A menudo se requiere un alto grado de estabilidad dimensional para los componentes de aeronaves y naves espaciales. Para evaluar los materiales compuestos poliméricos para aplicaciones aeroespaciales es necesario determinar los coeficientes de expansión térmica (CTE) y de expansión por humedad (CME).

El coeficiente de expansión de humedad (CME) se define como la relación entre el cambio de longitud y la variación de masa debida a la desorción o absorción de humedad. Para determinar el CME es preciso medir con gran precisión el cambio de longitud y la pérdida de masa.


El reto

El hinchamiento/contracción de los CFRP debido a la absorción/liberación de humedad es muy pequeño - los valores de CME de los CFRP están en el rango de <5E-5/wt% H2O en la dirección de la fibra y alrededor de 1E-3/wt% H2O normal a las fibras.- Y por lo tanto los datos de variación de longitud sólo pueden obtenerse con sistemas de medición de alta resolución/alta precisión.

Además de la necesidad de una gran precisión, el proceso de pérdida de masa y encogimiento debido a la pérdida de humedad es muy lento. Dependiendo de los distintos parámetros del material, el proceso que va de totalmente saturado a totalmente seco puede durar semanas y meses. La medición de toda la gama de contenido de humedad requiere mucho tiempo y, por tanto, es costosa y disminuye la precisión de la medición debido a la deriva temporal de los sistemas de medición.


Solución CAA

AAC determina la CME midiendo la variación de longitud y la pérdida de masa de las muestras in situ en el vacío. La variación de longitud se determina mediante dos interferómetros láser, uno enfocado al extremo anterior y otro al posterior de la muestra, que se estabiliza térmicamente con un termostato. No obstante, la distribución de la temperatura dentro de la cámara de vacío se mide mediante termorresistencias pt100 con el fin de estimar los errores de medición efectivos debidos al CET. La pérdida de masa se determina mediante una balanza de alta resolución que funciona en una cámara de vacío y se registra en línea. La relación entre la longitud y la variación de masa es la CME en m/m/wt% H2O.

La principal ventaja del método de ensayo CME de AAC es una medición muy precisa en pocos días de un proceso, que normalmente tarda semanas o meses. AAC mide la pérdida de masa en vacío con una precisión de 1 µg y el cambio de longitud con una precisión de 10nm. Ambas mediciones se realizan en vacío y, por tanto, se aproximan a las condiciones reales del espacio.

Métodos de ensayo del coeficiente de expansión por humedad (CME) ofrecidos por AAC


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