View
254
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
Materiais Compósitos
Seminário de Materiais de
Construção Mecânica
Componentes
Luiz Matheus Teixeira Rodrigues;
José Luiz Cavalcante;
Jefferson Moura;
José Renato;
Phillype Guerra;
Adalton Vinícius.
Definição
São Materiais Compostos por uma fase
Contínua (Matriz) e uma Dispersa (Reforço)
cujas propriedades são obtidas através de
combinação das propriedades dos
componentes Individuais.
Histórico
A utilização de materiais compósitos remonta à
antiguidade, ao período Neolítico, quando os
tijolos eram fabricados com barro e palha (2500
anos AC), os sarcófagos eram fabricados
com madeira aglomerada (1500 anos AC)
Os arcos eram verdadeiras estruturas
compósitas laminadas, constituídas por
madeira e outros materiais como pele, osso,
chifre e tendões (800 anos AC).
Importância
Devido ao avanço tecnológico acelerado,
principalmente no Século XX, iniciou-se a
procura ,vital, por materiais com combinações
peculiares (incomuns) de propriedades, com o
intuito de suprir essa necessidade.
NECESSIDADE
INDUSTRIAL POR
PROPRIEDADES
INCOMUNS
Materiais
Compósitos
Matriz
Cerâmica
Matriz
Metálica
Matriz
Polimérica
CRIAÇÃO E CARACTERÍSTICAS
DOS COMPÓSITOS
1ª Parte
Criação e Características dos
Compósitos
Quanto a Sua Fase de Reforço, Os compósitos
são classificados de 3 Maneiras.
Em sua fabricação, o reforço pode ser aplicado
de 3 maneiras.
Com Fibras;
Com Partículas;
Ou de Maneira estrutural (Laminados e Sanduiche).
COMPÓSITOS REFORÇADOS
COM FIBRAS
Criação e Características dos Compósitos
Compósito Reforçado com
Fibra
Utilidade e Recomendação
Revestimentos constituídos de resinas de alto
desempenho reforçadas com fibra de Vidro(ou
outras) são especialmente recomendados para
utilização em ambientes químicos muito
agressivos, para trabalho constante em
imersão total, ou para situações que requeiram
resistência mecânica elevada.
Utilidade e Recomendação
É utilizado na proteção de equipamentos novos
ou recuperação de equipamentos com corrosão
severa, substratos de aço carbono, aço inox,
concreto dentre outros.
Maneira de Dispor As Fibras na
Matriz
Comportamento Mecânico
COMPÓSITOS REFORÇADOS
COM PARTÍCULAS
Criação e Características dos Compósitos
Compósitos Reforçados com
Partículas
Característica
Em geral a fase particulada é mais dura e mais rígida que a matriz;
A matriz transfere parte da tensão aplicada às partículas que suportam uma fração da carga.
Aplicação - Concreto
Fase Matriz – Cimento
Fase de Reforço –
Areia + Brita
Também é usado
como Reforço Metralha
(Entulho)
Concreto
Concreto
Concreto
Aplicação - Pykrete
Fase Matriz – Água
Sólida ou Gelo
Fase de Reforço –
Serragem
História do Pykrete
Criado por Geoffrey Pyke.
Gelo Misturado com Serragem na proporção de
14% de Serragem e 86% de Água.
Tendo em Vista o problema de navios que
circulavam no Ártico, propôs a criação de um
Navio (Porta Aviões) de Pykrete, ou seja, De
apenas Agua e Serragem.
Aplicação – Pykrete
Aplicação – Pykrete
COMPÓSITOS REFORÇADOS
COM FOLHAS
Criação e Características dos Compósitos
Compósitos Reforçados com
Folhas
Compósitos Reforçados com
Folhas
Os laminados compósitos são um grupo muito
particular de um conjunto de materiais que se
designam por compósitos, constituídos por uma
matriz que aglomera um reforço.
Os laminados compósitos são em geral
de matriz polimérica reforçada com fibras
longas de alta resistência.
Compósitos Reforçados com
Folhas
Após o Processo de Fabricação, obtém assim
um laminado de excelentes propriedades
mecânicas, sobretudo em relação à baixa
densidade.
Estruturas Sanduiche
Estruturas Sanduiche
Um dos tipos de componentes mais comuns e
eficientes nos materiais compósitos.
A ideia de sanduíche se deve ao fato de que
um tal componente apresenta duas camadas
externas feitas, no caso, em laminados de
materiais compósitos, e um núcleo
normalmente feito com alguma forma de
espuma expansível ou o famoso “honeycomb”,
ou “colméia”.
Estruturas Sanduiche
As camadas externas são responsáveis pela
resistência à tensão e à compressão, enquanto
o núcleo contribui com os esforços de
cisalhamento, a solidez da peça e a
transferência de solicitações mecânicas entre
as camadas externas. Se pode facilmente
perceber que quanto maior o espaçamento
entre as camadas externas, maior será a
resistência da peça à flexão.
Estruturas Sanduiche
Muito Utilizados na Aviação Experimental.
Exemplos:
pás dos rotores de helicópteros;
Superfícies de comando;
Estabilizadores;
Painéis em geral;
Asas.
Estruturas Sanduíche – Aviação
Experimental.
Estruturas Sanduíche –
Automobilismo.
