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IEFP - Compósitos - Introdução - Fernando Oliveira nº2 PTC002 ©

1


2

Índice

2

Objetivo

3

Resumo

4

1. Introdução teórica

5

2. Caracterização do material utilizado

17

3. Caracterização do equipamento utilizado no processo de

laminação a vácuo

21

3.1. Caracterização do equipamento utilizado no processo de

maquinação/reparação

22

4. Caracterização do equipamento de segurança utilizado

24

5. Procedimento Experimental

25

6. Análise e discussão de resultados

37

Conclusão

40

Bibliografia

41


3

Este trabalho tem como principal objetivo, relatar e analisar todo o

processo de produção de uma peça em fibra de carbono, utilizando um molde

previamente selecionado.


4

O molde foi limpo com cetona, para retirar contaminantes como óleo, pó,

entre outros…Foram aplicadas 3 camadas de desmoldante, com 30 minutos de

espera entre cada uma delas. Posteriormente foram drapadas 3 camadas de

fibra de carbono sendo a 1ª a 0º, a 2ª a 45º e a 3ª a 0º novamente. De seguida

foi aplicado o filme desmoldante e o tecido de drenagem. Foi feito o seu

ensacamento, utilizando saco de vácuo, mástique e uma válvula conectora,

sendo depois posta na estufa, em vácuo e a 125º durante 45 minutos. Depois

de desmoldada, e retificada a peça, fez-se a mistura da resina e executou-se

um pequeno processo de reparação.


5

1. Introdução teórica

Nas últimas décadas, os materiais compósitos têm vindo a revelar-se

como um dos grupos de materiais tecnológicos mais interessantes e dinâmicos.

As razões da sua crescente utilização estão ligadas às suas propriedades e

características, tais como o seu baixo peso, elevada resistência e rigidez. Entre

as desvantagens na sua utilização podemos citar o seu elevado custo de

produção e a necessidade de proteção específica dos trabalhadores, para além

de potenciais custos associados à sua reciclagem. Embora o desenvolvimento

destes materiais tenha sido efetuado pelas indústrias de defesa e aeroespacial,

assiste-se recentemente ao alargamento do uso destes materiais noutras áreas

como a aeronáutica, náutica ou automóvel.

Os materiais compósitos são definidos por integrarem pelo menos dois

constituintes: uma matriz e um reforço. Estes dois componentes entreajudam-

se uma vez que a matriz assume a função de garantir a estabilidade

dimensional e química do compósito, conferindo-lhe a forma e protegendo as

fibras de reforço das condições ambientais. Por sua vez, o material de reforço,

garante a estabilidade das propriedades mecânicas tais como a rigidez ou a

resistência a esforços dos mais diversos níveis.

Fig.1 - Organigrama com os vários tipos de materiais compósitos existentes.

Tipos de materiais compósitos

Compósitos

Partículas

Compósitos

de Fibras

Compósitos

Laminares

Compósitos

Naturais

Betão

Asfalto

Cermet

Fibras de

carbono,

kevlar, vidro,

etc.

Matriz Epóxy,

poliéster,

PEEK, etc.

Contraplacado

Laminados de

fibras e resina

Sandwich

Madeira


6

No caso dos compósitos reforçados com fibras, importa referir que

existem 3 tipos de matriz: Matriz Polimérica, Matriz cerâmica e Matriz

Metálica. Por sua vez existem inúmeros tipos de reforço, tais como a Fibra de

vidro, a fibra de carbono, a Aramida, etc.

1.1 Os Reforços

Os reforços podem ser de diversos tipos, no entanto os mais comuns

são as fibras de carbono, as fibras de aramida (ou Kevlar) e as fibras de vidro.

Os produtos básicos destes são filamentos contínuos, reunidos em feixes que

somam milhares desses filamentos (especifica-se como 1k, 3k, 6k, 12k, etc. um

feixe de mil, três mil, seis mil, etc. filamentos). Os filamentos podem ou não

estar alinhados ou torcidos (girando em torno deles mesmos como as roscas

de um parafuso), e podem posteriormente, através de tradicionais tecnologias

têxteis, ser usados como matéria-prima para a produção de tecidos. Estes

tecidos, por sua vez, podem ser feitos segundo diversos padrões e tramas

diferentes.

