juntas adesivadas em aÇos de alta resistÊncia · 2015-09-16 · uma das principais vantagens dos...

Departamento de Engenharia de Materiais

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JUNTAS ADESIVADAS EM AÇOS DE ALTA RESISTÊNCIA

Aluno: Thais Bastos de Castro; Guilherme Werner Castelo Branco

Orientador: Ivani de S. Bott

Introdução

As vantagens oferecidas pelos adesivos estruturais são muitas. No entanto existe sempre a

perspectiva da melhora contínua das propriedades das juntas unidas por adesão e da aplicação

destes adesivos para atender as necessidades industriais.

Uma das principais vantagens dos adesivos em geral é poder unir materiais similares e

dissimilares sem deixar de fornecer rigidez às juntas. Mas, para que a resistência das juntas

atendam as novas demandas, é preciso conhecer as propriedades do adesivo, o processo de cura

durante o processo de colagem e levar em conta fatores que possam limitar a utilização da junta

e/ou do adesivo, ou seja, as condições do ambiente.

Tão importante quanto conhecer o adesivo, é a necessidade de se conhecer o aderente, isto

é, a superfície na qual será aplicado o adesivo. A condição da superfície do aderente influencia

diretamente a qualidade da união e durabilidade das juntas [1, 2].

No caso da produção da carroceria de automóveis, na qual são utilizadas chapas de aço cuja

espessura pode variar entre 0,5 a 2,0 mm, pode-se utilizar a colagem para formar uma unidade

que permita gerar o automóvel como um todo. Essa colagem (Adhesive Bonding) de aços é o

objeto de estudo deste trabalho, o qual aborda a relação aderente/adesivo de forma a avaliar a

resistência ao cisalhamento da junta em diversas condições de superfície do aderente, assim como

avalia a influência da temperatura e da umidade.

Métodos e Materiais

Estão sendo estudadas juntas de dois aços da classe DP (Dual Phase), o DP600 e o DP780,

cuja composição química está listada na Tabela 1, em três condições de superfície: lixamento

com lixa de granulometria 100; atacados com Nital 2%; e lixados (lixa 100) e atacados. A Tabela

2 resume as condições das superfícies dos aderentes. Em todas as juntas foi usado o adesivo

BETAMATE™ 73305GB.

Aço C Mn Si Cr Ni Al Cu Ti V Nb

DP600 0.10 1.81 0.25 0.35 0.012 0.047 0.0067 0.0023 0.0027 ------

DP780 0.14 1.99 0.22 0.26 0.0091 0.030 0.0089 0.020 0.0042 0.0072

Tabela 1: Composição Química dos Aços Duplex ( % em pêso)

Superfície Condição

1 Lixamento com Lixa #100

2 Lixamento com Lixa #100 + Ataque com Reagente Nital

2%

3 Ataque com Reagente Nital 2%

Tabela 2: Condições da Superfície


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Metodologia Experimental para a Caracterização das Superfícies Aderentes

Determinação da Rugosidade

A rugosidade é um parâmetro de relevância significativa para a adesão. Isto ocorre porque

existe uma correlação entre a rugosidade das superfícies e a resistência da junta. A rugosidade

superficial apresenta-se como um parâmetro micro geométrico importante na busca de melhores

desempenhos de processos e produtos, onde a rugosidade pode representar um fator fundamental

do desempenho da junta adesiva.

Para o teste de rugosidade, é importante saber que a linha média de medida é disposta

paralelamente à direção geral do perfil, de modo que as áreas superiores e inferiores à linha

média sejam iguais. As médias aritmética (Ra – roughness arithmetic) e quadrática (Rq –

roughness quadratic) são medidas importantes, que ajudam a avaliar a rugosidade de uma

superfície. A média aritmética é o parâmetro geralmente utilizado para medição de rugosidade,

em que grandes picos e vales não são destacados com muita importância. Já na média quadrática,

a detecção de picos e vales na superfície analisada é evidenciada, visto que o desvio envolve um

termo quadrado, o que acentua as discrepâncias.

