Auto Clave Expo
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AutoclaveALVARADO LUIS ALBERTOGOMEZ HERRERA DAMIAN
HUERTA MOGOLLAN MIGUEL ANGELROSALES OCHOA MIGUEL ANGEL
AUTOCLAVE PARA USO AEROESPACIAL
El curado en autoclave es el método más utilizado en la producción de laminado de
alta calidad dentro de la industria aeroespacial.
¿ QUE ES UN AUTOCLAVE?
EL AUTOCLAVE ES UN RECIPIENTE METALICO DE PAREDES GRUESAS CON UN CIERRE HERMETICO QUE PERMITE TRABAJAR A ALTA PRESIÓN Y CON ALTA TEMPERATURA NORMALMENTE EL AUTOCLAVE ES DE FORMA CILINDRICASU TAMAÑO DEPENDE DE LA APLICACIÓN DEL MISMO .
ELEMENTOS PRINCIPALES DE UN AUTOCLAVE CAMARA
PRESURIZADADISPOSITIVOS DE
CALENTAMIENTO SISTEMA DE
PRESURIZACIÓN DEL GAS
SISTEMA DE APLICACIÓN DEL VACIO
SISTEMAS DE CONTROL DE LOS PARAMETROS DE *
CURADOSOPORTE DE LOS MOLDES PARA SU INTRODUCCION A LA CAMARA
CARACTERISTICAS CAMARA
PRESURIZADA: NORMALMENTE FABRICADA DE ACERO AL CARBONO
ESPESOR DE 150 mm
PARTE CRITICA ES EL CIERRE QUE CONSTA DE TRES ANILLOS DE SEGURIDAD
DISPOSITIVO DE CALENTAMIENTO
COMBUSTION DE GAS PASAN A TRAVES DE UNA BOBINA
ES EL MAS ECONOMICO PERMITE TEMPERATURAS DE HASTA 450°C
RESISTENCIAS ELECTRICAS EN PEQUEÑOS AUTOCLAVES DE HASTA 2 m DE DIAMETRO
SE INSTALA UN VENTILADOR EN UN EXTREMO DE LA CAMARA
V=3 m/s
SISTEMADE PRESURIZADO
SE UTILIZAN 3 TIPOS DE GASES
AIRE : ES EL MAS UTILIZADO A TEMPRERATURAS BAJAS
PELIGROSO A MAS 150°C POR QUE PUEDE PROMOVER LA
COMBUSTIÓN
NITROGENO:INHIBE LA CONBUSTIÓN Y DE DIFUNDE BIEN EN EL AIRE ES CARO POR QUE SE
TIENE QUE MANTENER ALMACENADO
CRIOGENETICAMENTE
DIOXIDO DE CARBONO:
SE ALMACENA EN ESTADO LIQUIDO REFIRGERADO
DESVENTAJAS ALTA DENSIDAD FLUIDEZ Y PELIGRO APRA EL
PERSONAL
SISTEMA DE VACIO.
APLICAMOS EL PROCESO DE LAMINADO POR BOLSA DE VACIO.
EL CUAL HACE LA PRIMAERA COMPACTACIÓN DEL LAMINADO Y SE ELIMINAN LOS COMPONENTES VOLATILES DE LA RESINA PERMITE QUE EL MATERIAL NO ESTE EXPUSTO A LA ATMOSFERA DEL AUTOCLAVE.
Cámara presurizada (espesor=hasta 150mm, 3 anillos de seguridad)
Dispositivos de calentamiento (por combustión de gas, por resistencia eléctrica, ventilador)
Sistema de presurización (aire, nitrógeno, dióxido de carbono)
Sistema de vacío (bolsa de vacío, luego vacío en la cámara. Evolución)
Sistemas de control de los parámetros de curado ( computarizado, historia de la pieza)
Mecanismo de soporte y carga de los moldes en el autoclave (distribución de moldes, preveer perdidas de vacío en las bolsas de vacío, líneas y sensores de vacío, bastidores al interior del autoclave)
Elementos principales de un autoclave
Hay Tres variables no relacionadas a la herramienta :
Incrementar la presión del gas mejora la transferencia de calor por convección.
Incrementar la velocidad del gas mejora la transferencia de calor por convección.
Incrementar la turbulencia del flujo de gas mejora la transferencia de calor por convección.
Herramientas ligeras
Transferencia de calor eficiente (el gas calentado circula debido a ventiladores)
Diseño de herramientas que permitan la circulación del gas calentado alrededor o a través dela misma
Criterios para su uso
Capacidad de fabricar geometrías complejas
Baja porosidad Alto porcentaje de fibra Curado controlado
Capacidad para mantener temperatura uniforme y controlada
Posibilidad tanto de fabricar con tejido, cinta unidireccional y núcleos
Ventajas
Procesos tardadosLimitaciones por tamañoGran costo de adquisición e instalaciónSistema ineficiente de energíaTiempos de calentamiento lentoGradientes térmicos lentosDesperfectos en las bolsas
Desventajas
curado
Curado en dos etapas
MOLDES
POLIMEROS REFORZADOS
Temperaturas altas y medias (180°C)
MATERIALES USADOS EN LA FABRICACIÓN DE MOLDES
METALES
Temperaturas bajas y altas (180°C – 540°C)
GRAFITO Y CERÁMICOS
Temperaturas muy altas (420°C – 900°C)
MATERIALES USADOS EN LA FABRICACIÓN DE MOLDES
ACERO.