1.1.1 Fibra de carbono

A fibra de carbono é sem dúvida a mais famosa e a mais cobiçada. De

coloração grafite escura, uma das suas propriedades mais negativas, no

entanto, é seu alto custo. O metro quadrado de um tecido “plain” de fibra de

carbono de qualidade aeroespacial pode custar mais de €170, o que

frequentemente limita seu emprego a componentes de extrema solicitação

mecânica. Além disso, as fibras de carbono são produzidas segundo

especificações diversas, sendo que somente as mais resistentes (e caras) têm

propriedades adequadas ao uso aeroespacial.

A sua principal vantagem é, a altíssima resistência às solicitações de

tensão, podendo superar em mais de 5 vezes (proporcionalmente ao peso) a

resistência do melhor aço. Em outros termos, se um cabo de aço que pesa 1 kg

pode suportar um peso de 1 tonelada, um feixe de fibra de carbono com uma


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quantidade de filamentos tal que o feixe também pese 1 kg, poderá suportar

até 5 toneladas.

No entanto, apesar disso, a fibra de carbono possui algumas

desvantagens em relação às outras fibras e aos metais em especial. O seu

módulo de elasticidade é muito pequeno. Em outros termos, ao pendurar 1

tonelada em um cabo de aço, o cabo de aço esticará um pouco. Solicitando da

fibra de carbono o mesmo trabalho, esta esticará bem menos. Assim se

queremos que haja um pouco de flexibilidade (por exemplo, para que uma asa

possa absorver rajadas de vento verticais), então a extensão do uso da fibra de

carbono em sua estrutura deve ser bem planeada.

Além disso, componentes feitos em fibra de carbono são frágeis em

qualquer tipo de solicitação que não seja o de tensão. O que, mais uma vez,

limita significativamente o seu uso.

Fig.2 - Manta de fibra de Carbono.

1.2 A matriz

A matriz é o material no qual as fibras são “mergulhadas”. As matrizes

podem ser subdivididas em 3 grandes grupos. O primeiro e mais comum é o

das resinas termoendurantes, o segundo são os termoplásticos e, por fim, as

matrizes metálicas. Cada grupo tem propriedades típicas distintas que

apresentam vantagens e desvantagens.


8

Entre as matrizes termoendurantes, as mais comuns são as resinas

poliéster e as resinas epoxy. São fornecidas em duas partes: a resina

propriamente dita, e o endurecedor ou catalisador. A reação entre os dois

provoca uma cascata de reações químicas que, com o aumento na

temperatura da resina, leva a seu endurecimento e cristalização.

O processo não é reversível, no sentido de que, aumentando novamente

a temperatura do material endurecido, não se obtém um líquido que pode

novamente ser endurecido, como é o caso com os termoplásticos. Esses

últimos por sua vez são mais ou menos o mesmo material do qual são feitos o

painel do seu carro, ou uma infinidade de cadeiras e mesas em bares

espalhados pelo mundo.

É o bom e velho plástico, que sob alta temperatura derrete e se torna um

líquido de baixa viscosidade que pode novamente ser moldado em outra forma,

sem perder suas propriedades. As resinas termoendurentes normalmente são

mais duras e frágeis, ao passo que os termoplásticos são mais flexíveis e

resistentes, embora mais pesados.

1.2.1 Resinas epoxy

As resinas epoxy são de tipo termoendurante, e têm propriedades

mecânicas muito interessantes, passam por um processo químico no processo

de endurecimento e, apesar de não deixarem de ser tóxicas até certo grau, são

significativamente mais toleráveis que as resinas poliéster. E bem mais caras

também.

A mistura entre a resina e o catalizador deve ser feita segundo uma

medida precisa. Diferentemente das resinas poliéster, a função do endurecedor

não é simplesmente a de acelerar um processo que já ocorre na resina

naturalmente, mas as moléculas que o compõem ligam-se às moléculas da

resina, e por isso a mistura deve ser precisa, para que não “sobrem” muitas

moléculas e assim se prejudique a qualidade do material obtido.

O processo de cura, isto é, o endurecimento, também pode se dar de

duas formas, dependendo do processo de fabricação e/ou das especificações


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próprias da resina epoxy utilizada. Pode ocorrer sob temperatura ambiente, ou

então em uma estufa ou forno.

