Caracterização mecânica de Poliamida6 reforçada com fibra de vidro

• Ano de defesa: 2020
• Autor(a) principal: Alvaro Yukio Kubo Junior
• Orientador(a): Carlos Antonio Reis Pereira Baptista
• Banca de defesa: Clodoaldo Saron, Marcelo Augusto Santos Torres
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade de São Paulo
• Programa de Pós-Graduação: Engenharia de Materiais
• País: BR
• Link de acesso: https://doi.org/10.11606/D.97.2020.tde-05082021-164119

A indústria automotiva está vivendo uma nova era com os veículos elétricos, estes oriundos de um forte apelo ambiental. No entanto, tais veículos carregam grandes quantidades de bateria para que possam entregar uma autonomia minimamente próxima aos veículos atuais à combustão, por isso, o apelo por redução de massa nos veículos nunca foi tão forte. Um material com potencial de alta resistência alinhada com uma baixíssima densidade são os materiais compósitos, principalmente os poliméricos reforçados com fibra. Alinhando em primeiro lugar o custo benefício e facilidade de obtenção encontra-se a Poliamida 6 reforçada com fibra de vidro, este material foi até um dos primeiros materiais desenvolvidos em sua categoria. Uma amostra de Poliamida 6 em barra foi cedida para o estudo, fabricado por extrusão com 30% de fibra de vidro. Fomentando o estudo deste material para aplicações estruturais na indústria automotiva, buscou-se a caracterização do material de forma que questionamentos sobre os materiais compósitos fossem respondidos, para isso foram definidos ensaios diferenciados para tratar diversas propriedades relevantes para a aplicação. A obtenção do módulo de elasticidade e coeficiente de Poisson foram obtidos à partir de excitação por impulso. Dando uma ideia da anisotropia do material e para compreender as questões de matriz e fibra, como também questões como os mecanismos de fratura do material foram analisadas regiões de fratura frágil via Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV). Para a análise da resistência à tração foi utilizado o ensaio de flexão, com a obtenção dos módulos de ruptura e elasticidade, que foram confrontados com os valores encontrados experimentalmente e outras análises foram realizadas com os dados da fornecedora. Por último mas não menos importante, foi realizado um ensaio de tenacidade à fratura, este ensaio pouco estudado nesta categoria de materiais, principalmente utilizando corpos de prova compactos. Estes dados são muito importantes para materiais estruturais, à partir deste ensaio uma discussão sobre a importância da resistência alinhada com uma propriedade de prevenir falhas catastróficas foi levantada. Indo além, uma análise da relação desta propriedade com a mudança da espessura. A partir do trabalho algumas conclusões foram levantadas, como pela diferença ser baixa entre as propriedades com relação à direção da mesma, para um material compósito extrudado com 30% de fibra de forma aleatória, pode se simplificar o desenvolvimento para a aplicação deste material, tratando-o como homogêneo, lembrando que haverá um erro mínimo que será absorvido nos fatores de segurança adotados. O maior mecanismo de falha foi à partir e por meio da fase matriz, com a presença de camadas na fratura e poros. Em segundo foi o rompimento das fibras e depois sua retração. Os valores de módulo de ruptura demonstraram alta confiabilidade por meio da análise do módulo de Weibull, o que reforça a ideia da possibilidade de se simplificar o desenvolvimento do material (homogêneo), pois os corpos de prova eram de diferentes regiões da barra e apresentaram mesma propriedade. A geometria da peça deve ser um papel fundamental no desenvolvimento de materiais compósitos.