Bayo et al 2022a - Revision history

Materiales.Compuestos at 17:14, 26 November 2022

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J. M. Bayo, I. Gracia, C. Mellado

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 El perfil plano rectangular fue fabricado en una hilera de pultrusión especialmente diseñada para obtener el perfil. El perfil fabricado y que se ha simulado está formado por tres capas de Non Crimp Fabric (NCF) Saertex 30004156 cuadriaxiales creando el siguiente laminado (0/45/90/-45/0/45/90/-45/0/45/90/-45) con un espesor teórico de 3mm y 170mm de ancho y con la resina (V<sub>f</sub>=50%) SICOMIN SR 1331 con endurecedor SH 166 y acelerante SX AC 1MI. El material del molde de pultrusión es acero al carbono TOOLOX 33<sup>®</sup>. Las propiedades de los materiales y los valores relativos a la cinética de la reacción ['''6'''] de la resina se muestran en las siguientes tablas (Tabla 1 y Tabla 2).
 {| style="width: 100%;margin: 1em auto 0.1em auto;border-collapse: collapse;"
 |-
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 <div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;">
-<span style="text-align: center; font-size: 75%;">'''Tabla 1'''.Propiedades de los materiales</span></div>
+<span style="text-align: center; font-size: 75%;">'''Tabla 2.'''Parámetros de cinética de la resina</span></div>
-−
 {| style="width: 83%;margin: 1em auto 0.1em auto;border-collapse: collapse;"
 |-
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 La geometría del modelo se muestra en la siguiente figura. El calentamiento del molde de pultrusión se realiza mediante seis placas calefactoras colocadas en la parte superior e inferior del molde de pultrusión en contacto directo con el acero.
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 Para poder obtener una temperatura de transición vítrea T<sub>g</sub> por encima de 120ºC para la resina de SICOMIN se establece un tiempo de 6min a 140ºC dentro de la hilera lo cual es aceptable para el proceso buscado. La geometría se ha ajustado a la de las placas existentes en el laboratorio; la distancia de la primera placa (Calentador 1) a la entrada del molde es de 140mm, mientras que la distancia de (Calentador 3) a la salida es de 60mm. La anchura de todas las placas es de 150mm, y su longitud de 320mm. Se establecen estos parámetros como los iniciales de operación para la resina y para definir las simulaciones del proceso. Se opta por las condiciones de operación que se muestran en la tabla 3:
 {| style="width: 100%;border-collapse: collapse;"
 |-
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-<div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;">
-<span style="text-align: center; font-size: 75%;">'''Tabla 3'''. Condiciones de operación para molde con perfil plano</span></div>
 ====3.1.2 Modelo termomecánico perfil plano====
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 Los resultados de correlación de grado de curado se muestran en la siguiente tabla. Se evalúan los ensayos realizados a probetas de material fabricado mediante pultrusión [8] y predicción con FEM mostradas en la siguiente tabla.
 {| style="width: 100%;margin: 1em auto 0.1em auto;border-collapse: collapse;"
 |-
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 |}
 Se puede concluir que para las condiciones de operación elegidas, las pruebas de pultrusión el grado de curado (α) se aproxima al ideal. Los valores de α obtenidos por pultrusión son similares a las obtenidos de los ensayos aunque un 8% por debajo del obtenido en las pruebas de fabricación, lo cual indica que la reacción puede ser de n-enésimo orden. Sin embargo, se valida el procedimiento seguido para la predicción teórica de grado de curado alcanzado para el proceso de pultrusión.
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 El proceso mantiene los parámetros de operación validados en el estudio de la fabricación del perfil plano del capítulo 3.1  y los parámetros de material definidos en las Tablas 1 y 2 así como cargas térmicas y condiciones de contorno. El molde de pultrusión se ha modificado para atender a las conclusiones obtenidas a partir del modelo termomecánico anterior. La hilera ha sido modificada aumentando el espesor de cada molde a 80mm (Figura 12) y cambiando el material de esta a un acero comercial para moldes W360 [9] de mayor dureza y estabilidad térmica con mejores acabados superficiales después de las operaciones de mecanizado (Tabla 5).
 {| style="width: 100%;margin: 1em auto 0.1em auto;border-collapse: collapse;"
 |-
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 |}
 <div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;">
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 Los resultados de correlación de grado de curado se muestran en la tabla 4. Se evalúan los ensayos realizados a probetas de material fabricado mediante pultrusión [11] y predicción con FEM mostradas en la siguiente tabla.
 {| style="width: 100%;margin: 1em auto 0.1em auto;border-collapse: collapse;"
 |-
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 |}
 Se puede concluir que, al igual que para el perfil plano, para las condiciones de operación elegidas el grado de curado (α) se aproxima al de las pruebas de pultrusión realizadas. Los valores de α obtenidos por pultrusión son similares a los predichos con el modelo DFEM con una desviación del 8%, lo cual, valida el procedimiento seguido para la predicción teórica de grado de curado alcanzado para el proceso de pultrusión.