Na grande maioria das composições epoxy, o próprio processo químico

de ligação entre as moléculas do endurecedor com as da resina leva ao

aumento de temperatura que culmina com a cura ou endurecimento do

material. Em outros casos, esse aumento de temperatura deve ser fornecido de

fora, para que as reações químicas em questão aconteçam. A escolha do tipo

de material e do processo a ser usado cabe ao fabricante do componente, que

deverá decidir segundo critérios económicos e de produtibilidade.

1.3 Métodos de produção

Assim como são vários os materiais e as combinações possíveis entre

eles, são vários os métodos de fabricação possíveis para cada componente, e

provavelmente esse é o item mais delicado no que diz respeito à certificação

de um componente feito com materiais compostos.

O processo elementar consiste em banhar as fibras com a matriz,

segundo uma determinada proporção. A matriz infiltra-se entre os filamentos,

colando-os e mantendo-os no lugar, determinando assim a forma da peça

enquanto as fibras determinam sua resistência. Entre os métodos mais

utilizados estão: a laminação manual, a laminação a vácuo, a injecção ou

métodos automatizados.

1.4 Laminação manual

A laminação manual é sem dúvida o mais comum e difundido método de

fabricação de componentes em materiais compostos. No entanto, exceto no

caso da aviação experimental é muito pouco usado na indústria aeroespacial.

Consiste basicamente em banhar as fibras com a matriz sobre um molde,

camada por camada, retirando o excesso de resina com uma espátula e um

rolo, que ajuda também a evitar a formação de bolhas de ar que prejudicam

significativamente as propriedades mecânicas de um determinado componente.


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Com um pouco de experiência, se pode obter peças de qualidade razoável,

curadas numa autoclave ou num forno, ou ainda à temperatura ambiente.

1.5 Laminação a vácuo

Também conhecido com a expressão em inglês “vacuum bagging“, a

laminação a vácuo é um refinamento, um aprimoramento do processo de

laminação manual. Tudo acontece como em uma laminação manual normal.

No entanto, a peça a ser produzida é selada dentro de uma bolsa plástica que

por sua vez é conectada através de tubos, mangueiras e válvulas, a uma

bomba de vácuo.

Uma vez acionado o vácuo, o ar é retirado de dentro da bolsa dentro da

qual está contido o laminado, criando uma pressão no interior maior que a

pressão atmosférica normal. Isso ajuda a compactar a peça, minimizar as

bolhas de ar e, através de filmes absorventes, remover o excesso de resina.

A cura pode ser feita em temperatura ambiente ou num forno /autoclave.

O resultado final são peças de muito boa qualidade. A laminação a vácuo é

amplamente usada pela indústria aeronáutica, no caso da produção de

aeronaves experimentais e ultraleves, mas também no caso de componentes

menos solicitados na grande indústria. Combinada com uma cura em autoclave

é possível obter componentes de altíssima qualidade.

1.6 Cura e autoclave

A cura é o processo, geralmente associado às resinas termoendurentes,

de solidificação da peça. No entanto, em geral, vale também para os outros

tipos de matrizes.

Uma cura à temperatura ambiente quer dizer que após algum tipo de

laminação, a peça é deixada ao ar, enquanto as reações químicas ou o

arrefecimento da matriz ocorre. O tempo de cura varia de acordo com o tipo de

matriz utilizado (alguns minutos para as resinas poliéster, até alguns dias para

as resinas epoxy).


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A cura a alta temperatura, pode ser opcional ou necessária (para

alguns tipos de resina) e ocorre quando usamos um forno, estufa, ou

preferencialmente uma autoclave.

No caso do forno ou da estufa, a peça laminada (manualmente ou a

vácuo), é colocada dentro de um forno onde um cuidadoso controlo da

temperatura permite a otimização da cura, produzindo peças que tenham uma

melhor resistência a temperaturas mais elevadas.

A autoclave é, no entanto, o que há de mais sofisticado. O equipamento

em questão combina pressão e alta temperatura. Assim como no forno, a peça

é submetida a uma temperatura elevada durante a cura para otimizar sua

resistência às temperaturas mais elevadas, mas ao mesmo tempo é submetida

a uma pressão externa maior que a pressão ambiente (e bem maior que a

pressão a vácuo e mais bem distribuída que a pressão mecânica de um

molde), o que permite uma melhor compactação dos laminados.

