Introdução aos materiais compósitos sem mat2005

Ana RicardoAna Ricardo por Cristina Costa

IINTRODUÇÃONTRODUÇÃO AOSAOS MMATERIAISATERIAIS

CCOMPÓSITOSOMPÓSITOS


OIC – Secção de Colagens e Materiais OIC – Secção de Colagens e Materiais CompósitosCompósitos


CONTEÚDOCONTEÚDO

11 Noções Básicas Noções Básicas

22 Classificação dos Materiais e Estruturas Classificação dos Materiais e Estruturas

44 Exemplos de Aplicações – Família AIRBUS A320 Exemplos de Aplicações – Família AIRBUS A320

33 EPI – Equipamento de Protecção Individual EPI – Equipamento de Protecção Individual

55 Vantagens e Desvantagens Vantagens e Desvantagens


1.1. NOÇÕES BÁSICAS NOÇÕES BÁSICAS


A palavra A palavra compósitocompósito está relacionada com a está relacionada com a definição de mistura.definição de mistura.

Mistura resulta da união, Mistura resulta da união, homogénea ou não, de homogénea ou não, de

substâncias diferentes, substâncias diferentes, conservando as suas conservando as suas

propriedades específicas!propriedades específicas!

A + B + ... + N A + B + ... + N = ...= ...


o osso o osso humano...humano...

i.e. i.e. Na Natureza podemos classificar como Na Natureza podemos classificar como materiais compósitos... materiais compósitos...

teia de aranha...teia de aranha...

o tronco das arvores...o tronco das arvores...


O QUE É QUE O QUE É QUE DISTINGUE OS DISTINGUE OS

MATERIAIS MATERIAIS COMPÓSITOS DOS COMPÓSITOS DOS

RESTANTES RESTANTES MATERIAIS?MATERIAIS?

Se todos os materiais resultam da mistura de 2 ou Se todos os materiais resultam da mistura de 2 ou mais componentes...mais componentes...


Material CompósitoMaterial Compósito

Um material compósito define-se Um material compósito define-se como uma combinação como uma combinação

macroscópica de 2 ou mais macroscópica de 2 ou mais materiais, na qual é identificável a materiais, na qual é identificável a

sua interface,sua interface,

ou seja,ou seja,


ADESIVADESIVOO

FIBRAFIBRA


Desde muito cedo que o ser Humano compreendeu Desde muito cedo que o ser Humano compreendeu que podia misturar as matérias paraque podia misturar as matérias paramelhorar as suas propriedadesmelhorar as suas propriedades......e de forma “inocente” concebeu os primeiros e de forma “inocente” concebeu os primeiros Materiais Compósitos industriais,Materiais Compósitos industriais,

ADOBE...ADOBE...

BETÃO BETÃO ARMADO...ARMADO...

MADEIRAS MADEIRAS PRENSADAS...PRENSADAS...


As novas fibras de alta As novas fibras de alta performance, de performance, de CARBONOCARBONO e e

ARAMIDAARAMIDA, surgiram nas décadas de , surgiram nas décadas de 60 e 7060 e 70

Só na década de 40, no pós guerra, é que as fibras Só na década de 40, no pós guerra, é que as fibras de de VIDROVIDRO foram introduzidos na Indústria foram introduzidos na Indústria AeronáuticaAeronáutica

A A AIRBUSAIRBUS introduziu os introduziu os materiais compósitos na materiais compósitos na estrutura primária na estrutura primária na década seguinte década seguinte


A excelente A excelente performanceperformance dos compósitos de fibras dos compósitos de fibras conduziu à sua utilização generalizada, conduziu à sua utilização generalizada, nomeadamente, nas áreas do lazer...nomeadamente, nas áreas do lazer...

pranchas de pranchas de surf...surf...

canas de canas de pesca...pesca...

automóveis..automóveis....


