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El objetivo general de este procedimiento es utilizar una técnica de fabricación compuesta asistida por imanes o MACM para mejorar significativamente la calidad de los laminados compuestos de bolsas de vacío de laminado húmedo mediante la aplicación de una alta presión de consolidación durante la fabricación de laminados. La principal ventaja de esta técnica es que es una forma sencilla y de bajo coste de fabricar laminados compuestos y se puede utilizar para fabricar piezas grandes y geométricamente complejas con relativa facilidad. Este método es ampliamente aplicable no solo en los procesos de bolsas de vacío de capa húmeda, sino también en otras técnicas de fabricación de compuestos, como el curado de preimpregnados fuera de autoclave y el moldeo por transferencia de resina asistido al vacío.

La preparación de las capas y la disposición y colocación de los imanes son difíciles de aprender sin una demostración visual. Creemos que esta presentación ayudará a otros investigadores a implementar MACM para hacer laminados compuestos de alto rendimiento. Para comenzar el procedimiento, coloque con cuidado 25 imanes permanentes de neodimio-hierro-boro N52 de una pulgada por una pulgada por 1/2 pulgada en una configuración cuadrada de cinco por cinco en polaridad alterna en una placa de acero magnético de 12 pulgadas por 6 pulgadas por 3/16 pulgadas.

Use un cortador de tela giratorio para cortar seis capas de fibra de vidrio de tejido liso de ocho pulgadas por seis pulgadas, luego mezcle 40 gramos de resina epoxi y 10.96 gramos de endurecedor de resina a 350 rpm hasta que estén completamente mezclados. Desgasificar la resina durante 15 minutos para eliminar el aire atrapado introducido durante el proceso de mezcla. Luego, coloque una placa de caul de aluminio de 0.3 milímetros de espesor de ocho pulgadas por seis pulgadas prerrecubierta con agente desmoldante de PTFE en el centro de una película antiadherente perforada de 10 1/2 pulgadas por 8 1/2 pulgadas.

Pega los bordes de la placa de calado a la película antiadherente con cinta de poliéster de media pulgada de ancho. A continuación, fije una lámina térmica de silicona flexible con respaldo adhesivo a un lado de una placa de acero para herramientas de la serie 400 de 1/4 de pulgada de grosor. Cubra un área de 17 pulgadas por 11 pulgadas en el otro lado de la placa de acero con una película antiadherente de fibra de vidrio recubierta de PTFE no porosa de 0.003 pulgadas de espesor.

Delinee el área con cinta selladora de doble cara de 1/2 pulgada de ancho diseñada para bolsas al vacío. Aplique lo suficiente de la resina desgasificada en un área de seis pulgadas por ocho pulgadas para humedecer una sola capa de fibra de vidrio de tejido liso. Coloque una sola capa de la tela sobre la resina y use un rodillo para presionar y exprimir el exceso de resina.

Vierta resina adicional en la tela y use una escobilla de goma para esparcir la resina sobre la tela hasta que el lecho de fibra esté completamente saturado. Repita este proceso para las cinco capas restantes de fibra de vidrio, usando aproximadamente la misma cantidad de resina para cada capa. Luego, coloque la placa de caul sobre una preforma de fibra.

Pega los bordes de la película antiadherente adjunta con cinta de poliéster. Coloque dos capas de paño transpirable de 16 pulgadas por 10 pulgadas encima de la película de liberación. Coloque la pieza inferior de una válvula de vacío de bloqueo giratorio de aluminio de dos piezas sobre el paño de ventilación, asegurándose de que la válvula esté al menos a seis pulgadas o 15,3 centímetros de la preforma saturada para evitar el contacto con el exceso de resina.

Retire el soporte de la cinta selladora. Coloque la película de bolsa de vacío sobre el conjunto y presione los bordes firmemente contra la cinta selladora. A continuación, conecte la pieza superior de la válvula de vacío a una bomba de vacío equipada con un regulador de presión.

Corta una pequeña hendidura en la película de la bolsa de vacío sobre la pieza inferior de la válvula. Inserte la pieza superior de la válvula en la pieza inferior y gire suavemente la pieza superior para bloquearla en su lugar sin arrugar la bolsa de la aspiradora. Encienda la bomba de vacío, espere a que la presión se estabilice en 93 kilos Pascales y compruebe si hay fugas en el sistema.

Sujete los cuatro lados de la placa inferior a una base de soporte para inmovilizar el conjunto. Deje que el laminado se cure al vacío constante durante 45 minutos a temperatura ambiente. Luego, coloque con cuidado el conjunto de imanes permanentes en la bolsa de vacío, teniendo cuidado de asegurarse de que los imanes estén correctamente alineados con la pila de fibra.