Dificilmente, na grande indústria, se produzirão componentes em

materiais compostos de alta solicitação que não sejam curados em numa

autoclave.

Convém lembrar ainda que, seja qual for o método, é essencial o

controlo da humidade do ar e da temperatura ambiente, pois esses fatores

interferem diretamente no processo de cura. No primeiro caso, a absorção de

humidade por parte de um laminado (seja ele produzido como for), prejudica

significativamente a qualidade do produto final. No segundo caso, a

temperatura ambiente está diretamente relacionada com o tempo de cura,

quando a cura é feita em temperatura ambiente, mas também e principalmente

ao tempo útil de trabalho da resina.

Por outras palavras, qualquer que seja a resina termoendurente, o

tempo em que ela manterá uma viscosidade compatível com o trabalho de

laminação antes que se comece a tornar demasiado viscosa é determinado

pela composição química dos reagentes, e também pela temperatura do

ambiente em que o processo de fabricação ocorre. Em geral, quanto maior a

temperatura, menor será o tempo útil de trabalho.


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Fig.3 - Autoclave no IEFP de Évora.

1.7 Prepegs

Prepeg é uma abreviação para “pré impregnados” e refere-se a tecidos,

geralmente de fibra de carbono, que são fornecidos pelo fabricante já

impregnados de resina termoendurente, normalmente de tipo epoxy.

Ao manter-se o material sob condições de baixa temperatura

(literalmente abaixo de zero), este tem um tempo de vida útil relativamente alto

(algo em torno de 15 dias). Ao serem expostos a altas temperaturas, ocorre o

processo de cura e endurecimento.

Fig.4 - Prepeg de fibra de

carbono.


13

Custam muito mais caro que os tecidos de fibra secos, inclusive pelas

necessidades especiais de transporte e armazenamento. No entanto, a pré-

impregnação “de fábrica” garante uma proporção ótima entre as fibras e a

matriz, proporcionando assim uma maior eficiência na relação entre o peso e a

resistência, e são bem mais práticas, por eliminar o trabalho de impregnação.

Geralmente os prepregs são a solução adotada pela indústria aeronáutica e

aeroespacial.

1.7.1 Filme desmoldante

Este consiste numa manta plástica

perfurada e o seu objetivo principal é segurar

a resina no laminado, quando a pressão do

vácuo é usada em sistemas de resinas de

cura lenta ou laminados finos. Estas

películas perfuradas estão disponíveis numa

grande variedade de tamanhos de orifícios e

padrões, dependendo a sua escolha, da

pressão de aperto, da temperatura de cura

da resina e/ou viscosidade.

1.7.2 Tecido de drenagem

O tecido de drenagem

permite que o ar de todas as

partes do saco possa ser atraído

para uma porta ou válvula,

proporcionando um espaço de ar

ligeiro entre o saco e o laminado

bem como um meio de absorção

de excesso de resina.


14

1.7.3 Saco de vácuo

O saco de vácuo, na maioria dos

casos, é dividido ao meio, formando um

género de uma bolsa estanque em torno

do laminado. O plástico transparente é

preferível a um material opaco para

permitir um controlo mais fácil do laminado

enquanto cura. O saco de vácuo deve ser

3 a 4 vezes maior que o molde para

permitir que este adira em toda a

profundidade do molde. Para selar o

ensacamento deve ser utilizado o mástique.

1.7.4 Selante Mástique

O Mástique é uma fita adesiva

usada para fornecer uma vedação

hermética contínua entre o saco e o

molde e em torno do seu perímetro. O

mástique pode também ser utilizado

para vedar o ponto onde a válvula

entra no saco e reparar vazamentos

no ensacamento.

Geralmente, quanto melhor for a

vedação hermética do saco, menor será o valor de pressão de vácuo a

bombear. Más selagens, ou material que permita fugas de ar, vai exigir uma

maior capacidade da bomba para manter a pressão de vácuo satisfatória.


15

1.8 Maquinação/reparação de compósitos

Os processos de maquinação/reparação incluem o corte de contorno, a

furação, o escariamento, operações de acabamento (rebarbação e lixagem),

etc.

A maquinação de compósitos é muito diferente da maquinação de

metais, e para cada tipo de compósito é usado um processo diferente. A

furação por exemplo é particularmente difícil porque o material pode lascar ou

até mesmo dividir-se em camadas separadas na entrada e saída do furo

(delaminação).