RESUMORESUMO

A.A. Um material compósito é a combinação Um material compósito é a combinação macroscópica de 2 ou mais materiais, cuja macroscópica de 2 ou mais materiais, cuja interface éinterface é identificávelidentificável

B.B. Os materiais são combinados em função das Os materiais são combinados em função das propriedades pretendidas para o produto finalpropriedades pretendidas para o produto final


2.2. CLASSIFICAÇÃO DOS MATERIAIS E CLASSIFICAÇÃO DOS MATERIAIS E

ESTRUTURASESTRUTURAS


FIBRASFIBRAS

Na Indústria Aeronáutica utilizam-se 4 tipos de Na Indústria Aeronáutica utilizam-se 4 tipos de fibras...fibras...

VIDROVIDRO

CARBONOCARBONO

ARAMIDARAMIDAA

QUARTZOQUARTZO


FIBRASFIBRAS

FIBRAS = REFORÇOSFIBRAS = REFORÇOS

Têm como objectivo: Têm como objectivo:

Suportar os esforçosSuportar os esforços


RESINASRESINAS

TERMOPLÁSTICAS TERMOPLÁSTICAS (processo de catálise reversível)(processo de catálise reversível)

As resinas são polímeros orgânicos...As resinas são polímeros orgânicos...

TERMOENDURECÍVEIS TERMOENDURECÍVEIS (processo de catálise (processo de catálise irreversível, dependente da adição de 1 endurecedor)irreversível, dependente da adição de 1 endurecedor)

Em função do tipo de cura (endurecimento) Em função do tipo de cura (endurecimento) podemos distinguir 2 grupos distintos:podemos distinguir 2 grupos distintos:


RESINASRESINAS

Após a mistura da Após a mistura da Resina TermoendurecívelResina Termoendurecível com o com o EndurecedorEndurecedor (ou catalizador) inicia-se um processo (ou catalizador) inicia-se um processo de polimerização exotérmico, ou seja, que liberta de polimerização exotérmico, ou seja, que liberta calor...calor...

MISTURAR MISTURAR SEMPRESEMPRE DE ACORDO COM AS INSTRUÇÕES DO DE ACORDO COM AS INSTRUÇÕES DO FABRICANTE!FABRICANTE!

RESINA + ENDURECEDOR = RESINA + ENDURECEDOR = ADESIVOADESIVO


Os principais tipos de Os principais tipos de Resinas TermoendurecíveisResinas Termoendurecíveis utilizadas na Indústria Aeronáutica são:utilizadas na Indústria Aeronáutica são:

RESINASRESINAS

POLIAMIDAS POLIAMIDAS (estruturais, resistentes a altas (estruturais, resistentes a altas

temperaturas)temperaturas) EPÓXIDAS EPÓXIDAS (Estruturais)(Estruturais)

FENÓLICAS FENÓLICAS (u(utilizadas no IC devido ao seu baixo nível de tilizadas no IC devido ao seu baixo nível de toxicidade e flamabilidade – FAR/JAR 25)toxicidade e flamabilidade – FAR/JAR 25)

POLIÉSTER POLIÉSTER (cura rápida à temperatura ambiente)(cura rápida à temperatura ambiente) EPÓXIDO-FENÓLICAS EPÓXIDO-FENÓLICAS (híbridas)(híbridas)


RESINASRESINAS

ADESIVO = MATRIZADESIVO = MATRIZ

Tem como objectivos: Tem como objectivos:

Garantir a geometria dos componentesGarantir a geometria dos componentes

Transmitir os esforçosTransmitir os esforços

Proteger os ReforçosProteger os Reforços



Existem 2 tipos de estruturas constituídas por Existem 2 tipos de estruturas constituídas por Materiais Compósitos:Materiais Compósitos:

““SANDWICH”SANDWICH” (camadas de materiais distintos)(camadas de materiais distintos)

MONOLÍTICAMONOLÍTICA (apenas tecidos impregnados)(apenas tecidos impregnados)



TECIDOSTECIDOS

MONOLÍTICAMONOLÍTICANINHO DE NINHO DE ABELHAABELHA

““SANDWICH”SANDWICH”

TECIDOSTECIDOS


RESUMORESUMO

A.A. Fibras Fibras

Vidro, Carbono, Aramida e QuartzoVidro, Carbono, Aramida e Quartzo

B.B. Resinas Resinas

TermoplásticasTermoplásticas

TermoendurecíveisTermoendurecíveisEstruturais – Poliamidas e EpóxidasEstruturais – Poliamidas e Epóxidas

