Comportamiento del mecanizado de materiales compuestos poliméricos para aplicaciones de automoción

Machining Behavior of Polymer Composites Materials for Automotive Applications

El continuo avance tecnológico ha llevado al reto de construir vehículos más ligeros y seguros, pero con un menor consumo de combustible. Dentro de este escenario, los compuestos poliméricos son materiales utilizados actualmente en diferentes aplicaciones, donde la ligereza combinada con un alto módulo de elasticidad son características importantes. La poliamida reforzada con fibra de vidrio se enfrenta a un futuro prometedor para aplicaciones de automoción, por lo que se hace importante estudiar el comportamiento de este tipo de materiales cuando son sometidos a procesos de mecanizado. 

Entre los procesos de mecanizado, el taladrado es uno de los más aplicados a los materiales compuestos. En este trabajo se investiga la influencia de la velocidad de avance, la velocidad de corte y la geometría de la herramienta sobre la fuerza de empuje, la presión específica de corte y las desviaciones dimensionales del agujero. Los ensayos se realizaron en poliamida no reforzada (PA6) y en poliamida reforzada con un 30 % en peso de fibra de vidrio (PA66-GF30) utilizando brocas de metal duro (K20) con diferentes ángulos de punta. Los resultados indican claramente la superior maquinabilidad del material reforzado, en comparación con la poliamida no reforzada.

INTRODUCCIÓN

Los polímeros son macromoléculas de elevada masa molecular, resultantes de reacciones químicas de polimerización y formadas por unidades más pequeñas llamadas monómeros. Pueden ser de origen natural, derivados de sustancias obtenidas de plantas, animales o minerales, o de origen sintético, creados a partir de productos petroquímicos o siliconas. Los polímeros se pueden clasificar en dos grupos: termoplásticos y termoestables. Los termoplásticos se caracterizan porque pueden fundirse en presencia de calor y endurecerse enfriándose varias veces. También pueden disolverse con el uso de disolventes, lo que facilita su reciclaje. Por otro lado, los polímeros termoestables tienen una reacción de polimerización irreversible, lo que les confiere características de gran rigidez, dureza y fragilidad. Sin embargo, el calentamiento provoca la descomposición del material, lo que dificulta su reciclaje.

Aunque los materiales poliméricos reforzados se han utilizado en aplicaciones de ingeniería desde la primera década del siglo XX, fue a partir de la década de 1940 cuando su uso por parte de la industria militar comenzó a crecer de forma significativa, seguido más tarde por otros segmentos de la industria de bienes de consumo, una vez que el coste de estos materiales dejó de ser prohibitivo.