Influência da orientação das fibras na soldagem de laminados fibras de carbono/PAEK

• Ano de defesa: 2025
• Autor(a) principal: Campos, Carlos Alberto Gonçalves de [UNESP]
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Estadual Paulista (Unesp)
• Palavras-chave em Português: Termoplásticos; Compósitos poliméricos; Fibras de carbono; Soldagem
• Link de acesso: https://hdl.handle.net/11449/317677; https://lattes.cnpq.br/8035512134946649; https://orcid.org/0009-0004-1804-2978

A utilização de compósitos poliméricos em projetos estruturais tem aumentado significativamente nas últimas décadas, conduzindo a avanços nas tecnologias de fabricação, processamento e no desenvolvimento de materiais multifuncionais com maior versatilidade em relação aos materiais convencionais de engenharia. Esses materiais estão atraindo um interesse especial na indústria de petróleo e gás, porém, um dos principais desafios associados à utilização em projetos estruturais relaciona-se à união efetiva na integração de componentes. Nesse cenário, o presente trabalho avaliou a influência da orientação das fibras na soldagem por resistência elétrica de laminados CF/PAEK, nas arquiteturas [0]12, [90]12 e [0/90]6, estabelecendo condições e faixas de parâmetros de soldagem adequadas por meio de técnicas de caracterizações térmicas, mecânicas e morfológicas. As caracterizações térmicas indicaram que o perfil térmico do semipreg é condizente com o descrito na literatura. O grau de cristalinidade do material processado (~18%) não foi impactado pelo resfriamento nas taxas de 5°C/min, 10°C/min e 20°C/min. Os resultados das análises termomecânicas (TMA) evidenciaram a influência da orientação das fibras na variação dimensional dos laminados, com maior deformação observada na arquitetura [0]12. Por outro lado, as análises dinâmico-mecânica (DMA) indicaram um aumento (~13%) no módulo de armazenamento devido a soldagem com malha metálica, enquanto a associação do filme intermediário de PAEK no processo preservou a rigidez próxima à do laminado consolidado. Observou-se ainda que o processo de soldagem não alterou a Tg do material (~155 °C), confirmando a elevada estabilidade térmica do CF/PAEK. Os resultados de Lap Shear (LSS) destacaram a influência da orientação das fibras na resistência ao cisalhamento das amostras soldadas, com a arquitetura [0]12 apresentando maior dispersão nos resultados devido ao efeito de borda mais acentuado ((4,96 ± 2,85) MPa). Os mecanismos de falhas observados nessa condição foram majoritariamente interlaminares. Com a incorporação do filme, a resistência média ao cisalhamento aumentou em 354,2%, enquanto as dispersões diminuíram em 75,4%. Quanto aos mecanismos de falhas, somente a arquitetura [0/90]6 sofreu alteração, passando de interlaminar para predominantemente intralaminar, sendo essa considerada uma falha ideal em processos de união em compósitos. Esses resultados evidenciam a influência da orientação das fibras no processo de soldagem e na qualidade final da união, sugerindo a necessidade de otimização dos parâmetros em função da arquitetura.