Os dados de rugosidade obtidos para as amostras dos aços em estudo foram realizadas em

um Microscópio óptico motorizado, que permite controlar os movimentos x-y-z do deslocamento

da amostra, de modo que é possível obter representações da topografia da superfície em 3D.

Neste caso, a rugosidade é medida pela reflexão da radiação eletromagnética, em que radiações

de diferentes comprimentos de onda são refletidas de formas distintas, de acordo com a

rugosidade da superfície avaliada.

Metodologia de preparo dos Corpos de Prova

Ensaio de Cisalhamento das Juntas

Foram usinadas 24 peças com dimensões 25 mm x 100 mm de cada substrato, conforme

mostrado na Figura 1. A partir dessas peças foram fabricadas e ensaiadas 12 amostras do DP600

e 12 amostras do DP780.

100mm

25mm

Figura 1: Geometria de dimensões dos substratos

As juntas sobrepostas foram preparadas, posicionando duas peças (Figura 2a) com

dimensões de 25 mm x 100 mm utilizando-se um gabarito (Figura 2b) com oito parafusos. A

sobreposição foi mantida com uma distância de 1 mm uma da outra, distância esta preenchida

com o adesivo BETAMATE™ 73305GB.

Foi aplicado um torque igual (com a utilização de um torquímetro) para todos os oito

parafusos do gabarito a fim de tornar a colagem a mais uniforme possível. A área de colagem foi

demarcada por um quadrado de área 25 mm², medido com um paquímetro.


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(a) (b)

Figura 2: Preparação da junta sobreposta (a), e gabarito utilizado (b)

Ensaio de Tração do Adesivo

Para a obtenção das amostras do adesivo BETAMATE™ 73305GB, foi necessário fabricar

um molde de silicone. Este molde de silicone foi obtido utilizando uma caixa de papelão de fundo

plano, na qual cinco amostras de resina epoxi, com o formato do corpode prova, foram dispostas

lado a lado. Sobre este arranjo espalhou-se a borracha de silicone. Após cura da borracha, o

molde de silicone (Figura 3a) ficou pronto para a obtenção dos corpos de prova do adesivo

(Figura 3b).

Figura 3: Molde de silicone (a) e corpo de prova obtido (b) a partir da aplicação e cura do

adesivo BETAMATE™ 73305GB dentro das cavidades do molde de silicone.

Resultados

As imagens 3D, Figuras 4 e 5, foram geradas através de um Microscópio Óptico Axio

Imager M2m, 1com resolução 1292 x 968 pixels, objetiva de 20x e uma câmera Axiocam MRc5.

As imagens 3D foram construídas pela sobreposição de imagens com distâncias focais diferentes.

Nessas imagens pode-se observar os picos e vales de cada amostra em sua respectiva condição.

(a) (b)


4

Lixamento com lixa #100. Ataque com Nital 2% Lixa #100 e ataque com Nital

2%

Figura 4: Imagem e medidas da rugosidade da superfície do aço DP 600

Em cada amostra foram realizadas três medidas em regiões distintas, em pontos aleatórios e

distantes uns dos outros, a fim de estimar-se a rugosidade nas superfícies; sendo então tirada uma

média para dos valores obtidos. A superfície do aço DP600 mostrou uma maior rugosidade

quando submetida somente ao ataque químico, com uma média de 2,62 µm. Já o mesmo material

submetido somente a lixa apresentou um valor de rugosidade de 2,21µm e quando lixado e

atacado de 2,13 µm.

Lixamento com lixa #100. Ataque com Nital 2% Lixa #100 e ataque com Nital

2%

Figura 5: Imagem e medidas da rugosidade da superfície do aço DP780

A superfície do aço DP780 também se destacou em termos de rugosidade quando

submetida ao ataque químico, apresentando uma média de 2,40 µm, enquanto a mesma somente

lixada apresentou 2,26 µm e quando lixada e atacada 2,29 µm.

Com esses dados, pode-se observar que quando submetidos ao lixamento com a lixa #100, tanto

sozinha quanto combinada com o ataque químico, a amostra DP780 se mostrou mais rugosa que


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a DP600; enquanto que na presença do ataque somente, a amostra DP600 obteve uma rugosidade

maior (Figura 6).

