Los materiales compuestos ofrecen numerosas ventajas en comparación con los materiales convencionales. Una de ellas es la facilidad y durabilidad de las reparaciones. Si bien las piezas de material compuesto dañadas podrían reemplazarse por completo por falta de conocimientos sobre reparación, en realidad son más fáciles de reparar que las de materiales convencionales. En este artículo, brindaremos una introducción básica a la reparación de materiales compuestos.
Las reparaciones exitosas con materiales compuestos permiten prolongar la vida útil de una pieza y ahorrar el costo de reemplazarla. Para realizar reparaciones exitosas con materiales compuestos, es fundamental comprender tres principios clave: la reparación debe diferir de la pieza original, una mayor superficie aumenta la resistencia y la reparación debe coincidir con la pieza original.
Las reparaciones difieren de la pieza original.
El primer principio fundamental para la reparación de materiales compuestos es que las reparaciones estructurales se realizan mediante un proceso diferente al de la pieza original. Durante la fabricación inicial de una pieza compuesta, la resina se cura, uniéndose química y físicamente al tejido de refuerzo, lo que da como resultado una unidad única, independientemente del número o la orientación de las capas de tejido. Esta unión se denomina estructura primaria o enlace primario, y es el tipo de enlace más resistente que puede existir en una pieza compuesta.
Una vez que una pieza se daña, todas las reparaciones se convierten en uniones secundarias adheridas a la estructura primaria original. Esto significa que todas las reparaciones dependen de la unión física a la superficie de la estructura primaria original. Por esta razón, las reparaciones de fibra de vidrio dependen de la calidad adhesiva de su resina para su resistencia: la resistencia de la unión física a la estructura primaria. Debido a esto, la resina utilizada para la reparación debe ser tan resistente como la resina utilizada para fabricar la pieza. De hecho, a veces se utilizan resinas con fuertes propiedades adhesivas para las reparaciones.
El aumento de la superficie incrementa la resistencia de las reparaciones con materiales compuestos.
Dado que las reparaciones de fibra de vidrio dependen de la adhesión superficial (unión física) de la reparación a la estructura principal, aumentar la superficie de la línea de unión incrementará la resistencia y la durabilidad de la unión y, por extensión, de la pieza o reparación.
Por lo general, el método empleado para aumentar el área de superficie es el lijado cónico o biselado. Este tipo de lijado significa que el área junto al daño se lija gradualmente, lo que generalmente resulta en aproximadamente ½ a ¾ de pulgada de área por capa de laminado compuesto. El lijado biselado generalmente se realiza con una lijadora neumática de alta velocidad ydiscos de lijado Roloc.
Dado que la mayoría de las estructuras compuestas son bastante delgadas, este es un proceso delicado. El tamaño de la conicidad, en relación con el espesor del laminado, se expresa como una proporción. Generalmente, cuanto más resistente o crítica sea la reparación, mayor será la proporción. Las reparaciones estructurales suelen requerir una conicidad más suave, con una proporción de 20:1 a 100:1.
Un método alternativo para aumentar la superficie de reparación es el lijado escalonado. Este procedimiento define el tamaño de la reparación interna y luego elimina el material circundante a un ancho de 1,27 cm (½ pulgada) por capa de la pieza, avanzando hacia la superficie. Esto produce un aumento considerable de la superficie de reparación y permite que la orientación de las fibras sea evidente en cada paso.
Ambos métodos son aceptables para la mayoría de las reparaciones de materiales compuestos, aunque la mayoría considera que el biselado es más fácil y, en general, mejor. El escalonamiento produce bordes abruptos y juntas a tope en cada capa reparada. Además, es difícil lijar escalonadamente sin perforar, lo que podría dañar las capas subyacentes.
Las reparaciones deben coincidir con la pieza original.
Aunque la reparación de su pieza compuesta sea diferente a la pieza original, se recomienda duplicar el grosor, la densidad y la orientación de las capas del laminado original al realizar la reparación. Esto ayudará a mantener la funcionalidad de la pieza. Más no siempre es mejor: en este caso, si su reparación es más gruesa que la pieza original, casi con seguridad será más rígida, independientemente del material utilizado. Introducir diferentes resistencias dentro de una pieza puede causar puntos de tensión no deseados, lo que eventualmente puede provocar fatiga o falla del material. Es mejor reemplazar cuidadosamente cada capa que se haya retirado en el área dañada con un material idéntico, colocándolo en la misma orientación siempre que sea posible. Este enfoque de reemplazo capa por capa garantiza que la estructura reparada pueda soportar las mismas cargas que la original y que distribuya las cargas según lo previsto.
Fecha de publicación: 7 de abril de 2022