Análisis morfológico de la afectación microestructural de material biocompuesto reforzado con fibra de fique debido a corte con herramienta convencional, láser y chorro de agua

Palabras clave: Análisis morfológico, Compuesto, Corte chorro agua, Fique

Resumen

Gracias a sus propiedades, el uso de materiales compuestos en aplicaciones industriales se ha incrementado en las últimas décadas especialmente los que cuentan con refuerzos de fibras naturales debido a su menor impacto ambiental, sin embargo, uno de los grandes desafíos que presentan este tipo de material es darles forma por medio de corte ya que se puede comprometer su integridad superficial. En el presente trabajo se realiza un análisis morfológico a material compuesto con fibra de fique evaluando la afectación superficial por corte realizado con herramienta convencional, laser y chorro de agua. El material se fabricó con seis capas de fibra de fique y resina poliéster. El estudio morfológico se llevó a cabo por medio de microscopia electrónica de barrido donde se evidenciaron altos defectos con la herramienta convencional, una afectación a la matriz en el corte con láser y un bajo impacto superficial utilizando el chorro de agua.

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Biografía del autor

Sergio Andrés Gómez, Universidad Pontificia Bolivariana

Nació en Bucaramanga, Colombia en 1988. Se tituló como ingeniero mecánico e ingeniero industrial en la Universidad Pontificia Bolivariana. Magister en ingeniería industrial de la Universidad Pamplona, Colombia. Actualmente es profesor e investigador de la facultad de ingeniería de la Universidad Pontificia Bolivariana.

Edwin Cordoba, Universidad Pontificia Bolivariana

Nació en Bucaramanga, Colombia en 1974. Se tituló como ingeniero mecánico de la Universidad Industrial de Santander. Magister en ingeniería mecánica de la Universidad industrial de Santander, Colombia. Actualmente es profesor e investigador de la facultad de ingeniería de la Universidad Pontificia Bolivariana.

Victor Hugo Cuellar, Universidad Pontificia Bolivariana

Nació en Barrancabermeja, Colombia en 1974. Se tituló como ingeniero mecánico de la Universidad Pontificia Bolivariana. Magister en energías renovables y sostenibilidad energética de la Universidad de Barcelona, España. Actualmente es coordinador de los laboratorios de la facultad de ingeniería de la Universidad Pontificia Bolivariana.

Roger Peña Meza, Unidades Tecnológicas de Santander

Nació en Bucaramanga, Colombia en 1973. Se tituló como ingeniero mecánico en la Universidad Industrial de Santander. Magister en gestión de los hidrocarburos en la Universidad Viña del mar, Chile. Actualmente es el coordinador del programa de producción industrial de las Unidades Tecnológicas de Santander.

Citas

C. Ganesan, P. S. Joanna, and D. Singh, “Fatigue life modeling of FRP composites: A comprehensive review,” Mater. Today Proc., 2021, doi: 10.1016/j.matpr.2020.11.119.

C. Kuo, J. Liu, T. Chang, and S. Ko, “The effects of cutting conditions and tool geometry on mechanics , tool wear and machined surface integrity when routing CFRP composites,” J. Manuf. Process., vol. 64, no. June 2020, pp. 113–129, 2021, doi: 10.1016/j.jmapro.2021.01.011.

C. Pereszlai, N. Geier, D. I. Poór, B. Z. Balázs, and G. Póka, “Drilling fibre reinforced polymer composites ( CFRP and GFRP ): An analysis of the cutting force of the tilted helical,” Compos. Struct., p. 113646, 2021, doi: 10.1016/j.compstruct.2021.113646.

A. Solati, M. Hamedi, and M. Safarabadi, “Comprehensive investigation of surface quality and mechanical properties in CO2 laser drilling of GFRP composites,” Int. J. Adv. Manuf. Technol., vol. 102, 2019, doi: 10.1007/s00170-018-3164-6.