No entanto, em termos de classificação de metrologia, esta diferença de rugosidade entre os

dois aços não é relevante. Ambos possuem um grau de acabamento que se encaixa na classe de

rugosidade N8 [3], classe que abrange rugosidades aritméticas de até 3,2 µm.

Lixa #100 NItal 2% Lixa #100+ Nital 2%

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

Rugosid

ade m

Condição da superfície DP600

RA

RQ

(a)

Lixa #100 NItal 2% Lixa #100+ Nital 2%

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

Rug

osid

ad

e m

Condição da superfície DP780

RA

RQ

(b)

Figura 6: Rugosidade aritimética e quadrática das superfície dos aços DP600 (a) e DP780 (b) nas

três condições estudadas

Os ensaios de tração foram realizados com auxílio de um extensômetro; tendo sido geradas

as curvas tensão-deformação tanto das 5 amostras do adesivo, como também das 24 juntas

adesivadas. A partir dessas curvas foram obtidos valores das tensões e deformações máximas de

cada junta e do adesivo. A Figura 7 mostra as curvas obtidas para as juntas e a Figura 8 para o

adesivo.

Figura 7: Gráficos tensão x deformação das juntas de aço coladas nas condições: (a) como

recebidas; (b) lixadas com lixa 100; (c) atacadas com uma solução Nital 2%e (d) lixadas (lixa

100) e atacadas (Nital 2%).


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Quanto ao aço DP600, observa-se que as amostras na condição de “como recebida”

apresentam tensão máxima média de aproximadamente 200 MPa e deformação máxima média de

aproximadamente 0,04. Utilizando esses valores e essa condição como referencia, os valores

encontrados para as demais condições foram analisados.

Pode-se perceber que todas as condições apresentaram uma redução do valor da tensão

máxima, sendo a que apresentou maior e menor redução, respectivamente, foram as condições

lixada e atacada quimicamente. Quanto à deformação máxima, pode-se observar que as

condições lixada e atacada e só atacada quimicamente apresentaram deformação máxima

semelhante a condição de referencia (“como recebida”), enquanto a amostra condição de lixada

apresentou uma deformação máxima menor.

Já para o aço DP780, as amostras na condição “como recebida” apresentam tensão máxima

média de aproximadamente 215 MPa e deformação máxima média de aproximadamente 0,04.

Utilizando esses valores e essa condição como referencia, os valores encontrados para as demais

condições foram analisados.

Pode-se observar que em todas as condições ocorreu uma redução do valor da tensão

máxima média, sendo a que apresentou maior e menor redução, respectivamente, foram as

condições atacada quimicamente e lixada e atacada. Quanto à deformação máxima média,

observa-se que a amostra na condição lixada possuiu deformação máxima média semelhante a

condição de referencia (“como recebida”), enquanto as demais possuíram deformação máxima

média superior. A amostra que possuiu maior deformação máxima média foi a amostra na

condição atacada quimicamente, aproximadamente, 0,07mm.

0,00 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05

0

5

10

15

20

25

30

Te

nsã

o (

MP

a)

Deformação (mm)

Corpo1

Corpo2

Corpo3

Corpo4

Corpo5

Figura 8: Gráfico tensão x deformação representando o comportamento de cada corpo de prova

feito com o adesivo no molde supracitado.

Molhabilidade

A molhabilidade é avaliada pelo ângulo de contato do líquido com a superfície sólida e

quanto maior for esse ângulo, melhor é a molhabilidade, i. é, mais o fluido molha – se espalha –

sobre a amostra. Nos ensaios realizados foi avaliada a molhabilidade do adesivo em três (3)

amostras por condição de superfície para cada aço, totalizando 24 amostras de dimensão 20 mm x

20 mm.


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Os ensaios de medida da molhabilidade foram realizados em uma lupa. O procedimento

para medir os ângulos consistiu em capturar a imagem da gota de adesivo curado na superfície de

interesse (Figura 9) através de uma câmera acoplada ao equipamento. O ângulo de contato entre a

amostra e a gota do adesivo foi medido manualmente.

