ES2393865B2 - Método de colocación de insertos en piezas de material compuesto. - Google Patents

Método de colocación de insertos en piezas de material compuesto. Download PDF

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Mercedes SANZ MILLÁN
Marcos DEL RÍO CARBAJO
Ana Belén FARIÑAS CASTAÑO
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Abstract

Método de colocación de insertos en piezas de material compuesto, que consiste en realizar en la pieza (1) de aplicación un orificio (2) con holgura respecto de la forma del inserto (3) a colocar, disponiéndose sobre el inserto (3) una camisa (4) tejida con fibras naturales y/o sintéticas, para introducir el inserto (3) provisto con la camisa (4), en el orificio (2), aplicando una presión de empuje del inserto (3) hacia el interior, mientras que en el hueco que queda entre el inserto (3) y la pared del orificio (2) se infusiona resina, la cual empapa a la camisa (4) para fijar el inserto (3) sobre la pared del orificio.(2).

Description

MÉTODO DE COLOCACIÓN DE INSERTOS EN PIEZAS DE MATERIAL COMPUESTO
Sector de la técnica
La presente invención está relacionada con la incorporación de insertos en piezas de material compuesto destinados para servir de soporte a elementos de fijación, por ejemplo, en la unión de palas de aerogenerador al buje o en elementos de unión entre
tramos
componentes de palas de aerogenerador o
aplicaciones
semejantes, proponiendo un método que
permite
realizar la colocación de dichos insertos de
una
manera precisa y fiable.
Estado de la técnica
Determinadas piezas formadas por materiales compuestos, como por ejemplo las palas de aerogenerador, presentan considerables problemas para el transporte en una sola unidad constructiva, por lo que es convencional su construcción en tramos que se transportan separados y que se unen por montaje en el lugar de instalación.
La unión de dichos tramos componentes de piezas de materiales compuestos se realiza convencionalmente mediante amarres con elementos roscados que se acoplan respecto de insertos incorporados en el material compuesto de las partes a unir.
La colocación de los insertos para ese fin, se realiza convencionalmente mediante dos métodos, que
consisten en:
-
Insertos adhesivados, realizando un orificio en el material compuesto de la pieza de aplicación, para luego fijar el inserto mediante adhesivo en el interior del orificio. Este método tiene el problema de la dificultad de conseguir un adecuado relleno con el adhesivo entre las superficies del inserto y del orificio. Soluciones de este tipo son, por ejemplo, las de las Patentes ES 2274701 y EP 2138716.
-
Insertos embebidos, colocando los insertos entre las capas del laminado del material compuesto durante la fabricación de la pieza de aplicación. Este método tiene el problema de que obliga a discontinuidades del laminado del material compuesto para la adaptación a la forma del inserto, requiriendo un laminado manual con elevados tiempos de fabricación en la zona que va el inserto, en donde a pesar de todo se producen bolsas de resina .. Soluciones de este tipo son, por ejemplo, las de las Patentes US 2007243070, US 20110044817 y EP 2138716.
Objeto de la invención
De acuerdo con la invención se propone un método que permite la colocación de insertos en las piezas de material compuesto después de fabricadas éstas, con unas características que aseguran de una manera práctica una óptima fijación de los insertos en su colocación, salvando los inconvenientes de los métodos convencionales.

Este método objeto de la invención consiste en realizar en la pieza de material compuesto un orificio en correspondencia con la forma del inserto a colocar, y en disponer sobre el inserto a colocar, provisto con
un orificio pasante axial, una camisa de una o varias telas de refuerzo secas, tejida unidireccionalmente, biaxialmente, triaxialmente o tridimensionalmente, con fibras naturales o fibras sintéticas (como fibra de vidrio, carbono, aramida, boro, o cualquier otro material semejante) o una combinación de las mismas, colocándose el inserto provisto con dicha camisa en el orificio realizado en la pieza de aplicación, en donde el inserto se introduce con presión, mientras que en el hueco entre el inserto y la pared del orificio se infusiona resina, la cual empapa a la camisa de tela que uniformiza, refuerza y homogeniza la distribución de dicha resina en el hueco.
La presión de inserción del inserto en el orificio de colocación puede realizarse mediante una fuerza de empuje aplicada directamente sobre el inserto, efectuando la infusión de la resina por inyección en el hueco de separación entre el inserto y la pared del orificio, con respiración de salida a través de un tubo introducido en el orificio pasante axial del inserto; o bien efectuándose la infusión a través del tubo introducido en el oficio pasante axial del inserto, con respiración de salida a través del hueco de separación entre el inserto y la pared del orificio.
Dicha
presión de inserción del inserto en el
orificio
de colocación puede realizarse también
mediante
aplicación de vacío a través de un tubo