1.8.1 Cuidados a ter durante a maquinação/reparação de compósitos

Os compósitos são maquináveis, apenas dentro de um limite de

temperatura;

A baixa condutividade térmica do material favorece o acumular de resina na

área de corte durante a maquinação;

Furos em materiais abrasivos vidro/carbono apresentam-se frequentemente

maiores que a broca usada.

O alto coeficiente de expansão térmica de alguns materiais torna difícil

controlar a precisão;

O uso de líquidos de refrigeração inadequado acarreta mudanças das

propriedades físicas do material não permitindo colagem posterior daquela

peça;

Variações do material devido a método de fabrico;

a) Conteúdo de resina, tipo de resina;

b) Dureza dentro dos limites aceitáveis;

c) Compactação determinada pela pressão e processo de fabrico durante a

cura da peça.

As características de maquinação dos compósitos variam de peça para

peça, sendo assim, ter conhecimento de como o material se comporta

durante a maquinação é da maior importância no fabrico, no reparo ou na

montagem de componentes.


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A maquinação de fibra de vidro e carbono pode ser realizada com

ferramentas convencionais, mas existe o problema da abrasividade, que

causa redução na qualidade do corte e da vida útil da ferramenta. Esse

problema é resolvido com o uso de ferramentas especiais, como brocas de

metal duro, serras e discos diamantados. Além disso, o corte sem as

ferramentas apropriadas acaba fraturando as extremidades das fibras com

a extremidade de corte da ferramenta.

A velocidade e o avanço das ferramentas de corte são fatores importantes

que ajudam a evitar danos nas camadas das peças. Um apoio firme

também é necessário para que se evitem interrupções entre as camadas.

O corte deve ser sempre limpo, pois a poeira e as aparas funcionam como

abrasivos, causando delaminações e danos ao furo.

As características dos materiais unidirecionais são basicamente as mesmas

dos tecidos do mesmo tipo. Esses materiais são suscetíveis a delaminações

nos pontos de entrada e saída dos cortes.

Avanço e velocidade de furação inadequadas podem provocar

delaminações, que, devido a orientação das fibras, propagam-se

violentamente, enquanto o uso incorreto das ferramentas causa o

puxamento das fibras.

A maquinação destes materiais surge da necessidade de efetuar

montagens de diversas peças num conjunto – na qual também se pode

recorrer à colagem – ou pela necessidade de cumprimento de tolerâncias

apertadas. A maquinação de materiais compósitos é complexa devido à sua

heterogeneidade, registando-se diferentes comportamentos do mesmo material

apenas devido à distribuição e orientação das fibras, sensibilidade ao calor e

ao facto de os reforços serem extremamente abrasivos. Os métodos mais

tradicionais de maquinação, embora possam ser utilizados, devem ser

adaptados de forma a reduzir a criação de danos por meios térmicos ou

mecânicos.

1.9 Teoria vs. Trabalho prático


17

Relativamente á teoria apresentada neste trabalho, apenas se foca os

conceitos inerentes à produção da peça sobre a qual incidiram os trabalhos

práticos. Os materiais compósitos são cada vez mais utilizados na indústria, e

por isso mesmo estes abrangem um número cada vez maior e diversificado.

Assim falar sobre todos eles ficaria um pouco fora de contexto, visto que as

peças em questão foram feitas apenas com prepegs de carbono. Foi feita

posteriormente uma laminação a vácuo e o molde foi ao forno (em vez da

autoclave).

2. Caracterização do material utilizado

Para o processo de laminação foi utilizado o seguinte molde em Aço:

115

71

70

R10

30

R10

25,5

9,5

12

5


18

Os seguintes materiais foram utilizados durante todo o processo de

laminação e acabamento:

a. Pré-impregnado de fibra de carbono (referência na figura em baixo).