CRIAÇÃO E CARACTERÍSTICAS
DOS COMPÓSITOS
2ª Parte
Criação e Características dos
Compósitos
Quanto a sua fase Matriz, os compósitos são
classificados de 3 Maneiras.
Compósitos de Matrizes Cerâmicas;
Compósitos de Matrizes Poliméricas;
Elastômeros;
Termoplásticas;
Termoendurecíveis.
Compósitos de Matrizes Metálicas.
Compósitos
Matriz
Cerâmica
Matriz
Polimérica Matriz Metálica
Elastômeros Termoplástic
os
Termoendur
ecíveis
COMPÓSITOS DE MATRIZ
CERÂMICA
Criação e Características dos Compósitos
Compósitos de Matriz Cerâmica
São materiais em que sua fase Matriz é
composta por materiais Cerâmicos.
São inerentemente resilientes á oxidação e à
deterioração a temperaturas elevadas. São
fortemente suscetíveis a fratura frágil.
Matrizes Vítreas (Cerâmicas Vítreas) e
Cimentícias.
Compósitos de Matriz Cerâmica
Os Materiais de Reforço Mais comuns são as
Fibras de Carbono e Vidro além de Fibras de
aço e de Polipropileno.
Muito Utilizada na Aeronáutica e na industria
Automobilística, também largamente utilizados
na Construção Civil (Concreto).
Matriz Cerâmica - Aplicações
COMPÓSITOS DE MATRIZ
POLIMÉRICA
Criação e Características dos Compósitos
Compósitos de Matriz
Polimérica
São materiais em que sua fase Matriz é
composta por materiais Poliméricos.
As matrizes poliméricas devem a sua grande
aplicação fundamentalmente à baixa densidade
e à facilidade de processamento.
Suporta qualquer tipo de Reforço (Partícula,
Folha ou Fibra) absorve deformações e são
resistentes a compressão.
MATRIZES ELASTOMÉRICAS
Compósitos de Matriz Polimérica
Matrizes Elastoméricas
São materiais em que sua fase Matriz é
composta por Elastômeros (Borrachas).
Os elastômeros são materiais
macromoleculares que recuperam rapidamente
a sua forma e dimensões iniciais, após cessar a
aplicação de uma tensão;
A principal Propriedade é o comportamento
elástico após deformação em compressão ou
tração, Resiliência.
Matrizes Elastoméricas
Os Materiais de Reforços Mais utilizados são o
Nylon e o Aço principalmente nos pneus de
carro.
Aplicação - Matrizes
Elastoméricas
MATRIZES
TERMOENDURECÍVEIS
Compósitos de Matriz Polimérica
Matrizes Termoendurecíveis
São materiais em que sua fase Matriz é
composta por Materiais Termoendureciveis.
As resinas termoendurecíveis são muito mais
utilizadas como matrizes de laminados
compósitos, sobretudo as resinas de poliester e
de epóxido.
As propriedades mecânicas das resinas variam
consideravelmente com a formulação e com os
aditivos. A resistência à compressão é mais
elevada que à tração.
Matrizes Termoendurecíveis
Exemplos de matrizes Termoendurecíveis são
Resinas de Epoxito, Resinas de Fenol-
Formaldeído, Resinas de Uréia-Formaldeído,
Resinas de Melamina-Formaldeído e
Poli(Imidas).
Materiais de Matrizes Termoendurecíveis são
utilizados em Sistemas de Aquecimento,
Baquelite, Revestimentos de Mobilias, Caixas e
Partes de Materiais Elétricos etc.
Matrizes Termoendurecíveis –
Aplicações - Fiberglass
Obtém-se de uma
adição de uma mistura
formada por um
estireno e um poliéster
com ligações duplas a
Fibra de Vidro.
Matrizes Termoendurecíveis –
Aplicações - Fiberglass
MATRIZES
TERMOPLÁSTICAS
Compósitos de Matriz Polimérica
Matrizes Termoplásticas
São materiais em que sua fase Matriz é
composta por Materiais Termoplásticas.
Principais Matrizes são de Poliamidas,
Policarbonato e Polipropileno e ,geralmente,
estas matrizes são reforçadas com Fibras de
Vidro e fibras de Carbono.
Muito Sensível ao Calor, em contra partida,
pode ser remoldado e reciclado.
Matrizes Termoplásticas
Muito Utilizado na Industria do Automóvel na
produção dos Painéis e também é muito
utilizado na fabricação de maquinas e
Ferramentas e de elementos de maquinas
como polias, engrenagens etc.
Matrizes Termoplásticas -
Aplicações
Matrizes Termoplásticas -
Aplicações
COMPÓSITOS DE MATRIZ
METÁLICA
Criação e Características dos Compósitos
Compósitos de Matriz Metálica
São materiais em que sua fase Matriz é
composta por Materiais Metálicos.
Os principais reforços são de Materiais
Cerâmicos.
Matrizes Leves a base de Alumínio, Magnésio
ou Titânio.
Reforços a base de Alumina, Carboneto de
Silício, Grafite e Boro.
Compósitos de Matriz Metálica
Suporta Altas temperaturas e possui muita
resistência.
Aplicado em Larga escala na Aviação e na
industria automobilística, na produção de
discos de travagem.
Matriz Metálica - Aplicações
Aplicações de Compósitos em
um Avião.
PASSAR VÍDEOS
DUVIDAS???