Figura 9: Imagem dos ângulos de contato.

As medidas foram realizadas para cada lado da gota e o valor utilizado corresponde a média

dos dois ângulos de contato para três (3) amostras de cada condição de superfície para cada aço,

obtendo-se assim um resultado mais confiável. A Tabela 3 lista os ângulos de contato obtidos.

Tabela 3: Ângulos de contatos medidos.

Quanto ao aço DP600, pode-se observar que as amostras nas condições de “como recebida”

e “atacada com reagente nital 2%” (Condição 3) apresentaram maiores ângulos de contato,

enquanto as amostras nas condições “lixada com lixa #100 e atacada com reagente nital 2%”

(Condição 2) e “lixada com lixa #100” (Condição 1) apresentaram ângulos menores. Assim,

comparativamente às condições iniciais de “como recebida” percebe-se que as amostras nas

condições 1 e 2 se espalharam mais na superfície metálica, conforme mostrado na Tabela 3.

A partir dos valores presentes na Tabela 3 referentes ao aço DP780, pode-se perceber que

as amostras na condição 1 e 2 possuíram resultados semelhantes dos ângulos de contato. Já as

amostras nas condições “como recebida” e 3 apresentaram valores maiores em relação as

Amostra Medida

DP 600A 29,04

DP 600L 23,89

DP 600LA 23,23

DP 600N 29,20

DP 780A 26,21

DP 780L 25,12

DP 780LA 24,93

DP 780N 27,05


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condições citadas anteriormente. Assim, observa-se que as amostras nas condições 1 e 2 se

espalharam mais na superfície metálica, conforme mostrado na Tabela 3.

Influência de Umidade e Temperatura

No atual estágio do trabalho, foram fabricadas amostras de dois aços DP (Dual Phase) de

aplicação para a indústria automobilística, mais especificamente: DP600 e DP780. Busca-se

determinar o comportamento de juntas adesivadas em diversas condições variando o tipo de

ambiente. Deste modo, poderão ser determinadas as condições nas quais haverá maior resistência

da junta.

Metodologia de preparo dos Novos Corpos de Prova

Ensaio de Cisalhamento das Novas Juntas Adesivadas

Para a confecção das amostras foram usinadas 120 chapas, para cada tipo de aço cujas

dimensões estão mostradas no desenho da figura 1:

Essas chapas foram pesadas em pares em uma balança graduada em centigramas. Após a

pesagem foi realizada a colagem numa área de 25 mm2, como mostrado pela área hachurada na

figura 2a, para criar a junta sobreposta. O adesivo utilizado nesta etapa foi do tipo

BETAMATETM73305GB com cura à frio.

Após a colagem as juntas foram colocadas em uma estufa para serem curadas, na

temperatura de 175oC, durante aproximadamente 50 (cinquenta) minutos.

As juntas foram pesadas novamente para se obter a quantidade por massa de adesivo

utilizado, em função da pesagem, as juntas adesivadas foram divididas em três grupos para cada

tipo de aço conforme a quantidade de adesivo utilizado.

DP600 DP780

Junta Antes (g) Depois (g) Diferença(g) Antes (g) Depois (g) Diferença(g)

