Compósitos

Teoria Completa

E aí, tudo bem?

Neste capítulo vamos aprender sobre o que são os materiais compósitos. Materiais que venho para aliar o que há de melhor nos materiais existentes em um só.

Para entender porque da gama de aplicações bora entender o que são estes materiais?

Classificações dos materiais compósitos

São materiais que consistem de dois elementos: a matriz e o agente de reforço. O principal objetivo é o de aperfeiçoar as propriedades da matriz com propriedades complementares.

E porque é importante um material de engenharia como o compósitos, vamos refletir?

Os materiais cerâmicos resistem ao calor e os materiais poliméricos não; os materiais poliméricos apresentam uma elevada deformação plástica ao contrário do que ocorre nos metais. Então com isso surge a necessidade da união dessas diferentes propriedades em um material novo.

E qual é a composição de um material compósito?

São materiais heterogêneos multifásicos. Neles apresenta um dos componentes descontínuos, que provê a principal resistência ao esforço (componente estrutural), e o outro contínuo é o meio de transferência deste esforço (componente matricial).

Vocês sabiam que o osso que compõe nosso corpo pode ser considerado um material compósito? É um compósito natural composto por cartilagem, músculos, tendões, fibras elásticas dentro de uma estrutura sólida.

Fibras

As fibras são utilizadas como reforços e podem ser utilizadas fibras de: plástico, carbono, vidro, cerâmicas e metais. Estes suportam cargas aplicadas ao material e proporcionam resistência e rigidez.

As propriedades dos compósitos dependem:

  • Concentração, tamanho, forma, distribuição e orientação das fibras
  • As fibras podem ser unidirecionais a) continuas, b) aleatórias ou c) tecidas unidirecionais ortogonalmente.

    As principais fibras sintéticas para reforços de compósitos poliméricos usualmente utilizados são: Fibras de vidro (maior utilização e menor custo), fibras de aramida (mais conhecida como kevlar), fibras de carbono (elevada resistência mecânica e baixa densidade).

    A maioria das fibras empregadas em compósitos de elevado desempenho, consistem de centenas de monofilamentos, cada filamento apresenta diâmetros entre 5 e 25 micrômetros.

    Matriz

    As matrizes poliméricas são utilizadas para moldar os compósitos de matriz polimérica do tipo termoplástica ou termorrígida

  • Matrizes termoplástica: são muito comum o uso de polipropileno (PP), polietileno (PE) e entre outros. Como o próprio nome diz, termoplástico pois amolecem com o aumento da temperatura, facilitando a moldagem.
  • Matrizes termorrígidas: neste caso como eles são “termo” “rígidos” ou seja, não amolecem a temperaturas elevadas, pois formam ligações cruzadas (ligações tão emaranhadas que se tornam fortes), sendo difícil de fundi-las. Como o caso de poliéster, poliuretano, epóxi e etc.
  • As matrizes poliméricas apresentam baixa resistência e baixo ponto de fusão, já as matrizes metálicas apresentam maior resistência e elevado ponto de fusão, porém mais pesadas. As matrizes cerâmicas quando necessário resistir a altas temperaturas, perdendo a tenacidade.

    Processamento dos compósitos

    Para produzirmos essas belezinhas de materiais, temos algumas das técnicas que serão vistas a seguir. Partiu???????

  • Moldagem por injeção de resina: como dito se baseia na injeção ou seja na introdução da resina em um molde, esse processo é uma belezinha para obter geometrias complexas e apresenta uma elevada produção. Exemplo: isoladores e transformador de tensão.
  • Filamento contínuo: este processo é ideal pra fazer uma peça oca, quer entender como? Fibras continuas são posicionadas de modo a aderir em um “molde cilíndrico “(mandril), esses fios podem ser individuais ou em grande quantidade. Para compor o compósito essas fibras são mergulhadas em resinas antes de serem posicionadas no mandril.
  • Prensagem a quente: sabe aquele dog prensado do tiozinho que vende na pós balada? Massa, salsicha e uma chapa quente pra prensar, que delicia hein? O mesmo pode ser feito com o compósito. A resina e as fibras são adicionadas manualmente em uma prensa quente e prensados e as fibras são distanciadas por espaçadores. Assim é obtida peças densas, para aplicação em isolantes elétricos, geradores e etc.
  • BMC (Bulk Mold Compound): são compostos moldados a granel, união de resina, fibras e cargas minerais e prensados a quente. Os produtos obtidos por esse processo são polidas e brilhantes, um xuxu.
  • Spray up: processo rapidao, que consiste em uma espécie de compressor a jato que pica as fibras com resinas e ejeta sobre um molde. E sabe o que é mais legal neste processo? É utilizado pra produzir aquela piscina marota dos nossos verões 40°C.

Expandir

Exercício Resolvido #1

Elaboração própria

Em relação aos materiais compósitos, pode-se afirmar:

  1. Um material compósito é considerado um material multifásico que é projetado para combinar as propriedades das fases que o constituem
  2. As propriedades mecânicas dos compósitos dependem muito das propriedades das matrizes.
  3. Não são influenciadas pelos comprimentos das fibras que o compõem.
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Passo 1

O material é considerado multifásico pois envolve: matriz + fibras

Passo 2

A segunda afirmação está incorreta, pois as propriedades mecânicas dependem das fibras empregadas.