S. Marimuthu, J. Dunleavey, Y. Liu, M. Antar, and B. Smith, “Laser cutting of aluminium-alumina metal matrix composite,” Opt. Laser Technol., vol. 117, no. March, pp. 251–259, 2019, doi: 10.1016/j.optlastec.2019.04.029.

U. A. Kumar, S. M. Alam, and P. Laxminarayana, “Influence of abrasive water jet cutting on glass fibre reinforced polymer (GFRP) composites,” Mater. Today Proc., vol. 27, pp. 1651–1654, 2020, doi: 10.1016/j.matpr.2020.03.554.

F. Masoud, S. M. Sapuan, M. K. A. Mohd Ariffin, Y. Nukman, and E. Bayraktar, “Cutting processes of natural fiber-reinforced polymer composites,” Polymers (Basel)., vol. 12, no. 6, pp. 15–17, 2020, doi: 10.3390/POLYM12061332.

I. A. Choudhury and P. C. Chuan, “Experimental evaluation of laser cut quality of glass fibre reinforced plastic composite,” Opt. Lasers Eng., vol. 51, no. 10, pp. 1125–1132, 2013, doi: 10.1016/j.optlaseng.2013.04.017.

P. Patel, S. Sheth, and T. Patel, “Experimental Analysis and ANN Modelling of HAZ in Laser Cutting of Glass Fibre Reinforced Plastic Composites,” Procedia Technol., vol. 23, pp. 406–413, 2016, doi: 10.1016/j.protcy.2016.03.044.

K. Ramraji, K. Rajkumar, M. Dhananchezian, and P. Sabarinathan, “Key Experimental Investigations of cutting dimensionality by Abrasive Water Jet Machining on Basalt Fiber/Fly ash Reinforced Polymer Composite,” Mater. Today Proc., vol. 22, pp. 1351–1359, 2019, doi: 10.1016/j.matpr.2020.01.428.

D. R. Tripathi, K. H. Vachhani, S. Kumari, Dinbandhu, and K. Abhishek, “Experimental investigation on material removal rate during abrasive water jet machining of GFRP composites,” Mater. Today Proc., vol. 26, pp. 1389–1392, 2019, doi: 10.1016/j.matpr.2020.02.280.

D. P. Navia and N. Bejarano, “Evaluación de propiedades físicas de bioplásticos termo-comprimidos elaborados co harina de yuca,” Rev. del Inst. Nac. Hig. Rafael Rangel, vol. 12, pp. 40–48, 2014.

G. R. Altoé, P. A. Netto, M. Barcelos, A. Gomes, F. M. Margem, and S. N. Monteiro, “Bending mechanical behavior of polyester matrix reinforced with fique fiber,” Charact. Miner. Met. Mater. 2015, pp. 117–121, 2016, doi: 10.1007/978-3-319-48191-3_14.

P. Gañán and I. Mondragon, “Thermal and degradation behavior of fique fiber reinforced thermoplastic matrix composites,” J. Therm. Anal. Calorim., vol. 73, no. 3, pp. 783–795, 2003, doi: 10.1023/A:1025830430267.

M. S. Oliveira et al., “Statistical analysis of notch toughness of epoxy matrix composites reinforced with fique fabric,” J. Mater. Res. Technol., vol. 8, no. 6, pp. 6051–6057, 2019, doi: 10.1016/j.jmrt.2019.09.079.

S. Gómez, B. Ramón, and R. Guzman, “Comparative study of the mechanical and vibratory properties of a composite reinforced with fique fibers versus a composite with E-glass fibers,” Rev. UIS Ing., vol. 17, no. 1, pp. 43–50, 2018, doi: https://doi.org/10.18273/revuin.v17n1-2018004.

A. Díaz-Álvarez, Á. Rubio-López, C. Santiuste, and M. H. Miguélez, “Experimental analysis of drilling induced damage in biocomposites,” Text. Res. J., vol. 88, no. 22, pp. 2544–2558, 2018, doi: 10.1177/0040517517725118.

