Efecte dels ultrasons en la adherència de les fibres de carboni en els aliatges AISi

Abstract

En el present projecte s’estudiarà l’efecte dels ultrasons en la possible adherència d’aliatges Alumini-Silici en fibres de carboni. Els aliatges d’Alumini-Silici mostren un gran potencial a la indústria aeronàutica i automobilística. S’utilitzen en aplicacions on es requereix una col·labilitat excel·lent, bona soldabilitat, hermeticitat i bona resistència a la corrosió: controls de motors, cilindres refrigerats amb aigua, instal·lacions d’energia nuclear i altres aplicacions on es necessiten motllos de permanent resistència mecànica. Per altre banda, les fibres de carboni gaudeixen d’una elevada resistència mecànica, un mòdul d’elasticitat elevat, una baixa densitat en comparació amb altres elements com per exemple l’acer, una gran capacitat d’aïllament tèrmic i una resistència a les variacions de temperatura. La combinació d’aquests dos elements pot tenir un gran èxit, per exemple, en la fabricació de cables de comunicació, on es substituirien els cables d’alta tensió per filaments de fibres de carboni reforçades amb aliatges d’alumini. Això provocaria un gran estalvi en el disseny i construcció de línies de comunicació. Amb una semblant resistència mecànica i una baixa densitat dels filaments reforçats es podrien construir menys torres i a més distància, reduint costos. Tot i que els feixos de fibres de carboni tenen un preu alt, l’aliatge AlSi és dels més comuns i econòmics al mercat, així com ho seria el mètode utilitzat, els ultrasons. El mètode de la impregnació per ultrasons és un dels més simples metòdicament i econòmicament. També és, alhora, el que millor resultat ha tingut en els estudis d’impregnació de fibres de carboni, davant altres mètodes com la infiltració per pressió. Processos experimentals sobre aquest tema s’estan realitzant en els darrers anys, d’una manera cada cop més expandida, al Japó, on enginyers especialitzats en sistemes mecànics i disseny d’aliatges redacten articles des del 1992. Un dels més propers és en Tadashi Matsunga [12] que ha publicat articles on redacta que s’ha aconseguit la impregnació de les fibres i les variables que milloren aquesta. S’hauran d’analitzar les propietats de l’aliatge de treball, així com la metodologia per aconseguir la impregnació del feix de fibres. Conèixer els principis teòrics de la inducció i de l’escalfament per inducció i la metodologia d’aplicació d’ultrasons, serà indispensable per assolir l’objectiu principal d’aquest projecte. Tot això farà possible l’engegada del forn i la possibilitat de determinar les condicions de treball dels assajos. Per investigar les condicions òptimes de fabricació es tractaran diferents variables que ens ofereix el forn d’inducció, com són el control de la temperatura i la velocitat de fusió de l’aliatge al llarg del procés experimental i, l’aparell d’ultrasons. Aquí és on podrem treballar amb mes quantitat d’opcions com són: la freqüència dels ultrasons, l’amplitud d’ona, la potència, el temps d’aplicació o el diàmetre del sonotrode.