Estudio del comportamiento tribológico de materiales compuestos

Abstract

Los materiales compuestos se utilizan cada vez más en el diseño de piezas estructurales para la fabricación de automóviles con el fin de fabricar vehículos más ligeros, más seguros y más eficientes. Para obtener las piezas deseadas, los materiales compuestos se deben conformar en las geometrías elegidas por medio de herramientas de conformación a la temperatura de curado necesaria. El conocimiento de la interacción material-herramienta durante los procesos de conformado es crucial durante el diseño de herramientas. La interacción herramienta-componente puede describirse por medio de parámetros de fricción y adhesión. En este Trabajo de fin de Grado se ha diseñado un montaje experimental con el fin de obtener el coeficiente de fricción y la adhesión en un sistema de material compuesto-herramienta a la temperatura de conformación del material compuesto. Se ha mecanizado una herramienta de acero de herramientas con una geometría casi plana para reproducir el contacto entre materiales, con suficiente área de contacto para incluir varias fibras del material compuesto. La carga aplicada, el tiempo de contacto, la temperatura, el deslizamiento y/o la velocidad de retracción han sido controlados para obtener resultados medibles y reproducibles. En las pruebas de adhesión, la herramienta de acero de herramientas superior desciende lentamente hasta que entra en contacto con la muestra inferior (material compuesto). Se aplica una carga normal constante y se mantiene durante varios segundos. Posteriormente, el soporte del espécimen superior se retrae a una velocidad constante. El resultado es una curva de descarga lineal siempre y cuando la muestra superior mantenga una carga compresiva sobre la muestra inferior. En el momento en que se pierde el contacto, la fuerza caerá a cero si no hay fuerza de adhesión. Sin embargo, si la herramienta de acero se adhiere a la superficie, se registra un pico de fuerza de tracción. La magnitud de este pico depende de la fuerza de adhesión. Se ha investigado la influencia del tiempo de contacto y la presión en esta fuerza de adhesión. En pruebas de fricción, la muestra superior se presiona contra el disco con una carga normal constante mientras el disco se desliza a una velocidad constante. La fuerza de fricción se registra en línea durante las pruebas, se han estudiado dos niveles de presión.