ingeniero



DETERIORO DE LA RESITENCIA DE UN ADHESIVO ESTRUCTURAL SOMETIDO A CONDICIONES DINAMICAS Y ESTATICAS BAJO AMBIENTES DE HUMEDAD







CARLOS ANDRÉS PALACIOS REBOLLEDO




ASESOR: JUAN PABLO CASAS RODRIGUEZ





UNIVERSIDAD DE LOS ANDES
FACULTAD DE INGENIEÍA
DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA MECÁNICA
AGOSTO – NOVIEMBRE DE 2014


2 INTRODUCCION

En  la  industria se hanutilizado diferentes tipos de uniones para realizar ensambles; existen uniones no permanentes, como los pernos y remaches, y uniones permanentes como la soldadura y los adhesivos. Desde el punto de vista de la ingeniería los adhesivos presentan ventajas frente a formas de uniones tradicionales las cuales son aprovechadas por sectores industrializados como: aeroespaciales, automotrices y marítimasentre otras (1). El desarrollo de adhesivos para diferentes aplicaciones ha venido incrementándose debido a las múltiples ventajas que éste tipo de uniones presenta.
Entre las principales ventajas que se han estudiado se pueden mencionar: su peso, capacidad de unir dos materiales diferentes, reducción de vibraciones, distribución uniforme de esfuerzos y absorción de choques, con lo cual seobtiene una mejor vida frente a la fatiga. Sin embargo existen algunas desventajas entre las cuales podemos mencionar: la vida útil de la unión depende de las condiciones ambientales de trabajo y la temperatura a la cual estén sometidos ya que a una menor temperatura por lo general los adhesivos son muy frágiles (2).
El fenómeno de fatiga en adhesivos ha sido estudiado numerosas veces debido a sualta resistencia mecánica. Se ha analizado la respuesta a fatiga en varios escenarios: diferentes frecuencias de excitación, realizando variaciones de las cargas máxima y mínima, cambiando el espesor de la unión y variando los modos de falla o sometiendo el adhesivo a combinaciones de estos. Sin embargo el comportamiento de uniones a impactos cíclicos los cuales puedan generar el fenómenode fatiga ha sido poco estudiado. Por otro lado, se ha observado la degradación de adhesivos en las uniones donde se combinan: adhesivo, sustrato y primers, sometidas a condiciones ambientales ya sea por rayos UV, humedad o variación en temperatura, en estos casos la unión presenta cambios que afectan sus propiedades mecánicas y por lo tanto su vida útil (3).
Las uniones adhesivas tienen unagran sensibilidad a las condiciones ambientales, entre estas, las que más afectan la durabilidad es la temperatura y la humedad. El efecto de la temperatura genera que las propiedades mecánicas varíen de manera significativa. Por ejemplo, si la temperatura baja, los adhesivos tiene un comportamiento muy frágil, si por el contrario sube la temperatura, se tiene un comportamiento dúctil (4). Sinembargo el cambio de la temperatura también afecta la tasa de difusión de humedad a través del adhesivo. La difusión de la humedad en un adhesivo afecta considerablemente su resistencia, donde la degradación en la fuerza adhesiva puede ser reversible o irreversible; adicionalmente la interfaz adhesivo adherente también puede degradar su fuerza. Dicha degradación puede ser causada por la desuniónoriginada en la entrada de humedad, la corrosión o el debilitamiento de material en la interface.
La entrada de humedad en el adhesivo sucede a causa de la difusión, la cual es un proceso físico irreversible en el que partículas materiales se introducen en un medio que inicialmente se encontraba vacío aumentando así la entropía del sistema formado por las partículas difundidas o soluto y el medio dondese difunden o disuelve, esto en busca de un estado de equilibrio (5). Los adhesivos epóxidos estructurales presentan una tendencia natural a absorber agua dado que la estructura molecular está hecha a base de hidroxilo (OH), el cual captura las moléculas de agua con el fin de generar enlaces de hidrogeno (6). Durante las etapas posteriores, cuando la mayor parte del volumen libre es llenado, la...