b. Manta de fibra de carbono multidirecional


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c. Desmoldante Airtech Safelease #30 Release-all

d. Resina Epóxi SR 1500; Catalisador SD 2505 e MEC (Metil-Etil-Cetona)

e. Filme desmoldante WL3900 R/B Temp. máx. 157ºC


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f. Tecido de drenagem

g. Saco de vácuo WLS400

h. Mástique General Sealents Inc. i. fita-cola térmica Airtech Flashbreaker


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3. Caracterização do equipamento utilizado no processo de

laminação a vácuo

a. Central Vacuum system Compact

b. Estufa electrica termovent


22

c. Válvula de vácuo

e. Tesoura

3.1 Caracterização do equipamento utilizado no processo de

maquinação/reparação

a. Módulo de aspiração central Plymovent® Multi dust BANK

d. Mangueira para Vácuo Airtech Econoflow 59R

f. Chizato


23

b. Mini-Berbequim Pneumático

c. Retificadora angular

d. Suporte fixador ROLOC

e. Discos para Lixadora/retificadora

Dotco ©

NO: 14CFS95-38

1000 1/min (6.1 bar) NO: 14CFS95-38

Shinano INC ©

SI-206S

18000 RPM

90 PSIs 6.2 bar max. NO: 14CFS95-38

MERIT ®

Holder TY3 R/O 2" MED

30.000 RPM MAX

NO: 14CFS95-38

3M ®

Discos Roloc 22403 e 22401

∅50,8mm

P120 e P80

NO: 14CFS95-38


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f. Folhas abrasivas

g. Pincel super 8

4. Caracterização do equipamento de segurança utilizado

a. Bata

Indasa ®

P120, P220, P400

NO: 14CFS95-38


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b. Luvas de latex

c. Óculos de proteção Lux Optical

5. Procedimento Experimental

1. A primeira tarefa a executar, é similar para todos os moldes e consiste na

sua limpeza com cetona ou MEC. No caso do molde ter ferrugem ou um

mau acabamento lixar com uma folha abrasiva com um grão intermédio

(P220 e/ou P440), para eliminar contaminantes, diminuir a rugosidade e

proporcionar à superfície um melhor acabamento.

e. Auriculares Nemo TU-200 C

d. Máscara SOP AIR 23306 FFP3D


26

Fig.46,47,78 e 49 - Pontos a limpar/lixar .

Fig.50 e 51 - Molde pronto para a laminação.

2. O segundo passo é a aplicação do desmoldante com um pano, sendo que

é aplicada uma primeira camada no sentido vertical do molde, uma segunda

camada no sentido horizontal, e para finalizar uma última camada

verticalmente. Entre cada uma das aplicações faz-se um período de espera

de 30 minutos, para que o desmoldante adira melhor à superfície,

facilitando posteriormente o desmoldar da peça. É vital para a

desmoldagem da peça, uma boa aplicação do desmoldante, não só na

parte do molde a ser utilizada, como também nos bordos do molde onde

assenta o excesso dos Pre-pegs.


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Fig.5 - Orientação da aplicação do desmoldante. 1ª Camada no sentido vertical do molde

, 2ª camada do sentido horizontal , e 3ª camada novamente no sentido vertical .

3. Depois do desmoldante aplicado e do período de espera, cortar retalhos do

prepeg com as dimensões desejadas (usar molde se necessário).

4. Aplicar a fibra de carbono a 0º, sendo que o retalho a aplicar é cortado

inteiro, e aplicado com a ajuda do dente ou do rolo. Ter especial atenção

aos cantos, e às possíveis bolsas de ar que se formam com frequência nas

zonas de pior acesso e de maior dificuldade. Nos casos em que a manta

não encosta às paredes do molde devido aos sucessivos ângulos a que é

sujeita, fazer um ligeiro corte e fazer uma junção topo a topo, ou fazer uma

sobreposição nunca superior a 10/20 mm. Retirar a película Verde.

Fig.53 e 54 - Exemplo de sobreposição com pequeno corte na manta.


28

Fig.55 - Drapagem, cortes e sobreposições na manta, para melhor acabamento.

5. Drapar uma segunda camada de fibra de

carbono a 45º, sendo que esta deve ser

dividida em vários bocados com as

dimensões de todos os lados da peça. Estes

devem ser cortados no sentido 45º do rolo.

6. Drapar a última camada de fibra de carbono a 0º, sendo que esta deve ser

cortada previamente por inteiro no rolo, e eliminar o excesso de fibras com

um/a chizato/tesoura, para melhor acabamento. Retirar pelicula verde.

1ª

3ª

2ª

1ª

Fig. 56 - Ordem das Mantas e orientação


29

Fig.57 - Aspeto geral da drapagem do molde.

