Investigation into the Propagation of Acoustic Waves in Metal Composite Materials with Carbon Reinforcement

Investigación de la propagación de ondas acústicas en materiales compuestos metálicos con refuerzo de carbono

En este artículo se presentan los resultados de la investigación de los parámetros de propagación de las ondas ultrasónicas en el material compuesto infiltrado AlSi11 - fibras de carbono prensadas. Los datos de la investigación permitieron determinar los cambios en la velocidad y el coeficiente de amortiguación dependientes de la densidad del material compuesto.

INTRODUCCIÓN

Los materiales que se han utilizado durante mucho tiempo están siendo reemplazados cada vez más por aquellos con mejores propiedades para su uso en una industria en particular.

Los composites, continuamente examinados y mejorados, ahora están experimentando un desarrollo dinámico [1,2].

Si asumimos que el material de la matriz es un criterio para una clasificación, los compuestos se pueden dividir en metálicos, poliméricos y cerámicos. Los mismos tres grupos de materiales se utilizan como refuerzo compuesto. Los materiales compuestos de metal fundido más comunes tienen un refuerzo cerámico en forma de partículas, fibras cortas, fibras largas y estructuras espaciales fibrosas.

Estos materiales son ampliamente utilizados en la producción en masa de maquinaria. La garantía de una fiabilidad adecuada, la seguridad del trabajo y la ampliación del tiempo de funcionamiento de la máquina sin averías exigen estándares de calidad cada vez más elevados. Para cumplir con estos requisitos, las pruebas ultrasónicas no destructivas son útiles, ya que permiten determinar la posición correcta de los insertos de refuerzo de cerámica o el contenido de partículas de refuerzo de los compuestos colados [3, 4].

Es crucial asegurarse de que los materiales compuestos sean de la calidad adecuada. Utilizados en componentes vitales de máquinas, los materiales compuestos se fabrican en procesos tecnológicos relativamente difíciles. Además de cumplir con el requisito tecnológico básico (conexión adecuada en el límite de fase de la matriz metálica/refuerzo cerámico), se debe aspirar a obtener un material cohesivo uniforme. Varias discontinuidades (defectos) que pueden ocurrir en los compuestos colados pueden afectar significativamente su resistencia [5]. Estos defectos pueden ser los siguientes:

-discontinuidades en forma de cavidades resultantes del desprendimiento de gas disuelto en el metal,

- discontinuidades relacionadas con la contracción o la construcción incorrecta del molde,

- segregación de partículas de refuerzo,

- impurezas cerámicas creadas en el proceso tecnológico,

- posición incorrecta de la preforma cerámica en el espacio de colada.

Las ondas ultrasónicas, como cualquier tipo de ondas, son un fenómeno del espacio-tiempo.