Modelamiento y calibración de adhesivos viscosos a partir de pruebas de desgarro

Abstract

En la ingeniería de materiales aplicada a los adhesivos, es importante predecir el comportamiento de adhesivos de alto rendimiento como la cinta 3M VHB 4910. El presente proyecto de grado tuvo como objetivo ajustar un modelo mecánico para describir la fuerza crítica de desgarro de esta cinta a partir de ensayos de desgarro a 90°, según la norma ASTM D6862. Se estudió el efecto de la velocidad (24, 90, 160 y 254 mm/min) y el tiempo de envejecimiento de la muestra (4, 28, 168 y 336 horas) sobre la resistencia de la unión. Como modelo para describir el comportamiento de esta cinta se propuso un modelo de Kelvin- Voigt modificado que incorpora la ley de potencia de Ostwald-de Waele para relacionar la fuerza crítica de desgarro con la velocidad, encontrando 3 parámetros clave (K Constante elástica, c Índice de consistencia y n Índice de comportamiento de flujo) cuya calibración permitió ajustar el modelo a los datos experimentales. La calibración se llevó a cabo en Matlab mediante un proceso de dos etapas, la primera calculó la constante elástica global, mientras que en la segunda parte se ajustaron los parámetros viscosos c y n para cada tiempo de envejecimiento y velocidad usando el algoritmo Levengerg-Marquadt. Los resultados de la calibración permitieron ilustrar como el modelo de Kelvin-Voigt modificado se ajusta a los datos experimentales. Se determinó que el adhesivo tiene un comportamiento pseudoplástico debido a que el parámetro n resultó menor a 1. El índice de consistencia c revela un incremento de la resistencia del adhesivo hasta alcanzar su valor máximo en 168 horas, para luego mostrar un ligero descenso por degradación del material. Se concluye que el modelo de Kelvin-Voigt modificado es apropiado para predecir la fuerza de desgarro de la cinta VHB 4910 bajo las condiciones estudiadas.