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Compósitos com fibras continuas, Trabalhos de Processamento de Materiais

Análise qualitativa de compósitos processados via moldagem por compressão

Tipologia: Trabalhos

2019

Compartilhado em 28/08/2019

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UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA, UNESP
FACULDADE DE ENGENHARIA DE GUARATINGUETÁ
DEPARTAMENTO DE MATERIAIS E TECNOLOGIA
Segundo relatório da disciplina de “Processamento de Compósitos”:
Processamento de compósitos com fibras contínuas em um forno.
Professor: Dr. Edson Cocchieri Botelho
Técnico: Jonas Frank
Alunos: Ana Karoline Reis
Bruna Cesar Campos Sena Silva
Carlos Eduardo Moraes
Pedro Barbosa Fernandes
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UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA, UNESP

FACULDADE DE ENGENHARIA DE GUARATINGUETÁ

DEPARTAMENTO DE MATERIAIS E TECNOLOGIA

Segundo relatório da disciplina de “ Processamento de Compósitos”:

Processamento de compósitos com fibras contínuas em um forno.

Professor: Dr. Edson Cocchieri Botelho

Técnico: Jonas Frank

Alunos: Ana Karoline Reis

Bruna Cesar Campos Sena Silva

Carlos Eduardo Moraes

Pedro Barbosa Fernandes

GUARATINGUETÁ - SP

  1. Introdução 1.1 Compósitos A cada ano, desde 1960, a aplicação de materiais compósitos estruturais vem ganhando destaque nas indústrias, especialmente aqueles com função estrutural, quando comparados aos materiais metálicos tradicionalmente usados. Os compósitos são materiais que apresentam as propriedades de dois ou mais materiais, simultaneamente, proporcionando do contato dos componentes uma interface. Esse princípio de “ação combinada”, denominado sinergia, permite a obtenção de um material com a junção das propriedades de uma matriz e um reforço, os quais de maneira isolada não possuiriam [1-2]. Os compósitos reforçados por fibras podem ser classificados de acordo com o comprimento da fibra, podendo estas serem descontínuas ou contínuas. Essa subclassificação tem significativa importância, uma vez que quando uma tensão é aplicada no conjunto, a ligação fibra-matriz rompe na extremidade da fibra. Cada arquitetura e fração volumétrica das fibras do compósito resultará em um material de propriedades diferentes. A escolha da configuração mais adequada dependerá da aplicação do material e do método de fabricação. Para aplicações estruturais é recomendado o uso das fibras contínuas, por apresentarem maior área superficial, proporcionando maior adesão com a matriz e maior eficiência na transferência de solicitações mecânicas entre matriz e reforço [3].

1.2 Fibras de Carbono e Resina Epóxi Fibras de carbono normalmente são empregadas em compósitos com aplicações que requerem elevadas propriedades mecânicas, bem como alta resistência mecânica e alto módulo de elasticidade associadas a uma baixa massa específica. Isto é, materiais compósitos de matriz polimérica reforçada com fibras de carbono, também chamados do inglês de CFRP, apresentam os valores mais elevados de resistência mecânica específica e módulo de elasticidade dentre os materiais de mercado. As matrizes

  • Estufa;
  • Capela; 2.2. Métodos Inicialmente cortou-se 5 camadas de tecidos da Fibra de Carbono, da maneira mais uniforme possível. Após o corte, pesou-se as mesmas e calculou-se seu volume total através da equação (1) abaixo:

Figura SEQ Figura * ARABIC 1. Camadas do tecido de fibra de carbono

Fonte: Autores Feito isso, com o volume da fibra previamente obtido, calculou-se a massa de Resina Epóxi, partindo-se do fato de que o preparo desse compósito deve apresentar as mesmas porcentagens volumétricas de Fibra e de Resina, isto é, 50% de Resina e 50% de Fibra. Logo, o será o mesmo que o calculado anteriormente. Calculou-se, portanto, a massa de resina utilizando a equação (2) abaixo, considerando um acréscimo de 20% em massa para possíveis perdas.

Com a massa de resina obtida, calculou-se a massa de endurecedor, sendo que sua porcentagem na matriz deve ser de 35%. Utilizou-se a equação (3) abaixo:

Figura SEQ Figura * ARABIC 2. Resina Epóxi e endurecedor utilizados na laminação do compósito.

Fonte: Autores Além das etapas apresentadas acima, higienizou-se também com acetona os moldes de vidro e após a secagem dos mesmos adicionou-se homogeneamente três camadas consecutivas de desmoldante sobre os moldes. Após esse processo, depositou-se sobre uma das placas de vidro o Molde de Silicone e iniciou-se a laminação das camadas de Fibra de Carbono, envolvendo-se as 5 camadas de Fibra com 4 camadas da mistura de Endurecedor com a Resina Epóxi, isto é, a cada camada de Fibra espalhou-se uma parcela da Mistura e assim por diante, ao terminar este processo, acoplou-se a outra placa de vidro sobre o molde de Silicone, unindo-as com prendedores para papel.

Figura SEQ Figura * ARABIC 3. Laminação do compósito.

Fonte: Autores Após a laminação do compósito utilizando o molde de silicone e as placas de vidro, levou-se o material ao forno por 2 horas e depois realizou-se o desmolde do Compósito.

Figura SEQ Figura * ARABIC 4. Compósito final

Fonte: Autores

SMITH, B. W.; Fractography for Continuous Fiber Composites. In: Americam Society For Metals International. Composites. Metals Park: ASM International, p. 786-793, 1993.

Para avaliar algumas propriedades mecânicas fundamentais desses materiais são recomendados ensaios de caracterização mecânica podendo avaliar sua resistência ao cisalhamento interlaminar, à compressão e à tração transversal, onde as propriedades mecânicas da matriz exercem maior influência sobre o compósito.

  1. Conclusões
  2. Referências

[1] PARDINI, L. C.; NETO, F. L., Compósitos Estruturais ; Edgar Blücher, Edgard Blücher, 309 f., 1 ed. 2006. [2] REZENDE, M.C., COSTA, M.L., BOTELHO, E.C. Compósitos Estruturais Tecnologia e Prática. Editora ArtLiber, São Paulo, 2011. [3] CALLISTER, W. D. J.; RETHWISCH, D. G. Fundamentos da Ciência e Engenharia de Materiais: Uma Abordagem Integrada. 4a ed. Rio de Janeiro: LTC, 2014. [4] WALSH, C. et al. Carbon Fibers, Volume 21, Composites Handbook ASM International , 2001. [5] MAZUMDAR, S. Composites Manufacturing – Materials, Product and Process Engineering CRC Press , 2002.