Desarrollo y optimización del proceso de mecanizado láser de resina epoxi reforzada con fibra de carbono (CFRP)

  1. GARCIA FUENTES, ANTONIO JUAN
Supervised by:
  1. Daniel Araújo Gay Director
  2. M. Pilar Villar Castro Co-director

Defence university: Universidad de Cádiz

Fecha de defensa: 16 June 2006

Committee:
  1. Enrique Herrera Luque Chair
  2. Rafael García Roja Secretary
  3. Juan Carlos Díez Moñux Committee member
  4. Jaime Domínguez Abascal Committee member
  5. Alfredo Güemes Gordo Committee member
Department:
  1. Ciencia de los Materiales e Ingeniería Metalúrgica y Química Inorgánica

Type: Thesis

Teseo: 292241 DIALNET

Abstract

La resina epoxi reforzada con fibra de carbono (CFRP) es un material tecnológicamente avanzado que actualmente es usado en multitud de aplicaciones en las que se requiere un material de excelentes prestaciones mecánicas, con la ventaja adicional que supone la disminución de peso proporcionada por estos materiales. Estas propiedades han hecho de la CFRP uno de los materiales más utilizados en la actualidad que, progresivamente, está sustituyendo a materiales metálicos ampliamente usados, como el acero, titanio o alumnio. Como contrapartida, fruto de la combinación de propiedades de sus dos constituyentes, fibra y matríz, la CFRP presenta como gran inconveniete un elevado grado de dificultad en las operaciones de macanizado. Por ello, se hace necesario el desarrollo y optimización de técnicas avanzadas, como el mecanizado láser. El mecanizado láser presenta como principal limitación la aparición de una zona afectada por el calor (ZAC) en los alrededores de la región mecanizada, debido a la elevada densidad de energía incidente en el material. La extensión de esta zona afectada es uno de los parámetros críticos en la aplicación industrial de este propceso, factor que aumenta su criticidad, si cabe, en el caso de la CFRP, material compuesto de dos fases con propiedades físicas totalmente diferenciadas. La zona afectada se caracteriza en este caso, por la descomposición, delaminación y recesión de la matríz, quedando como resultado una zona de fibras sobresalientes de la matríz, perdiendo por ello el material sus excelentes propiedades mecánicas. En la Tesis Doctoral se ha llevado acabo un estudio del mecanizado láser de CFRP haciendo uso de tres tipos de láser (CO2, Nd:YAG y excímero de KrF), operando con diferentes condiciones de operación (potencia, velocidad, frecuencia) y con la aplicación de nitrógeno en estado gaseoso a diferentes presiones y líquidos, así como de aire comprimido como gas de aporte, con el objetivo de definir los diferentes mecanismos involucrados en el proceso de mecanizado láser de CFRP, y alcanzar así las condiciones óptimas de opreación que permitan la aplicación industrial del proceso en aplicaciones con elevados requerimientos en calidad final del mecanizado obtenido mediante la tecnología láser.