introducido en el orificio pasante axial del inserto, infusionando la resina por el hueco de separación entre el inserto y la pared del orificio; o viceversa, es decir aplicando el vacío por el hueco de separación entre el inserto y la pared del orificio, infusionando la resina a través del tubo introducido en el orificio
pasante axial del inserto.
Se obtiene así un método con el que se logran las ventajas siguientes:
-
La camisa que se dispone sobre el inserto posiciona a éste en el orificio de colocación y mantiene la tolerancia de fabricación.
-La
infusión de la resina a través de la camisa de
tela,
uniformiza y homogeniza la distribución de la
resina de
fijación a lo largo del inserto.
-
La camisa de tela embebida en resina hace de unión entre el material compuesto de la pieza de aplicación y el inserto, comportándose como una capa de laminado del material compuesto, con lo que mejoran las propiedades mecánicas de la unión.
-
El espesor de la unión entre el inserto y el material compuesto de la pieza de aplicación se puede controlar con precisión.
-
No requiere modificar el laminado del material compuesto de la pieza de aplicación para la colocación del inserto.
-
El método es automatizable, permitiendo la colocación de uno o más insertos a la vez.

Por todo ello, el método preconizado resulta de unas características muy ventajosas, adquiriendo vida propia y carácter preferente respecto de los métodos convencionales de la misma función.
Descripción de las figuras
La figura 1 muestra un esquema en perspectiva
explosionada de la colocación de un inserto según el método de la invención.
La figura 2 es una vista en sección de la colocación de un inserto mediante el método de la invención, según una realización de aplicación de vacío.
La
figura 3 es una vista en sección de la
colocación
de un inserto mediante el método de la
invención,
según otra realización de aplicación de
vacío.
La figura 4 es una vista en sección de la colocación de un inserto mediante el método de la invención, según una realización de aplicación de una fuerza de empuje sobre el inserto.
La figura 5 es una vista en sección de la colocación de un inserto mediante el método de la invención, según otra realización de aplicación de una fuerza de empuje sobre el inserto.
Descripción detallada de la invención
El objeto de la invención se refiere a un método para la colocación de insertos en el laminado de piezas de materiales compuestos, con unas características que mejoran la fijación del inserto respecto del material de la pieza de aplicación.

El método preconizado consiste en realizar en la
pieza (1) de material compuesto de aplicación un orificio (2) correspondiente con la forma del inserto (3) a colocar, pero con holgura, y en disponer sobre el inserto (3) , de forma parcial o total, una camisa (4) de una o varias telas de refuerzo seca, tejida con fibras naturales o fibras sintéticas (como fibra de vidrio, de carbono, de aramida, de boro, o cualquier material semejante), o una combinación de las mismas, introduciéndose el inserto (3) , así enfundado, en el orificio (2), con una presión de empuje hacia el interior, mientras que por el hueco existente entre la superficie del inserto (3) y la superficie del orificio
(2) se infusiona resina.
De este modo, la presión de empuje ejercida ajusta al inserto (3) con la camisa (4) en el orificio
(2) , mientras que la resina infusionada empapa a la camisa (4), la cual uniformiza y homogeniza la
distribución de dicha resina entre las superficies del inserto (3) y del orificio (2), de manera que la camisa
(4) empapada, se comporta como una capa de laminado que determina una fijación del inserto (3) con óptimas características mecánicas, al curar la resina.
Para facilitar la entrada de la resina y su extensión por el hueco entre el inserto (3) y la superficie del orificio (2) ' en la formación del inserto (3) se determina un oriflcio pasante axial (5) a través del mismo, colocándose en ese orificio pasante axial ( 5) un tubo ( 6) que se sella respecto de dicho orificio pasante axial (5) mediante un cordón de masilla (7).