Passo 3

O volume e comprimento das fibras influenciam nas propriedades dos materiais compósitos.

Resposta

Alternativa I

Exercício Resolvido #2

Elaboração própria

Em relação aos materiais compósitos, pode-se afirmar:

  1. As fibras favorecem para o aumento da resistência e um enrijecimento do material.
  2. Os materiais constituintes são quimicamente iguais com interfaces definidas
  3. Apenas matrizes cerâmicas e poliméricas podem ser utilizadas para a produção do material compósito.

Apenas:

  1. I e III
  2. I
  3. I, II e III
  4. I e II
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Passo 1

As fibras tem a função de conferir resistência ao material

Passo 2

Os materiais constituintes são quimicamente iguais com interfaces definidas essa afirmação é incorreta pois os materiais constituintes são quimicamente diferentes.

Passo 3

Apenas matrizes cerâmicas e poliméricas podem ser utilizadas para a produção do material compósito. Essa opção está incorreta pois outras matrizes também podem ser utilizadas: cerâmicas, poliméricas, metálicas, carbono e cimenticia.

Resposta

Alternativa B

Exercício Resolvido #3

https://www.passeidireto.com/arquivo/66321963/ciencia-dos-materiais

Em relação as matrizes plásticas, pode-se afirmar:

  1. Classificadas em termorrígidas e termoplásticas
  2. A principal desvantagem do uso de uma matriz polimérica é a baixa densidade
  3. Apresenta resistência a temperaturas elevadas

Apenas:

  1. I e III
  2. I e II
  3. I, II e III
  4. I
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Passo 1

As matrizes poliméricas podem ser classificadas como termorrígidas e termoplásticas

Passo 2

A baixa densidade dos materiais poliméricos é considerada uma vantagem para as aplicações em que são usadas estes materiais, como por exemplo: ciclismo, automobilismo entre outros.

Passo 3

Apresenta baixa resistência a altas temperaturas

Resposta

Alternativa D

Exercício Resolvido #4

https://www.passeidireto.com/arquivo/66321963/ciencia-dos-materiais

Em relação as matrizes plásticas, pode-se afirmar:

  1. Classificadas em termorrígidas e termoplásticas
  2. A principal desvantagem do uso de uma matriz polimérica é a baixa densidade
  3. Apresenta resistência a temperaturas elevadas

Apenas:

  1. I e III
  2. I e II
  3. I, II e III
  4. I
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Passo 1

Primeira alternativa está correta.

Passo 2

A baixa densidade dos materiais poliméricos é considerada uma vantagem para as aplicações em que são usadas estes materiais, como por exemplo: ciclismo, automobilismo entre outros.

Passo 3

Apresenta baixa resistência a altas temperaturas

Resposta

Alternativa D

Exercício Resolvido #5

Elaboração própria

Sobre a moldagem por injeção, verifique a alternativa INCORRETA:

  1. Pode-se obter peça com geometrias complexas
  2. Baixa produtividade devido a peças grandes obtidas neste processo
  3. Processo que não requer mão de obra qualificada
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Passo 1

A moldagem por injeção é ideal para a obtenção de geometrias complexas

Passo 2

Esse processo favorece uma elevada produção devido ao fato de ser um método fácil.

Passo 3

Processo simples que não requer especialistas.

Resposta

Alternativa II

Exercício Resolvido #6

Elaboração própria

Sobre o Filamento contínuo, verifique a alternativa INCORRETA:

  1. Pode-se obter peça sólidas com boa qualidade superficial
  2. Pode-se obter produtos ocos
  3. No processo utiliza-se um mandril e fibras “resinadas”
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Passo 1

O processo de filamento contínuo fornece como produto apenas peças ocas

Passo 2

Ideal para a obtenção de peças vazadas

Passo 3

Alternativa correta, utiliza-se um mandril onde é posicionado fibras pré mergulhadas em resinas.

Resposta

Alternativa I

Exercício Resolvido #7

Elaboração própria

Sobre a prensagem a quente, verifique a alternativa correta:

  1. É adicionada a resina e a fibra de maneira mecânica
  2. Pode-se obter peça densas
  3. Não é necessário espaçadores para o distanciamento das fibras
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Passo 1

A resina e a fibra são adicionadas manualmente na prensa

Passo 2

A partir do processo de prensagem a quente é possível obter peças densas/sólidas.

Passo 3

São adicionados espaçadores para o distanciamento das fibras

Resposta

Alternativa II

Exercício Resolvido #8

Elaboração própria

Sobre o processo Spray up, verifique a alternativa incorreta:

  1. Utiliza-se compressor que ejeta a resina e a fibra simultaneamente em um molde
  2. Pode-se obter peças grandes como piscina, caixa d’água e entre outros
  3. Processo que demanda tempo de operação
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Passo 1

O processo Spray up utiliza-se de um compressor e deposita o material em um molde.

Passo 2

O processo Spray up é indicado para a obtenção de peças grandes

Passo 3

Processo rápido, não requer não de obra qualificada

Resposta

Alternativa III

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