en las fibras
Pueden ser considerados dos modos de falla diferentes:
•Relacionado con una carga a tracción.
•Relacionado con una carga a compresión.
Modos de falla en la matriz
•La microfisuración es el principal modo de falla.
•Estas grietas aparecerían debido a los esfuerzos en ambos sentidos, tracción o
compresión, y esfuerzo cortante
Modos de falla en la Interface fibra-matriz
•El modo de falla común considerado es el llamado debonding.
•Esto produce una pérdida de adhesión y un deslizamiento con una gran pérdida
de energía de fricción.
Modos de falla Interface lámina-lámina
El modo de falla que puede aparecer es la deslaminación. Esto equivale a una pérdida de
adhesión entre las láminas, por lo tanto una pérdida de la correcta distribución de cargas
entre ellas.