CTE: Coefficient of Thermal Expansion
MOLDES MÁS UTILIZADOS EN EL PROCESO DE CURADO EN AUTOCLAVE.
VENTAJAS DESVENTAJAS
Moldeable y soldable Pesado
Buena durabilidad CTE alto
Piezas de buena calidad Baja velocidad de calentamiento en piezas largas
Barato
ALUMINIO.
MOLDES MÁS UTILIZADOS EN EL PROCESO DE CURADO EN AUTOCLAVE.
VENTAJAS DESVENTAJASLigero Difícil de producir piezas
resistentes a la presiónMayor CTE que el aceroMás fácil de maquinar
NÍQUEL ELECTROFORMADO.
CTC: Coefficient of Thermal Conductivity
MOLDES MÁS UTILIZADOS EN EL PROCESO DE CURADO EN AUTOCLAVE.
VENTAJAS DESVENTAJASFormas complejas Utilización de un mandril cuyo
contorno debe ser exactamente igual al de la pieza final
Alto CTCExcelentes velocidades
de calentamiento
CARBÓN/EXPOXY.
MOLDES MÁS UTILIZADOS EN EL PROCESO DE CURADO EN AUTOCLAVE.
VENTAJAS DESVENTAJASSu CTE permite la
fabricación de piezas del mismo material.
Requiere de un patrón o un mandril desde el proceso de “lay-
up” Son ligeros. En ciclos a 180°C, la matriz tiene a
romperse y a generar fugas Buena velocidad de
calentamiento
INVAR/NILO (ALEACIÓN DE ACERO-NIQUEL).
MOLDES MÁS UTILIZADOS EN EL PROCESO DE CURADO EN AUTOCLAVE.
VENTAJAS DESVENTAJASMuy bajo CTE Caro
Baja velocidad de calentamientoDifícil de trabajarlo
Corrección en los moldes.
Corrección en los moldes.
Fuselaje de Learjet 85
Control del Porcentaje Fibra/Resina
La resina viene impregnada Simplifica el proceso Reduce Defectos de Fabricación
Precio Elevado Necesita de almacenaje y
transportación refrigerada (-20°C)
Preimpregnados “Prepreg”
Aplicaciones• Principalmente
Estructural y Aeronáutico
TIPOSBandas
UnidireccionalesLaminas de TejidoHebras
“Tack”Adhesión del
preimpregnado“Flow”
Fluidez de la resina“Gel Time”
Tiempo que tarda la resina en alcanzar su más alta viscosidad
“Drape”Capacidad de ajustarse a
la superficie del molde
Preimpregnados “Prepreg”CARACTERÍSTICAS
Almacenamiento del material preinpregnado
AlmacenamientoETAPAS DE FABRICACIÓN
Al igual que la sala de laminado se mantiene como un "sala limpia," libre de polvo y con temperatura controlada (alrededor de 20° C)
.
Corte y separado
-Esta operación se realiza en la sala limpia, de forma manual o automática, posicionando una capa directamente sobre la anterior, ya colocada sobre el útil, o bien formando bloques aparte que se colocaran posteriormente sobre el útil, siguiendo las orientaciones requeridas en los planos.
Montaje de telas – Laminado automático
Consideraciones al seleccionar el ciclo de un materialTemperatura InteriorDistribución Uniforme
de la ResinaCurado Completo y
UniformeContenido en Poros
(mas bajo posible)Ciclo CortoAplicación de la Presión
Parámetros del Autoclave
Las telas se colocan secas intercaladas con láminas de resina semi-sólida. Se aplica una bolsa de vacío y se coloca en un horno o autoclave. El calor facilita la fluidez de la resina y el impregnado y luego se realiza el curado bajo la compactación de la bolsa.
Proceso de Curado
Durante el proceso de transformación del material se deben controlar las siguientes condiciones: La correcta consolidación de los
laminados La porosidad del materialLa exotermicidad de la reacción de
curado logrando que la resina cure completamente en todas las partes de las láminas
El tiempo total del proceso mediante la automatización del mismo.
Presión
La presión aplicada (1-10 bar)7 Estructuras Monolíticas3,2 Estructuras
“Sandwich”
Importante el punto de aplicación de la presión en función de las características de la resina (viscosidad y gelificación)
• Ciclo de curado recomendado por el fabricante para el autoclave
• Ciclos de curado del autoclave seguido por postcurado en horno
Glass aluminum-reinforced epoxy
GLARE
Comparación de tiempo del proceso de Autoclave
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