Um dos processos mais delicados é a preparação do ensacamento.

Neste sentido é essencial a concentração e delicadeza dos operadores.

6. Cortar o filme desmoldante consoante o tamanho do molde, e colocá-lo

sobre a peça, nunca esquecendo os ângulos aos quais o filme terá de

aderir, para um melhor acabamento. Usar a fita azul, para colar o filme ao

molde, não permitindo o contacto entre as fibras e o tecido de drenagem.


30

7. Cortar o tecido de drenagem e cobrir toda a peça

com ele, não esquecendo também os sítios mais

complicados onde este terá de assentar. Usar fita

azul, para segurar as pontas, e assim deixar o

molde devidamente “embrulhado”.

8. Cortar um pouco de tecido de drenagem, para

fazer um apoio para a válvula de vácuo, e

colocá-lo no sítio mais apropriado do molde.

Colá-lo com fita azul ao “embrulho” previamente

feito.

9. Cortar o saco para o ensacamento, tendo sempre em mente, que este terá

de aderir a todos os cantos do molde. Assim, cortar cerca do triplo ou mais,

do equivalente ao tamanho do molde.

10. Colocar o mástique a cerca de 15 mm do bordo do saco, e deslocá-lo

suavemente ao longo do bordo. O facto de este ser um processo decisivo

para o ensacamento, faz com que este deva ser executado com a maior

perícia, com o objetivo de evitar entradas de ar no ensacamento. O

mástique (a amarelo) apenas deve ser colocado em metade do saco, para

que ao vira-lo seja possível fechá-lo com menos mástique possível. Fechar

o saco começando pelo centro (a vermelho).

Fig.58 - Preparação do saco de vácuo, e colocação de mástique.

Mo

lde


31

11. Depois de feito o ensacamento, fazer uma pequena incisão junto da base

da válvula, coloca-la e virá-la para fechar. Colocar mástique entre a válvula

e o saco, para eliminar possíveis fugas nesta área. Colocar a mangueira de

vácuo e ligar a torneira que permite a saída de ar do saco. Em caso de

fugas, esticar o mástique sobre o saco, na tentativa de remendar esta área,

e em ultimo caso, colocar de novo mástique.

Fig.59 e 60 - Ensacamento em vácuo do molde.


32

12. Em caso de não haver fugas, a peça está pronta para ir ao forno/estufa.

Colocar a peça dentro do forno e ligar a mangueira de vácuo.

13. Ligar o forno a 125 °C, e deixar a peça curar entre 40 a 50 minutos

(começar a cronometrar apenas quando a temperatura atingir os 125ºC.

Fig.62 - Gráfico tempo/temperatura.

14. Deixar a peça arrefecer dentro do forno abrindo a porta quando a

temperatura atingir os 40ºC.

15. Depois de curada, a peça deve ser desensacada e desmoldada com a

ajuda de uma espátula ou mesmo com o chizato.

125 °C

45 Min

T (°C)

t (min)

Patamar de cura 45 min a 125 °C


33

16. Após este processo, observar e analisar quais os pontos críticos da peça,

onde é necessário intervir, e qual o melhor meio para o fazer. A este novo

processo dá-se o nome de maquinação/reparação.

Interior

Exterior


34

17. Consoante o acabamento inicial com que a peça ficou, escolher uma folha

abrasiva com um grão adequado, e lixar a peça para que esta fique com um

acabamento mais limpo e polido.

18. Para fazer a resina a aplicar na reparação da peça, juntar a Resina Epóxi

SR1500 e o Catalisador SD2505 na proporção de 3 para 1, ou seja,

independentemente da quantidade de resina que se quer fazer, a

quantidade de catalisador SD2505 deve ser sempre 1/3 da quantidade de

resina epoxy SR1500;

19. Misturar bem os dois componentes. O pincel não deve conter muita resina,

sob pena de deixar a peça com muitas imperfeições depois de esta

polimerizar;

20. Cobrir todas as imperfeições na peça com a resina previamente feita, tendo

especial atenção, para não a deixar acumulada nos cantos e na superfície

da peça. Falhas grandes necessitarão de ser reparadas com manta de

carbono.

A A

B


35

21. Deixar a resina polimerizar durante umas horas;

22. Repetir o processo de retificação/maquinação para conferir à peça um

acabamento perfeito;

23. No caso de a peça não ficar conforme o desejado, retrabalhá-la repetindo o

processo de aplicação de resina e/ou manta de carbono, até que as falhas

desapareçam ou diminuam significativamente.