Para determinar la presión de empuje sobre el inserto (3) hacia el interior del orificio (2) y la
infusión de la resina a través de la camisa ( 4) , se prevé un sistema de aplicación de vacío, sellando la entrada del hueco entre el inserto (3) y la pared del orificio (2) con una cubierta ( 8) impermeable que se hermetiza con cordones de masilla (9), a través de cuya cubierta (8) se dispone un tubo (10) que pasa desde el interior hasta el exterior.
Con ello así, en relación con el tubo (10) que pasa a través de la cubierta (8) puede disponerse conectado un depósito (11) de resina, y a través del tubo (6) colocado en el orificio pasante axial (5) del inserto (3) aplicar una absorción de vacío, como representa la figura 2; con lo cual se produce una extracción del aire (12) contenido en el hueco entre el inserto (3) y la pared del orificio (2), dando lugar a una absorción que atrae al inserto (3) hacia el interior del orificio (2) y que a la vez hace entrar la resina desde el depósito (11)' por el tubo (10) ' a través de la camisa ( 4) ' empapando a ésta completamente.
La aplicación del vacío y de la entrada de la resina pueden realizarse igualmente a la inversa, es decir aplicando la absorción de vacío por el tubo (10) que pasa a través de la cubierta (8) y la entrada de la resina por el tubo ( 6) colocado en el orificio axial
(
5) del inserto ( 3) , como representa la figura 3; con lo que se produce el mismo efecto de extracción del aire (12) y como consecuencia la atracción del inserto
(
3) hacia el interior del orificio (2) y la impulsión de la resina a través de la camisa (4), como en el caso anterior.

La presión de empuje del inserto (3) hacia el
interior del orificio (2), puede realizarse también
aplicando
una fuerza (13) desde el exterior sobre el
inserto
(3), realizando la introducción (14) de la
resina
por inyección a través del hueco entre el
inserto (3) y la pared del orificio (2), produciéndose la salida (15) del aire contenido en el hueco entre el inserto (3) y la pared del orificio (2), a través del tubo (6) colocado en el orificio pasante axial (5) del inserto (3) como representa la figura 4; o efectuar la introducción (14) de la resina por inyección, en las mismas condiciones de empuje directo del inserto (3), a través del tubo (6) colocado en el oficio pasante axial
(5) del inserto (3), como representa la figura 5; obteniéndose, en estos casos un resultado equivalente, de introducción del inserto (3) en el orificio (2), de infusión de la resina a través de la camisa ( 4) y de salida (15) del aire, como con las anteriores soluciones de las figuras 2 y 3.

Claims (3)

  1. REIVINDICACIONES
    1.-Método de colocación de insertos en piezas de material compuesto, caracterizado porque en la pieza
    (1)
    de aplicación se realiza un orificio (2) con holgura en relación con la forma del inserto ( 3) a colocar, disponiéndose sobre el inserto ( 3) , de forma parcial o total, una camisa ( 4) de una o varias telas de refuerzo secas, tejida con fibras naturales o sintéticas o una combinación de las mismas, para introducir el inserto (3), provisto con la camisa (4), en el orificio (2) realizado en la pieza (1), aplicando una presión de empuje del inserto (3) hacia el interior, mientras que en el hueco que queda entre el inserto (3) y la pared del orificio (2) se infusiona resina, la cual empapa a la camisa (4) para establecer mediante ella la fijación del inserto (3) como una capa de laminado; disponiéndose a través del orificio pasante axial (5) del inserto (3) un tubo (6) que facilita la infusión de la resina a través de la camisa
    (4)
    en dicho hueco entre el inserto (3) y la pared del orificio (2).
  2. 2.-Método de colocación de insertos en piezas de de material compuesto, de acuerdo con la primera reivindicación, caracterizado porque la presión de empuje del inserto ( 3) hacia el interior del orificio
    (2)
    y la infusión de la resina a través de la camisa (4), se realizan mediante aplicación de vacío, sellándose el hueco entre el inserto (3) y la pared del orificio (2) mediante una cubierta ( 8) impermeable, a través de la cual se dispone un tubo (10), aplicándose el vacío a través del tubo ( 6) colocado en el inserto
    (
    3) y la entrada de resina a través del tubo (10) que atraviesa a la cubierta (8), o a la inversa.
  3. 3.-Método de colocación de insertos en piezas de material compuesto, de acuerdo con la primera reivindicación, caracterizado porque la presión de empuje del inserto (3) hacia el interior del hueco (2) se realiza mediante aplicación de una fuerza (13) desde
    el
    exterior sobre el inserto (3), introduciendo la
    resina
    por inyección a través del hueco entre el
    inserto
    ( 3) y la pared del orificio (2) , con salida
    (15)
    del aire a través del tubo ( 6) dispuesto en el
    orificio pasante axial ( 5) del inserto (3), o a la inversa.
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