Comportamiento a Largo Plazo del Polipropileno Isotáctico Moldeado por Inyección en Presencia de Líneas de Soldadura para Grados sin Carga y Reforzados con Fibra de Vidrio
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Aunque estudios previos han abordado diversos aspectos de los fenómenos de las líneas de soldadura [1-3], se necesita más investigación para predecir el comportamiento a largo plazo, incluyendo las respuestas a fluencia (creep) y fatiga [4-5] de las mismas. La presente investigación examina las propiedades térmicas y estructurales del polipropileno isotáctico (iPP) sin carga y con 40% de fibra de vidrio en probetas estándar de tracción configuradas para la formación de líneas de soldadura frontales. El estudio experimental incluye ensayos a corto plazo para estudiar la cinética de fluencia a diversas velocidades de deformación (10⁻² a 10⁻⁶ s⁻¹) y temperaturas (-20°C, 23°C y 80°C). El comportamiento a largo plazo se evalúa mediante pruebas de fluencia hasta rotura y fatiga cíclica, así como mediante el análisis del crecimiento de grietas con probetas CT obtenidas de placas moldeadas por inyección. La identificación del tipo de mecanismo de fallo (plasticidad o crecimiento de grietas) permite modelar la deformación utilizando la relación de Eyring [6], que se demuestra válida para las muestras con líneas de soldadura. Este enfoque permite predecir los tiempos a fallo bajo tensión cíclica basándose únicamente en pruebas de fluencia hasta rotura, con un margen de error menor a factores de 3-4 entre diferentes temperaturas. Cuando el mecanismo de crecimiento de grietas se torna frágil, como se observa en el polipropileno sin carga a altas temperaturas, los resultados coinciden con los obtenidos en las pruebas CT, lo que permite hacer predicciones fiables del tiempo a fallo bajo tensión constante, incluso para materiales con líneas de soldadura, considerando los defectos iniciales, bajo los principios de mecánica de fractura elástica lineal (MFEL). Finalmente, los ensayos de tracción controlados por la velocidad de tensión ofrecen información sobre el comportamiento a corto y largo plazo, especialmente para los grados de iPP con mecanismos de fallo por plasticidad. Así, los modelos analíticos [7] permiten predecir con precisión el tiempo a fallo en la fluencia a rotura de materiales con líneas de soldadura.