Tensiones residuales en los compuestos

Actualmente los materiales compuestos se utilizan en múltiples aplicaciones industriales, gracias a las numerosas ventajas que ofrecen. En efecto, estos materiales pueden idearse de manera que aumenten algunas propiedades específicas, incluidas las mecánicas, reduciendo el peso global.

Un material “compuesto” es uno formado por lo menos por dos elementos que interactúan para producir propiedades mecánicas que son distintas de las que poseen los dos elementos si se consideran individualmente.

Concretamente, muchos compuestos están hechos de un material de base (denominado “matriz”) y de un refuerzo agregado principalmente para aumentar la resistencia y la rigidez de dicha matriz. Dicho refuerzo se halla generalmente en forma de fibra.

Si bien los compuestos poseen ventajas estructurales importantes, no carecen de las tensiones residuales que pueden inducirse durante el proceso de producción.

Las tensiones residuales son un fenómeno bastante común en los materiales compuestos a causa de la presencia de una interfaz importante entre la matriz y los refuerzos, y posteriormente entre las diferentes capas orientadas en direcciones distintas. Más concretamente, las tensiones residuales pueden presentarse en los compuestos debido a una incompatibilidad de los coeficientes de expansión térmica lineal entre la matriz y las fibras de refuerzo. Asimismo, incluso la contracción química durante la fase de solidificación de la matriz puede desempeñar un papel importante en el campo de las tensiones residuales.

Existe una versión especial del sistema MTS3000-Restan capaz de determinar las tensiones residuales en los compuestos. Por lo general, en estos tipos de material se espera hallar tensiones residuales no uniformes en profundidad y, en concreto, a causa de su comportamiento típico no homogéneo, la variabilidad de las tensiones residuales a menudo es elevada en zonas diferentes del mismo componente.

La versión del Sistema MTS3000-Restan para los compuestos se entrega con una centralita de control que vuelve la prueba completamente automática, simple y rápida: de hecho, un sistema automático permite controlar el proceso de perforación (velocidad de rotación y de avance) y la adquisición mediante rosetas extensométricas. En lo que respecta a estas últimas, puede aplicarse la técnica del extensómetro compensador antedicho para evitar cualquier efecto térmico aparente en las deformaciones adquiridas.

Gracias a una corredera de perforación específica que funciona a baja velocidad, el proceso no genera ningún efecto de calentamiento o plastificación alrededor del agujero evitando con ello efectos indeseados en las deformaciones adquiridas y en las tensiones residuales calculadas.

El sistema MTS3000-Restan es el único en el mundo ideado expresamente para realizar este tipo de medidas; además, el instrumento mecánico puede colocarse en la zona más adecuada de la muestra para probar gracias a su forma en voladizo (alternativa: gracias a su diseño ergonómico) y a sus pies giratorios.