materiais compósitos.pdf

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???