6) Materiales Compuestos Laminares.

MATERIALES COMPUESTOS LAMINARES Los compuestos laminares incluyen recubrimientos muy delgados, superficies  protectoras más gruesas, revestimientos, revestimiento s, elementos bimetálicos o bimetales, laminados y muchos otros. Muchos compuestos laminares son diseñados para mejorar la resistencia a la corr corrosi osión ón mien mientr tras as se manti mantien enee un bajo bajo costo costo,, alta alta resis resiste tenc ncia ia o bajo bajo peso peso.. Otra Otrass aplicaciones importantes incluyen una superior resistencia al desgaste o abrasión, una mejor apariencia y características poco usuales de epansión t!rmica. "ara producir los compuestos compuestos se usa una gran variedad de procesos de manufactura, manufactura, como el laminado, laminado, la soldadura por eplosión, la etrusión, la comprensión y la soldadura. Las fibras se sit#an en capas o láminas superpuestas en la dirección del espesor  obteniendo estructuras $ue se llaman laminados. Las láminas nunca se superponen con la misma orientación. %e deberá estudiar a fondo la secuencia de apilación y orientación adecuada para cada caso. La secuencia de apilación y orientación tiene más importancia incluso $ue las características físicas de las fibras y la matri& y es $uien va a dar la  propiedades finales al laminado. 'sando las mismas fibras y matri& y variando secuencia de apilado y orientación se pueden conseguir infinitos comportamientos. (ugando con estos estos paráme parámetro tross se pued pueden en con conseg seguir uir comport comportami amient entos os radica radicalme lmente nte difere diferente ntess en resistencia , rigide& , tolerancia al daño , estabilidad dimensional, resistencia a esfuer&os de gran magnitud, a los ata$ues de agentes eternos o de laminación. )n el cálculo correcto de pie&as de materiales compuestos, la geometría y el material * fibr fibras as , matr matri& i& , secu secuen enci ciaa de apil apilad adoo y angu angula laci ción ón++ debe debenn dise diseña ñars rsee a la ve& ve& interactivam interactivamente. ente. Obviamente Obviamente el cálculo cálculo es mucho más complicado complicado $ue para materiales materiales clásicos. %e deberá conocer a fondo el comportamiento ortótropo de los materiales compuestos para poder sacarles todo su rendimiento. Las fibras se pueden obtener como fibras secas o como preimpregnados *prepeg + . La fabricación con preimpregnados es la $ue mejores calidades ofrece.  pesar de $ue para su almacenamiento son necesarias temperatura temperaturass muy bajas y los ciclos de procesado procesado son a alta temperatura temperatura y presión, presión, es la forma más sencilla de fabricación de materiales compuestos. Regla de las mezclas.

lguna lgunass propied propiedade adess de los materi materiale aless compue compuestos stos

laminares paralelamente al laminado se pueden determinar a partir de la regla de las me&clas. La densidad, la conductividad el!ctrica y la t!rmica, así como el módulo de elasticidad  pueden calcularse con poco error. -ensidad  pc  ∑  fi  pi /onductividad el!ctrica  c  ∑  fi σ  i

/onductividad t!rmica  k  c  ∑  fi k i Módulo de elasticidad  E  c  ∑  fi E i Los compuestos laminares son muy anisotrópicos. Las propiedades perpendicularmente al laminado son0 1

/onductividad el!ctrica 

σ  c

1

/onductividad t!rmica 

k c

1

Módulo de elasticidad   E c

=∑

=∑

 fi

=∑

 fi

 fi pi

k i

 E i

%in embargo, muchas de las propiedades realmente importantes, como la resistencia a la corrosión o al desgaste, dependen principalmente de sólo uno de los componentes del compuesto, por lo $ue la regla de las me&clas es inadecuada. EJEMPLO

'n capacitor *condensador el!ctrico+0 compuesto de capas alternadas de alumno y de mica2 es un ejemplo de compuesto laminar.

Laminares.

Los laminares *o

laminados+ son capas de materiales unidos por un adhesivo orgánico. 'n compuesto laminar muy conocido es la madera contrachapada *o triplay+, en el cuál un n#mero impar de chapas u hojas de madera veteada se aplia de modo $ue la veta $ued! en ángulo recto en cada capa alternada. Las hojas se pegan con un adhesivo como la resina fenólica o la resina amino. )l triplay permite fabricar productos de madera en dimensiones grandes, siendo baratos y resistentes a rajaduras y deformaciones. )l vidrio de seguridad es un compuesto laminar en el cuál un adhesivo plástico, como el butiral polivinilo, une dos hojas de vidrio2 el adhesivo impide $ue vuelen los fragmentos de un vidrio cuando !ste se rompe. Los laminares se utili&an como aislantes

en motores, para hacer engranes, para tablillas de circuitos impresos y en artículos decorativos como las cubiertas y muebles con formica. Los laminares adhesivos combinan características poco comunes, incluyendo poco  peso, inactivación de la flama, resistencia al impacto, resistencia a la corrosión, fácil conformabilidad y ma$uianibilidad, y características #tiles de aislamiento. Recubrimients durs. /apas

superficiales duras resistentes al desgaste pueden

ser depositadas sobre materiales más suaves y d#ctiles mediante t!cnicas de soldadura  por fusión, denominadas de recubrimiento protector. Las aleaciones para tal objeto incluyen clases endurecibles de acero, hierros y aceros $ue producen carburos de alta dure&a, aleaciones a base de cobalto y ciertas aleaciones no ferrosas. Las barras de compuesto de carburo de tungsteno pueden usarse tambi!n para proporcionar carburo de tungsteno en la superficie de desgaste. "rocedimientos similares de soldadura pueden mejorar la resistencia a la corrosión o al calor en las superficies. Metales de re!estimient.  Los

materiales para este fin son compuestos metal 3 

metal. 'n ejemplo es la plata de acuñación de )stados 'nidos. 'na aleación /u 3 456.  7i se une por ambos lados a una aleación /u 3 856 7i. La relación de espesores 1 8 1 0 0 9 : 9

es de aproimadamente . La aleación de alto ní$uel da un color plata, mientras $ue el cora&ón predominantemente de cobre da un bajo costo. Los materiales de revestimiento tienen una combinación de buena resistencia a la corrosión y alta resistencia. )l clad es un compuesto en el cuál el aluminio comercialmente puro se une con aleaciones de aluminio de mayor resistencia. )l aluminio puro protege de la corrosión a la aleación más resistente. )l espesor de la capa de aluminio puro es de entre 16 y 1;6 del espesor total. )ste metal se utili&a en la construcción de aeronaves, cambiadores de calor, edificios y tan$ues de almacenamiento, donde son deseables las combinaciones de resistencia a la corrosión, resistencia mecánica y ligere&a. "imetales. Los

indicadores y los controles de temperatura utili&an los diferentes

coeficientes de dilatación t!rmica de dos metales en un compuesto laminar. %i se calientan dos pie&as de metal, el metal con mayor coeficiente de dilatación se alarga más * r     E 1  E 8   +   t 1> +  E   E 1   8  

1

-onde 1, 8 son los coeficientes de dilatación t!rmica *plg?plg . @