Materiales

asclepios · Mensaje por **asclepios** » Vie 24 Sep 2004 20:12

Buenas,

Me gustaría que alguien explicase en sencillas palabras, a un neófito como yo, la diferencia entre los diferentes materiales de cara a la seguridad: acero, aluminio y fibra de carbono.

¿Es cierto que el aluminio absorbe mejor la fuerza de los impactos o es un mito derivado del marketing de una marca?

¿Sabeis que tipo de materiales lleva el C220 en su carroceria?

SENECA · Mensaje por **SENECA** » Sab 25 Sep 2004 20:01

Buenas tardes Asclepios,

La diferencia entre el acero, aluminio o fibra de carbono radica básicamente en su distinta resistencia específica, es decir, el esfuerzo que son capaces de soportar en función del peso.
Si tu construyes una estructura con cualquira de estos tres materiales que soporte los mismos esfurzos lo que ocurrirá es que la de fibra de carbono será la más ligera y la de acero la más pesada. Esta es la razón por la que cuando el peso es un elemento crítico en el diseño p. ej. en la fórmula 1 o en aviación, se utilizan materiles que aguanten más esfurzo con el mínimo peso.
En cuanto a tu segunda pregunta te vuelvo a repetir que con cualquira de los tres materiles se podría diseñar una estructura que resistiese igualmente bien los impactos. La diferencia sería el peso. Ten en cuanta además que nunca se utilizan los materiales en estado puro (de hecho el acero es una aleación de hierro) por lo que su capacidad de resitir esfurzos depende mucho del tipo de aleación que se utilice.
Mi imagino aunque esto no te lo puedo confirmar, que estará fabricado con distintos tipos de acero dependiendo de la zona del chasis y la carrocería.
Espero que te sirva de ayuda.
Saludos.

asclepios · Mensaje por **asclepios** » Sab 25 Sep 2004 20:50

Gracias, Seneca.

Javiertres · Mensaje por **Javiertres** » Sab 25 Sep 2004 22:35

Y para añadir algo mas...

La mas cara y dificil de fabricar la fibra de carbono

estudiante · Mensaje por **estudiante** » Dom 26 Sep 2004 17:37

Javiertres escribió:Y para añadir algo mas...

La mas cara y dificil de fabricar la fibra de carbono

La fibra de carbono tiene el problema de que es anisotrópica y depende mucho su comportamiento de la orientación de las fibras

daniel · Mensaje por **daniel** » Lun 27 Sep 2004 00:19

Cierto estudiante, eres ingeniero? porq eso se da en la asignatura de resistencia de materiales. Lo que esplica seneca al principio (muy bien por cierto) no es tan sencillo; veras, dependiendo del tipo de material, tiene unos comportamientos diferentes a la traccion, crompresión o cizalladura. Por eso cuando fabricas una estructura (chasis, o cualquier otra estructura) ncesitas saber el grado de rigidez que necesitas. Depeniendo de los esfuerzos y tensiones que va a soportar dicha estructura.

En el caso de los materiales compuestos de matriz polimerica (es decir, se utilizan para reforzar poíimeros) como la fibra de carbono, tienen densidades que oscilan del 1.7 al 2.1 gr/cm3 por lo que tienen una baja densidad y una alta resistencia y tenacidad. Se utiliza mucho en la competicion por su bajo peso y extremada rigidez, pero en un coche de calle no nos interesa esta rigidez ya q perderíamos la torsion del chasis (que en cierto modo tb se traduce en comodidad) y la durabilidad, ya que es un material frágil. Por eso enlos coches de calle se suele utilizar el aluminio, o el acero aleado de alta resistencia. El caso de la fibra de carbono es de fabricación costosa ya que el proceso de curado se realiza en un horno (autoclabe) a alta temperatura y baja presion. Para que se produzca una buena adhesion entre la fibra y el polimero.

