Control del proceso de curado de un laminado de PRFV por ultrasonidos

Abstract

In this PhD thesis a methodology for the quality control of reinforced fiberglass plastic manufacturing process is proposed. The system is based on the ultrasonic pulse-echo nondestructive method and longitudinal waves on direct contact. The presented methodology is based on the in-line monitoring of the reflected ultrasonic signal during the laminate curing of the polyester resin reinforced with fiber glass, which is the most widely used material in the construction of pleasure boat hulls and fishing fleet. Further data processing over a period of fifteen days has allowed the representation of the ultrasonic amplitude from the back-wall echo on a function of time, obtaining in this way the characteristic sigmoid curve of growth and maturation of the tested material. Simultaneously to the ultrasonic measurements, a hardness measurements (Barcol test) have been performed on a series of homologous manufactured samples. A relation between the ultrasonic curing curve and the hardness curve has been obtained where the ultrasonic amplitude and the hardness measurements increases by the days. A final mathematical fitting has been applied. Due to its versatility, its nondestructive nature and the property of the transducers of being non-invasive in addition to the possibility to use a standard ultrasonic equipment together with a broad selection of existing transducers, this methodology might help to the inspection of the boat building process.

En esta tesis doctoral se propone una metodología para el control de la calidad durante el proceso de fabricación de una estructura de plástico reforzado con fibra de vidrio, utilizando el método de ensayo no destructivo de los ultrasonidos mediante impulso-eco y ondas longitudinales por contacto directo. La metodología que se presenta se basa en la monitorización en tiempo real de la evolución de la señal ultrasónica reflejada durante el proceso de curado- maduración de un laminado de resina de poliéster reforzada con fibra de vidrio (PRFV), que es con diferencia el material más ampliamente utilizado en la construcción de cascos de embarcaciones de la náutica de recreo y gran parte de la flota pesquera. Un posterior procesamiento de los datos registrados en continuo durante un período de 15 días, han permitido representar la evolución de la amplitud de la señal o eco de fondo en función del tiempo, obteniéndose de esta forma una curva sigmoide patrón característica del proceso de fabricación que puede utilizarse como indicador cualitativo del grado de curado-maduración del laminado. Simultáneamente a la medición ultrasónica, se han realizado ensayos de dureza Barcol, en probetas fabricadas en series homólogas, observándose una similitud entre las curvas obtenidas por ultrasonidos y las de dureza, donde los valores de amplitud de la señal ultrasónica y los datos de dureza registrados van en aumento según evoluciona el proceso de maduración. Finalmente se ajusta matemáticamente la curva ultrasónica obtenida. Por su versatilidad, su naturaleza no destructiva ni intrusiva del sensor y la posibilidad de utilizar un equipo convencional de ultrasonidos junto a la gran disponibilidad de palpadores comerciales existentes actualmente en el mercado, la metodología propuesta puede facilitar en gran medida la inspección en el proceso de fabricación de embarcaciones.