Aplicación de la fibra de carbono para la soldadura por resistencia de laminados termoplásticos reforzados

I.. González Requena, J.M. Sánchez García del Toro, F. Cruz García
Departamento de Materiales y Producción Aeroespacial. ETSI Aeronáuticos. UPM.Plza del Cardenal Cisneros,3 28040 Madrid. 91 3366330. igr@aero.upm.es.01/12/2002

1. Introducción

El objetivo del presente trabajo es caracterizar los insertos de fibra de carbono para el proceso de soldadura por resistencia eléctrica de piezas de material termoplástico (PPS y PEI) reforzado con fibras de carbono.

Se pretende conseguir la fusión del termoplástico gracias al calor disipado por efecto Joule en una resistencia (fibra de carbono).

El hecho de sustituir los insertos metálicos (en su mayoría mallas de acero inoxidable) [1-5] que se han venido empleando hasta el momento por insertos de fibra de carbono tiene por objeto eliminar todos los problemas derivados de la incompatibilidad de materiales, puesto que en las piezas fabricadas por soldadura eléctrica el inserto permanece en el interior de la pieza final.

2. Experimental

Los parámetros de control del proceso serán los siguientes: intensidad de corriente que circula por el inserto (indirectamente), espesor del inserto, valor de la presión aplicada y momento de aplicación, cantidad de material de aportación y duración del ensayo [1]. Por su parte, los datos obtenidos de cada ensayo serán la temperatura de trabajo alcanzada y la calidad de la unión obtenida.

Los instrumentos utilizados en la toma de temperaturas fueron un pirómetro de infrarrojos Raytek MX4, y una cámara termográfica FLIR SC2000.

3. Resultados y Discusión

Uno de los principales resultados obtenidos hace referencia a la colocación de las fibras que forman el inserto. Debe evitarse en la medida de lo posible que exista entrecruzamiento o torsión de las fibras, puesto que las disminuciones de longitud provocadas por las altas temperaturas que alcanza la fibra de carbono debido a que tiene un coeficiente de dilatación negativo, provocan esfuerzos de flexión en las mismas que desembocan en su rotura.

4. Conclusiones

Los resultados obtenidos hasta el momento permiten asegurar que los insertos de fibra de carbono son aptos para ser utilizados en los procesos de soldadura de materiales compuestos de matriz termoplástica, destacando como principal virtud el hecho de que no introducen ningún material extraño en la unión.