24. Depois de pronta a peça deve ser lixada com uma folha abrasiva com um

grão pequeno (ex:>800P), para conferir um acabamento superficial ligeiro e

uniforme;

25. Limpar a peça.


36

Fig.74,75,76 e 77 - Aspeto final da peça produzida.


37

6. Análise e discussão de resultados

Foi possível constatar que devido às dimensões reduzidas do molde, a

drapagem com o retalho inteiro foi mais fácil e menos demorada, do que

com vários retalhos. O acabamento também ele é melhor se a peça for

drapada por inteiro.

A 2ª camada foi propositadamente aplicada com vários bocados

previamente cortados do rolo, para se poder perceber as diferenças entre a

aplicação de uma e de outra maneira.

A drapagem nos cantos e ângulos apertados, é complicada e complexa,

devido sobretudo à rigidez das fibras. Foi sobretudo na drapagem destes

que os problemas surgiram, ficando as fibras em alguns casos empoladas.

Nos cantos a 90º a fibra não encosta totalmente deixando a peça marcada.


38

A peça ficou durante cerca de 24 horas apenas com uma camada laminada,

e sem pré vácuo devido a uma avaria na bomba, o que poderá ter originado

algum defeito.

Foi comprovado por vários ensaios que o desmoldar de peças feitas em

moldes de alumínio e aço tem diferenças substanciais. Neste caso

particular, o mau acabamento do molde bem como a sua composição (aço),

dificultaram o processo de desmoldagem. Neste processo foi inclusive

necessário partir as partes laterais da peça para que esta saísse do molde,

o que não se verificou em moldes de alumínio.

A aplicação do filme desmoldante deve ser um processo delicado, pois dele

depende em muito o acabamento do lado exterior do molde. Deixar este

enrugado, torna possível à resina fixar-se nestas áreas e dar um mau

acabamento.


39

A não realização do patamar de gel impede a resina de se distribuir

uniformemente por toda a peça, deixando a superfície com pequenos

buracos sem resina.

A cura em estufa deixa um acabamento superficial na peça bastante pior

que o acabamento verificado pela autoclave. A autoclave (ao contrario do

forno/estufa) para além de calor exerce pressão sobre a peça, o que

influencia diretamente e visivelmente no acabamento.

A resina deve ser feita com as quantidades exatas, sob pena de a deixar

liquida demais ou com espuma.

Não se deve molhar muito o pincel na resina, pois esta em excesso escorre

pela peça deixando a peça com relevos indesejados.

Os pedaços de manta de carbono a aplicar na reparação não devem ser

demasiadamente pequenos, devido sobretudo ao facto de as fibras se

separarem umas das outras.

Devido aos buracos existentes nos cantos, foram feitas algumas tentativas

de reparação, infrutíferas.


40

Conclusão

Os compósitos são materiais extremamente dinâmicos, em parte devido

ao seu baixo peso e alta resistência, perdendo alguns pontos quando se fala de

preço. Visto que 100 metros de pre-peg de carbono custam perto de 5000

euros, as peças a realizar não poderiam ser muito grandes, para não se

desperdiçar material. Assim e com as condições disponíveis, foi-nos pedido

que fizéssemos uma peça sobre um molde previamente definido.

Em termos visuais a peça ficou bastante boa, ainda que nos cantos

tenham ficado pequenos buracos sem fibras ou resina.

Embora os resultados não tenham sido os melhores, a peça obtida ficou

bem acima das expectativas, considerando que a mesma foi curada em estufa

e não em autoclave. É também inevitável falar das 24 horas em que a peça

permaneceu ao ar, sem estar em vácuo.

Outro dos fatores a ter em conta foi ainda alguma inexperiência na

drapagem, bem como na reparação da peça acabada o que provocou

pequenos relevos na superfície da peça.


41

Bibliografia

Toda a informação relativa à introdução teórica foi retirada e resumida

de alguns documentos recebidos no módulo Noções sobre tecnologia dos

materiais aeronáuticos.

Todas as imagens e fotografias presentes neste trabalho têm autoria de

Fernando Oliveira.

compositos - introdução por fernando oliveira.pdf

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