Las fibras de carbono generalmente no se usan solas, generalmente se usan con una matriz, ya sea monolítica o con núcleo. Esto le da la posibilidad de muchos problemas que quizás no tenga que considerar si usara metales.
Las fibras mismas pueden tener todo tipo de pisos y errores en el proceso de fabricación. Una buena parte del costo de una fibra como IM7 es la prueba de lotes y el control de calidad. Estas fibras están hechas con estándares exigentes y vienen con certificación que significa que pueden usarse para fabricar piezas aeroespaciales. Este no es el caso para muchas fibras. Como resultado, las fibras a veces pueden no cumplir con los parámetros publicados. La calidad de las fibras en sí es probablemente un problema menor que algunos de los otros problemas que puede encontrar. Las fibras están recubiertas de tamaño. Este es generalmente un tipo de emulsión que recubre las fibras. Tiene varios trabajos. Una de ellas es mantener el cable unido mientras pasa por las máquinas, minimizar el desgaste de las máquinas y, en muchos casos, mejorar la unión entre las fibras y la matriz. Puede haber problemas con el tamaño. En algunos casos en el pasado, el tamaño se degrada o incluso se agrupa para crear vacíos localizados en la matriz. El tamaño no es estructural en sí mismo y si se daña puede reducir activamente la penetración de resina alrededor de las fibras.
Con mucho, la mayor área de error se refiere a la matriz. Me he encontrado con empresas que han ahorrado dinero al reducir la especificación de la resina, en un caso usando resina de poliéster en lugar de epoxi. En términos de resistencia, la matriz realmente tiene su trabajo cortado con carbono. Siendo fuerte y rígido, genera enormes fuerzas de corte en la matriz. Tener una resina que no está a la altura del trabajo es un error bastante estándar y da como resultado un laminado con una resistencia inferior a la esperada. Dada la resina adecuada, necesita humedecer adecuadamente las fibras. Esto no siempre se logra, además, algunas técnicas como la infusión de resina son complicadas con el epóxico viscoso y pueden producir vacíos. La impregnación previa de la resina es mucho más confiable. En términos de epoxi. La relación de componentes y la calidad de la mezcla es crítica. A diferencia de las resinas catalizadas, cualquier molécula no endurecida de endurecedor o resina simplemente se encapsulará en la resina y reducirá su eficiencia. Muchas personas dispensan resina con bombas de tipo alimenticio en lugar de peso. Eso realmente no es lo suficientemente preciso. Suponiendo que la resina está exactamente proporcionada, bien mezclada y que las fibras están saturadas adecuadamente, aún necesita aplicar presión interlaminar para controlar el contenido de resina y consolidar las fibras. De lo contrario, se producirán pisos interlaminares que serán puntos débiles. Incluso una vez que haya pegado todo, aún necesita curar el componente para maximizar la resistencia de la resina. El fracaso en cualquiera de estos puntos introducirá debilidades.
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El carbono a menudo se usa con núcleos. Cuando se usan espumas, las personas comúnmente seleccionan núcleos de baja densidad para mantener bajo el peso total de los componentes. En el caso del carbono, el uso de núcleos de baja densidad que estarían bien para las fibras de vidrio, simplemente no corte la mostaza con carbón. Es un error común que se seleccionen núcleos que tienen una resistencia al corte insuficiente para explotar el carbono. Se pueden usar núcleos de espuma, solo deben ser de mayor densidad. Además de la selección inadecuada del núcleo, la unión del núcleo al laminado a menudo no se considera adecuadamente y el fallo en la interfaz no es infrecuente.
El ensamblaje de una estructura a partir de componentes de carbono plantea la cuestión de cómo se pueden ensamblar los componentes de carbono. Algunos usan bufandas largas o pestañas, otros usan adhesivos o fijaciones. Cuando se usan adhesivos, es común hacer la pieza usando una capa despegable. Esto da como resultado que la superficie ofrezca una excelente superficie de unión. Me he encontrado con personas que se olvidan de quitar la capa despegable entre la unión, insertando efectivamente una película de liberación en la articulación. He visto personas que intentan adherirse a superficies que tienen ceras de liberación o aminas de superficie, que hacen el mismo trabajo que los agentes de liberación.
En un ‘como finalmente’, la orientación y el tejido de la fibra pueden introducir debilidades o concentraciones de tensión. idealmente las fibras deben ser planas. Tejerlos introduce curvas, efectivamente los convierte en resortes. Tejer telas gruesas significa curvas más grandes, por lo que muchos laminados delgados son mejores que menos pesados. El uso de tejidos unidireccionales o biaxiales tiene costuras que introducen áreas locales para la falla de la resina. El diseño real del laminado y la orientación de la fibra tienen un impacto masivo en el rendimiento general de los componentes. Esto se debe a la naturaleza anisotrópica del carbono y al cambio en el módulo con la aplicación del ángulo de fuerza. Esto significa que no se comporta como un material isotrópico.
Hay tantos problemas potenciales con el uso de compuestos de carbono que realmente tiene mucho sentido inventar algunas piezas de prueba usando las resinas y los procesos que pretende usar y hacer algunas pruebas adecuadas. No necesita ser exhaustivo, pero es útil compararlo con los laminados publicados para esa fibra para ver qué tan cerca de los valores esperados está obteniendo. En algunos casos, obtienes valores más altos de lo que esperas, pero algunos fabricantes parecen ser un poco más optimistas que otros. El punto es que resolver todo y optimizarlo en la computadora es fantástico, pero con materiales compuestos, porque no está trabajando con un material homogéneo y hay tantas oportunidades para introducir errores, un poco de sentido práctico tiene sentido, de lo contrario, solo está poniendo un factor de seguridad y realmente no sabes qué tan cerca estás de la falla o qué tan sobredimensionada está.