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 En concreto se desea conocer el nivel de esfuerzos y deformaciones que aparecen en la fibra y en los moldes como consecuencia de la dilatación térmica que tiene lugar al incrementar la temperatura. Al dilatarse las piezas, aparecen esfuerzos de contacto que deben ser evaluados. También se desea comprobar qué zonas de la hilera tienden a separarse entre ellas o por el contrario a contactar, dependiendo de su localización. El software elegido para el desarrollo del modelo es Patran/Nastran, por ser adecuado para esta simulación, especialmente por su capacidad de incorporar gap lineales como método efectivo para simular los contactos y para el análisis detallado del molde se he seleccionado el software Abaqus/CAE 6.13.2. por su capacidad de simular procesos no lineales, potencia de cálculo y por ser adecuado para análisis térmicos.
+[[File:Draft_Compuestos_285841212-image5.png|centre|600x600px]]
-[[Image:Draft_Compuestos_285841212-image5.png|600px]]
 <div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;">
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 <div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;">
-<span style="text-align: center; font-size: 75%;">'''Tabla 4'''.</span> <span style="text-align: center; font-size: 75%;">Correlación de Grado de curado para perfil plano.</span></div>
+<span style="text-align: center; font-size: 75%;">'''Tabla 4'''.</span> <span style="text-align: center; font-size: 75%;">Correlación de Grado de curado para perfil plano</span></div>
 Se puede concluir que para las condiciones de operación elegidas, las pruebas de pultrusión el grado de curado (α) se aproxima al ideal. Los valores de α obtenidos por pultrusión son similares a las obtenidos de los ensayos aunque un 8% por debajo del obtenido en las pruebas de fabricación, lo cual indica que la reacción puede ser de n-enésimo orden. Sin embargo, se valida el procedimiento seguido para la predicción teórica de grado de curado alcanzado para el proceso de pultrusión.
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-<span style="text-align: center; font-size: 75%;">'''Tabla 5'''.Propiedades acero W360.</span></div>
+<span style="text-align: center; font-size: 75%;">'''Tabla 5'''.Propiedades acero W360</span></div>
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 Se procede al análisis del FEM completo con el perfil, que se verá afectada por la dilatación de los moldes, los cuales causarán un estado de deformaciones en ella que se desea conocer y cargas aplicadas sobre el perfil. Para ello se obtienen los desplazamientos relativos en cada pareja de puntos (1-4, 2-5 y 3-6) comparando entre modelo sin gap o con gap de 0.12mm aplicado en la abrazadera trasera del molde para compensar las dilataciones debido al campo térmico (Figura 20).
+[[File:Draft_Compuestos_285841212-image25.png|centre|404x404px]]
-[[Image:Draft_Compuestos_285841212-image25.png|600px]]
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 Las cargas verticales de contacto entre el molde y el perfil en cada uno de los puntos definidos anteriormente se muestran en la Figura 21.
+[[File:Draft_Compuestos_285841212-image26.png|centre|384x384px]]
-[[Image:Draft_Compuestos_285841212-image26.png|516px]]
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 El campo térmico alcanzado y la evolución del grado de curado junto con la temperatura corregida debido al incremento de temperatura por el calor de reacción se muestran en las Figuras 23, 24 y 25. Para el grado de curado y la evolución de temperaturas sobre el perfil se han obtenido resultados para dos puntos del perfil, en concreto para los puntos 2 y 6. En las figuras 26 y 27 se muestra la comparativa del perfil de temperaturas y grado de curado en el punto 2 a diferentes velocidades.
+[[File:Draft_Compuestos_285841212-image29.png|centre|576x576px]]
-[[Image:Draft_Compuestos_285841212-image29.png|600px]]
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