Aumente la temperatura de la placa inferior a 60 grados Celsius a cinco grados Celsius por minuto. Cura el laminado durante ocho horas a esa temperatura. Cuando termine el curado, suelte el vacío, retire la bolsa de vacío y desmoldee el laminado compuesto.

Para comenzar el procedimiento de medición, asegure una placa inferior de acero a la barra transversal móvil de un instrumento de prueba mecánica equipado con una celda de carga de fuerza de 1,000 libras y un transformador diferencial variable lineal. Fije una placa superior de acero a la célula de carga. Asegúrese de que la placa de acero inferior esté al menos a 25 milímetros de la placa superior.

Luego, coloque con cuidado un imán permanente de neodimio-hierro-boro en la placa inferior. Comience a mover la placa inferior hacia arriba a uno o dos milímetros por minuto. Registre la fuerza magnética generada y el desplazamiento a lo largo del tiempo.

Continúe monitoreando las mediciones de la fuerza de compactación magnética hasta que el imán casi toque la placa superior. A continuación, detenga la prueba y calcule la presión de compactación magnética en función del espacio. Para comenzar la determinación de la densidad, corte tres muestras de una muestra laminada de acuerdo con las especificaciones de ASTM.

Coloque cada muestra en un vaso de precipitados que contenga 300 mililitros de un líquido acuoso transparente y pesado. Coloque la muestra compuesta en el vaso de precipitados y asegúrese de que la muestra flote sobre el líquido. Agregue tres mililitros de agua destilada al líquido y revuelva la solución a 1.000 rpm durante cinco minutos.

Continúe agregando agua de esta manera hasta que la muestra compuesta esté suspendida en la mezcla, lo que indica que la densidad de la solución es igual a la densidad de la muestra. Utilice una copa de gravedad específica para determinar la densidad de la solución. Para comenzar el procedimiento de quemado de resina, coloque cada muestra en un crisol de porcelana separado.

Mida y registre los pesos de los especímenes, así como los crisoles, luego coloque los crisoles en un horno. Calienta el horno a 1,112 grados Fahrenheit o 600 grados Celsius a unos 10 grados Celsius por minuto y deja que la resina se queme durante cuatro horas. Luego, apague el horno y abra con cuidado la puerta del horno.

Deje que el horno se enfríe a temperatura ambiente. Luego, retire los crisoles enfriados del horno y pese las fibras de vidrio recuperadas para calcular las fracciones de peso de la fibra y la resina. La presión magnética medida generada por un imán de neodimio-hierro-boro en función del espacio entre las placas coincidía bien con la hoja de datos proporcionada por el proveedor, lo que confirma que se aplica una mayor presión magnética al laminado a medida que el espesor de la capa disminuye durante el proceso de curado.

Las disminuciones moderadas en el espesor de laminado de los dos laminados mate aleatorios durante la consolidación dieron como resultado aumentos notables en la presión magnética. El espesor del laminado de tejido liso disminuyó solo ligeramente, lo que resultó en un pequeño aumento en la presión magnética durante la consolidación. La aplicación de una presión de compactación magnética en el rango de 0,2 a 0,4 mega pascales redujo significativamente el espesor medio del laminado tanto para los laminados de fibra de vidrio de tejido liso como para los laminados de fibra de vidrio mate aleatorios.

Esto se reflejó en una notable reducción de las áreas ricas en resina y de los volúmenes vacíos. Este cambio se observó en múltiples sistemas de resina. El aumento de la fracción de volumen de fibra y la disminución de la fracción de volumen vacío de los laminados fabricados con MACM dieron como resultado mejoras significativas en la resistencia a la flexión y el módulo de flexión en relación con los laminados producidos convencionalmente.

Después de ver este video, debería tener una buena comprensión de cómo usar imanes permanentes para aplicar una alta presión de consolidación durante el curado de un laminado en el proceso de bolsa de vacío de laminado húmedo. La alta presión de consolidación mejoró considerablemente las propiedades de estos laminados compuestos. Estamos muy entusiasmados con el uso de la presión magnética en la fabricación de laminados compuestos estructurales de alto rendimiento.

Creemos que este método se puede adoptar en otros procesos de fabricación de materiales compuestos. No olvide tener mucho cuidado durante la disposición y colocación de los imanes permanentes, ya que generan una presión muy alta. Siempre se deben tomar precauciones, como el uso de guantes resistentes a los impactos, al realizar este procedimiento.