Fenólicas ou Epóxido-FenólicasFenólicas ou Epóxido-Fenólicas

PoliésterPoliéster

C.C. Estruturas Estruturas

““Sandwich” e MonolíticaSandwich” e Monolítica


3.3. EPI – EQUIPAMENTO DE PROTECÇÃO EPI – EQUIPAMENTO DE PROTECÇÃO

INDIVIDUALINDIVIDUAL


TAMPÕES DE OUVIDOSTAMPÕES DE OUVIDOS

O ruído diminui a capacidade auditiva O ruído diminui a capacidade auditiva


MÁSCARAMÁSCARA

As partículas das fibras em suspensão no ar As partículas das fibras em suspensão no ar alojam-se nas cavidades pulmonares alojam-se nas cavidades pulmonares


PROTECÇÕES DE BRAÇOS – PROTECÇÕES DE BRAÇOS – “MANGUITOS”“MANGUITOS”

Os solventes secam a pele e quando o contacto é Os solventes secam a pele e quando o contacto é prolongado podem provocar eczemas crónicosprolongado podem provocar eczemas crónicos


LUVAS DE “LATEX”LUVAS DE “LATEX”

As resinas possuem agentes tóxicos que podem As resinas possuem agentes tóxicos que podem provocar lesões cutâneas a longo prazoprovocar lesões cutâneas a longo prazo


ÓCULOSÓCULOS

As poeiras das fibras e os solventes irritam a As poeiras das fibras e os solventes irritam a superfície ocularsuperfície ocular


CALÇADOCALÇADO

Sola resistente a óleos e solventes, com biqueira Sola resistente a óleos e solventes, com biqueira de açode aço


4.4. EXEMPLOS DE APLICAÇÕES – Família AIRBUS EXEMPLOS DE APLICAÇÕES – Família AIRBUS

A320A320


Aproximadamente 15% do peso de um A320-200 é Aproximadamente 15% do peso de um A320-200 é manufacturado em Materiais Compósitos...manufacturado em Materiais Compósitos...

o que representa um total superior a 6 ton!o que representa um total superior a 6 ton!


Flaps - Flaps - InboardInboard e e OutbordOutbord


Portas do Trem Principal e do Trem de Proa...Portas do Trem Principal e do Trem de Proa...


Estabilizador Horizontal e Vertical...Estabilizador Horizontal e Vertical...


Capotagens da Capotagens da FanFan ( (Fan CowlsFan Cowls)...)...


SlatsSlats e e SpoilersSpoilers......


Mantas para Isolamento Térmico e Acústico...Mantas para Isolamento Térmico e Acústico...


Painéis do Chão da Cabine...Painéis do Chão da Cabine...


Condutas de Ar Condicionado...Condutas de Ar Condicionado...


Bagageiras...Bagageiras...


““Nose Radome”...Nose Radome”...


Flap Track FairingsFlap Track Fairings ou “Canoas das Calhas dos ou “Canoas das Calhas dos Flaps”...Flaps”...


GalleysGalleys e outros... e outros...


5.5. VANTAGENS E DESVANTAGENS VANTAGENS E DESVANTAGENS


VANTAGENSVANTAGENS

1.1. Redução de peso face a uma elevada Redução de peso face a uma elevada resistênciaresistência 2.2. Resistência à corrosão Resistência à corrosão

3.3. Construção de formas complexas Construção de formas complexas

4.4. Melhor acabamento superficial Melhor acabamento superficial


DESVANTAGENSDESVANTAGENS

1.1. Custo elevado dos materiais e dos processos Custo elevado dos materiais e dos processos de fabricode fabrico 2.2. Corrosão galvânica das ligas de Alumínio Corrosão galvânica das ligas de Alumínio (Carbono)(Carbono) 3.3. Protecção contra descargas eléctricas Protecção contra descargas eléctricas e e antiestáticasantiestáticas (Aramida, Vidro e Quartzo)(Aramida, Vidro e Quartzo)

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Engineering

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