Por otro lado tenemos los materiales cerámicos, muy de moda por los fabricantes de coches de altas presataciones. Es un material que se fabrica por sinterizado (ya os esplicare en otro momento que es muy interesante) a partir de polvos cerámicos. Se caracterizan por tener una baja densidad (como lel carbono) alta dureza, muy buena resistencia a la compresion, baja conductividad térmica y eléctrica, y estabilidad quimica a la temperatura. Por eso se utilizan mucho en los frenos de los coches de competicion y alguno de altas prestaciones. Tambien se estan investigando para la fabricacion de algunas piezas de los motores. Es un material poroso, por lo que las microgrietas que se pueden producir durante el sinterizado son bastante perjudiciales para el material. Uno de sus inconvenientes es la fragilidad a temperatura ambiente. son muy utilizados como aislantes tambien.

Sobre si uno es más seguro que otro ya te digo que depende de la utilización y los requerimientos de diseño, en unos caso s es mejor una aleacion y otros un material compuesto.

No se si me he esplicado muy bien, esq para hablar de este tema necesitaria pues un par de post más como mínimo.

SENECA · Mensaje por **SENECA** » Lun 27 Sep 2004 20:21

Buenas tardes a todos,

En mi primera respuesta a Asclepios intenté ser didactico, es decir, explicar de una manera clara y entendible a todo el mundo las diferencias básicas entre estos tres materiales.
Como muy bien se ha comentado la fibra de carbono es la más cara y además tiene la ventaja/inconveniente que solo aguanta el esfuerzo en la dirección en la cual esten orientadas las fibras, pero en cualquier otra dirección sus caracteísticas serán muy pobres. En aeronáutica además tiene una ventaja añadida y es que no se ve afectada por el problema de la fatiga del material y no aparecen gritas con el tiempo con lo que evita realizar inspeciones repetitivas. De hecho en el famoso Airbus 380 la chapa del fuselaje ya no será una chapa de aleación de aluminio sino una chapa en sanwitch con dos finisimas capas exteriores de aluminio y una central de fibra.
Hablando de esfuerzos nos hemos dejado los de flexión y torsión muy importantes en los chasis de los automóviles.
Como bien dices Daniel el esfuerzo que puede soportar una estructura depende del material y del tipo de sección que tenga el elemento con el cual estás fabricando la estructura. En mi primera respuesta daba por sentado que las tres estructuras eran identicas excepto en el grosor del perfil del elemento que formase la estructura.
Y volviendo al origen del hilo lo más importante para que el chasis de un coche proteja bien a sus ocupantes es que tenga una célula de suguridad que no se deforme para evitar que estas posibles deformaciones puedan dañar a los ocupantes, rodeada de zonas de deformación (delante y detrás) donde se absorba la energía cinética que lleva el coche debido a su velocidad, deformando esa estructura.
Es decir la zona de deformación debe actuar como un muelle pero sin rebotar solo comprimiendose. La energia será absorbida por el chasis.
Y esta absorción/deformación de la estructura es la que hará que las aceleraciones sufridas por el cuerpo durante el choque no sean tan brutales. Por eso es importantísimo que aunque el coche tenga airbag se lleve puesto el cinturón de seguridad por que los ingenieros que diseñan la estructura del coche pueden calcular la aceleración del habitaculo indeformable que han diseñado y por tanto la de un cuerpo "atado" al asiento pero es impredecible el movimiento que tendrá un cuerpo dentro del habitaculo si no tiene el cinturón de seguridad y por tanto que aceleraciones sufrirá.
Esto fue lo que pasó en el desgraciado accidente de lady Di y Dodi en el W140: no tenían puesto el cinturón de seguridad y se "estrellaron" contra el salpicadero del coche. El único que se salvo llevaba el cinturón puesto (justo el del asiento del acompañante).
Podríamos escribir un libro con esto pero creo que de momento ya esta bién.
Saludos.

daniel · Mensaje por **daniel** » Lun 27 Sep 2004 22:26

Feten seneca ;) muy bien esplicado, saludos.