T. B. Yallew, P. Kumar, and I. Singh, “A study about hole making in woven jute fabric-reinforced polymer composites,” Proc. Inst. Mech. Eng. Part L J. Mater. Des. Appl., vol. 230, no. 4, pp. 888–898, 2016, doi: 10.1177/1464420715587750.

H. R. Maleki, M. Hamedi, M. Kubouchi, and Y. Arao, “Experimental investigation on drilling of natural flax fiber-reinforced composites,” Mater. Manuf. Process., vol. 34, no. 3, pp. 283–292, 2019, doi: 10.1080/10426914.2018.1532584.

N. Venkateshwaran and A. ElayaPerumal, “Hole quality evaluation of natural fiber composite using image analysis technique,” J. Reinf. Plast. Compos., vol. 32, no. 16, pp. 1188–1197, 2013, doi: 10.1177/0731684413486847.

G. D. Babu, K. Babu, and U. M. Gowd, “Effect of Machining Parameters on Milled Natural Fiber-Reinforced Plastic Composites,” J. Adv. Mech. Eng., vol. 1, pp. 1–12, 2013, doi: 10.7726/jame.2013.1001.

A. Riveiro et al., “Experimental study on the CO 2 laser cutting of carbon fiber reinforced plastic composite,” Compos. Part A Appl. Sci. Manuf., vol. 43, no. 8, pp. 1400–1409, 2012, doi: 10.1016/j.compositesa.2012.02.012.

C. Pérez-Salinas, M. Riera, and C. Tonato, “Estudio experimental sobre el corte con láser de CO2 a baja potencia del compuesto de plástico reforzado con fibras naturales,” Enfoque UTE, vol. 11, no. 3, pp. 55–68, 2020, doi: 10.29019/enfoqueute.v11n3.572.

M. El-Hofy and H. El-Hofy, “Laser Beam Machining of CFRP Composites: A Review,” Int. J. Adv. Manuf. Technol., 2019, doi: 10.1007/s00170-018-2978-6.

R. Vinayagamoorthy and T. Rajmohan, “Machining and its challenges on bio-fibre reinforced plastics: A critical review,” J. Reinf. Plast. Compos., vol. 37, no. 16, pp. 1037–1050, 2018, doi: 10.1177/0731684418778356.

A. Dhanawade and S. Kumar, “Experimental study of delamination and kerf geometry of carbon epoxy composite machined by abrasive water jet,” J. Compos. Mater., vol. 51, no. 24, pp. 3373–3390, 2017, doi: 10.1177/0021998316688950.

K. R. Sumesh, K. Kanthavel, and V. Kavimani, “Machinability of hybrid natural fiber reinforced composites with cellulose micro filler incorporation,” J. Compos. Mater., vol. 54, no. 24, pp. 3655–3671, 2020, doi: 10.1177/0021998320918020.

V. A. Prabu, S. T. Kumaran, and M. Uthayakumar, “Performance Evaluation of Abrasive Water Jet Machining on Banana Fiber Reinforced Polyester Composite,” J. Nat. Fibers, vol. 14, no. 3, pp. 450–457, 2017, doi: 10.1080/15440478.2016.1212768.

K. Ramesha, N. Santhosh, K. Kiran, N. Manjunath, and H. Naresh, “Effect of the Process Parameters on Machining of GFRP Composites for Different Conditions of Abrasive Water Suspension Jet Machining,” Arab. J. Sci. Eng., vol. 44, no. 9, pp. 7933–7943, 2019, doi: 10.1007/s13369-019-03973-w.

Publicado
2022-06-27
Cómo citar
Gómez, S., Cordoba, E., Cuellar, V., & Peña Meza, R. (2022). Análisis morfológico de la afectación microestructural de material biocompuesto reforzado con fibra de fique debido a corte con herramienta convencional, láser y chorro de agua. Entre Ciencia E Ingeniería, 16(31), 9-16. https://doi.org/10.31908/19098367.2372
Sección
Artículos