Estudio del proceso de taladrado de perfiles estructurales tubulares con materiales compuestos con fibras de carbono y kevlar

Abstract

[ES] Los materiales compuestos están adquiriendo, cada vez más, una importancia relevante en distintos sectores de la industria, como son el sector automovilístico, el aeroespacial o la construcción naval, entre otros. Las principales características que hacen que los materiales compuestos destaquen frente a otros materiales son, entre otros factores, la alta resistencia y ligereza que poseen. Aunque existe una gran variedad de materiales compuestos y se pueden fabricar obteniendo diferentes perfiles y formas, el presente Trabajo de Fin de Grado (TFG) se centrará en el estudio de los materiales compuestos reforzados con fibras de carbono, y fibras de carbono y kevlar. Concretamente, el estudio se realizará sobre perfiles tubulares fabricados a partir de dichos materiales. El proceso experimental se basará en el taladrado de dos tubos, un primer tubo fabricado con fibras de carbono y un segundo tubo fabricado a partir de fibras de carbono y kevlar. Se llevarán a cabo 27 ensayos en ambos tubos donde se variarán los valores de las tres variables de entrada establecidas (tipo de broca, velocidad de husillo y avance), y se estudiarán los daños provocados, esto es la delaminación y el deshilachado en el caso del tubo reforzado con fibras de carbono y kevlar. A partir de los resultados obtenidos, se realizará un análisis en el que se estudiará el comportamiento del material frente a los distintos valores que adquieren las variables de entrada. Finalmente, se planteará una posible hipótesis que justifique los daños excesivamente altos, y se recogerán aquellos parámetros que generen el menor daño posible en estos perfiles tubulares.

[EN] Composite materials are increasingly acquiring relevant importance in different industry sectors, such as the automotive, aerospace or shipbuilding sectors, among others. The main characteristics that make composite materials stand out compared to other materials are, among other factors, their high resistance and lightness. Although there is a wide variety of composite materials and they can be manufactured obtaining different profiles and shapes, this Final Degree Project will focus on the study of composite materials reinforced with carbon fibers, and carbon fibers and Kevlar. Specifically, the study will be carried out on tubular profiles manufactured from these materials. The experimental process will be based on the drilling of two tubes. The first tube is made of carbon fibers and the second tube is made of carbon and Kevlar fibers. 27 tests will be carried out on both tubes where the values of the three established input variables (type of drill bit, spindle speed and feed), will be changed and the damages caused will be studied, these are the delamination and fraying in the case of the tube reinforced with carbon fibers and Kevlar. Based on the finally results, an analysis will be carried out in which the behavior of the material will be studied against the different values acquired by the input variables. Finally, a possible hypothesis will be proposed that will try to justify the excessively high damage, and those parameters that generate the least possible damage in these tubular profiles will be collected.

[CAT] Els materials compostos estan adquirint, cada vegada més, una importància rellevant en diferents sectors de la indústria, com són el sector automobilístic, l'aeroespacial o la construcció naval, entre altres. Les principals característiques que fan que els materials compostos destaquen enfront d'altres materials són, entre altres factors, l'alta resistència i lleugeresa que posseeixen. Encara que existeix una gran gran varietat de materials compostos y poden fabricar obtenint diferents perfils i formes, el present Treball de Fi de Grau es centrarà en l’estudi dels materials compostos reforçats amb fibres de carboni, i fibres de carboni i kevlar. Concretament, l’estudi es realitzarà sobre perfils tubulars fabricats a partir d’aquests materials. El procés experimental es basarà en el trepat de dos tubs, un primer tub fabricat amb fibres de carboni i un segon tub fabricat a partir de fibres de carboni i kevlar. Es duran a terme 27 assajos en tots dos tubs on es variaran els valors de les tres variables d’entrada establides (tipus de broca, velocitat de claveguera i avanç), i s’estudiaran el dany provocats, això és la delaminació i el desfilament en el cas del tub reforçat amb fibres de carboni i kevlar. A partir dels resultats obtinguts, es realitzarà una anàlisi en el qual s’estudiarà el comportament del matrial enfront dels diferents valors que adquireixen les variables d’entrada. Finalment, es plantejarà una possible hipòtesi que justifique els danys excessivament alts, i es recolliran aquells paràmetres que generen el menor mal possible en aquests perfils tubulars.