01 55,03 55,22 0,19 54,91 55,17 0,26

02 54,93 55,27 0,34 55,09 55,52 0,43

03 55,44 55,81 0,37 55,53 55,80 0,27

04 56,69 56,97 0,28 52,39 52,75 0,36

05 54,15 54,38 0,23 54,41 55,59 0,18

06 54,48 54,66 0,18 57,71 57,92 0,21

07 56,01 56,28 0,27 57,26 57,52 0,26

08 59,36 59,72 0,36 58,60 58,84 0,24

09 55,06 55,41 0,35 57,78 58,13 0,35

10 54,33 INUTILIZADA INUTILIZADA 57,57 57,86 0,29

11 55,92 56,14 0,22 56,92 57,14 0,22

12 54,26 54,51 0,25 57,64 57,88 0,24

13 54,04 54,31 0,27 55,30 55,58 0,28

14 54,15 54,40 0,25 58,83 59,07 0,24

15 57,23 57,52 0,29 56,91 57,15 0,24

16 54,75 55,02 0,27 55,93 56,11 0,18

17 55,60 55,83 0,23 57,87 58,11 0,24

18 56,00 56,26 0,26 55,92 56,14 0,22

19 58,28 58,50 0,22 59,00 59,26 0,26


9

20 53,70 53,85 0,15 57,90 58,18 0,28

21 54,36 54,61 0,25 58,47 58,66 0,19

22 54,17 54,62 0,45 58,75 58,99 0,24

23 54,64 54,83 0,19 59,05 59,34 0,29

24 53,38 53,64 0,26 58,20 58,41 0,21

25 53,21 53,45 0,24 57,05 57,25 0,20

26 54,41 54,72 0,31 59,30 59,49 0,19

27 53,82 54,10 0,28 53,80 54,02 0,22

28 55,06 55,29 0,23 58,36 58,54 0,18

29 57,40 57,57 0,17 59,95 60,08 0,13

30 56,63 56,86 0,23 58,49 58,63 0,14

31 57,15 57,35 0,20 54,08 54,26 0,18

32 56,54 56,77 0,23 56,32 56,49 0,17

33 57,04 57,18 0,14 56,69 56,87 0,18

34 57,15 57,45 0,30 59,20 59,40 0,20

35 53,73 53,91 0,18 55,57 55,75 0,18

36 55,33 55,64 0,31 51,66 51,84 0,18

37 54,14 54,36 0,22 56,24 56,43 0,19

38 56,10 56,29 0,19 56,80 57,01 0,21

39 55,82 56,15 0,33 50,93 51,17 0,24

40 55,21 55,49 0,28 50,90 51,12 0,22

41 54,01 54,22 0,21 56,69 56,91 0,22

42 52,75 52,95 0,20 58,37 58,62 0,25

43 58,63 58,80 0,17 58,68 58,89 0,21

44 55,73 55,90 0,17 57,30 57,53 0,23

45 57,63 57,78 0,15 58,97 59,17 0,20

46 54,59 54,76 0,17 58,59 58,79 0,20

47 55,10 55,27 0,17 58,62 58,93 0,21

48 56,66 56,84 0,18 58,10 58,30 0,20

49 56,46 56,65 0,19 57,96 58,13 0,17

50 55,55 55,77 0,22 55,85 56,07 0,22

51 55,80 56,17 0,37 53,89 54,08 0,19

52 54,70 54,88 0,18 53,54 53,74 0,20

53 56,48 56,63 0,15 56,56 56,75 0,19

54 58,51 58,73 0,22 55,72 55,90 0,18

55 56,62 56,76 0,14 53,87 54,06 0,19

56 55,01 55,28 0,17 55,98 56,13 0,15

57 56,08 56,39 0,31 57,05 57,29 0,24

58 56,47 56,79 0,32 57,17 57,39 0,22

59 57,65 57,94 0,29 57,23 57,41 0,18

60 56,26 56,59 0,33 57,73 58,01 0,28

Média 0,24 0,22

Tabela 4: Pesagem das chapas de aço antes e depois de coladas:

Média final da massa de adesivo nas chapas de aço de 0,23g.


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DP600

Variação menor ou igual que 0,20 g.

Variação entre 0,20 g e 0,28 g.

Variação maior ou igual que 0,28 g.

DP780

Variação menor ou igual que 0,19 g.

Variação entre 0,19 g e 0,24 g.

Variação maior ou igual que 0,24 g.

Divisão e Agrupamento das Juntas Adesivadas

DP600

As juntas do aço DP600 foram numeradas de 1 a 60. Em seguida, foram separadas em

grupos pela massa de adesivo presente. As juntas que apresentavam pouco adesivo em relação às

outras, ou seja, quantidade menor ou igual a 0,20 gramas foram identificadas com o número 1.

Resultando em 21 juntas identificadas com número 1.

Essas juntas com pouco adesivo foram divididas em três condições:

1. Imersas em água por seis horas, sendo identificadas como Água, resultando em sete

juntas identificadas como Água1.

2. Aquecidas à 200°C por seis horas, sendo identificadas como Temp, resultando em

sete juntas identificadas como Temp1.

3. Mantidas nas Condições de Temperatura e Umidade Ambiente por 24 horas, sendo

identificadas como UT, resultando em sete juntas identificadas como UT1.

As juntas que apresentavam média quantidade de adesivo em relação às outras, ou seja,

quantidade entre 0,20 gramas e 0,28 gramas foram identificadas com o número 2. Resultando em

20 juntas identificadas com número 2. Essas juntas com média quantidade de adesivo foram

divididas em três condições:

1. Imersas em água por seis horas, sendo identificadas como Água, resultando seis






As juntas que apresentavam mais adesivo em relação às outras, ou seja, quantidade maior

ou igual a 0,28 gramas foram identificadas com o número 3. Resultando em 18 juntas

identificadas com número 3. Essas juntas com pouco adesivo foram divididas em três condições:




seis juntas identificadas como Temp3.


11


identificadas como UT, resultando em seis juntas identificadas como UT3.

DP780

As juntas do aço DP780 foram numeradas de 1 a 60. Em seguida, foram separadas em

grupos pela massa de adesivo presente. As juntas que apresentavam pouco adesivo em relação às

outras, ou seja, quantidade menor ou igual a 0,19 gramas foram identificadas com o número 1.

Resultando em 20 juntas identificadas com número 1.

Essas juntas com pouco adesivo foram divididas em três condições:

1. Imersas em água por seis horas, sendo identificadas como Água, resultando em

sete juntas identificadas como Água1.



3. Mantidas nas Condições de Temperatura e Umidade Ambiente por 24 horas,

sendo identificadas como UT, resultando em sete juntas identificadas como

UT1.

As juntas que apresentavam média quantidade de adesivo em relação às outras, ou seja,

quantidade entre 0,20 gramas e 0,28 gramas foram identificadas com o número 2. Resultando em

20 juntas identificadas com número 2. Essas juntas com média quantidade de adesivo foram

divididas em três condições:







As juntas que apresentavam mais adesivo em relação às outras, ou seja, quantidade maior

ou igual a 0,28 gramas foram identificadas com o número 3. Resultando em 18 juntas

identificadas com número 3. Essas juntas com pouco adesivo foram divididas em três condições:




seis juntas identificadas como Temp3.


identificadas como UT, resultando em seis juntas identificadas como UT3.

1a Condição: Imersos em água por 6 horas.

Juntas do Aço DP600:

Juntas com quantidade de adesivo menor ou igual a 0,20g: 01, 06, 20, 23, 29, 31 e 33.

Juntas com quantidade de adesivo entre 0,20g e 0,28g: 05, 07, 11, 12, 13, 14 e 16.

Juntas com quantidade de adesivo maior ou igual a 0,28g: 02, 03, 04, 08, 09 e 15.


12



Juntas com quantidade de adesivo entre 0,19g e 0,24g: 06, 11, 18, 24, 25 e 27.

Juntas com quantidade de adesivo maior ou igual a 0,24g: 01, 02, 03, 04, 07, 08 e 09.

2a Condição: Aquecidos a 200oC por 6 horas.




Juntas com quantidade de adesivo maior ou igual a 0,28g: 22, 26, 27, 34, 36 e 39.


Juntas com quantidade de adesivo menor ou igual a 0,19g: 31, 32, 33, 35, 36 e 37.


Juntas com quantidade de adesivo maior ou igual a 0,24g: 10,12, 13, 14, 15, 17 e 19.

3a Condição: Condições de Temperatura e Umidade Ambiente por 24 horas.




Juntas com quantidade de adesivo maior ou igual a 0,28g: 40, 51, 57, 58, 59, 60.




Juntas com quantidade de adesivo maior ou igual a 0,24g: 20, 22, 23, 39, 42, 57 e 60.

Ensaio de Tração dos Novos Adesivos

Para a obtenção das amostras do adesivo BETAMATE™ 73305GB foi necessário um

molde de base metálica e para impedir a cura entre o molde e o adesivo foi aplicado um

lubrificante. Foi espalhado o adesivo no molde e após 30 minutos, sob uma temperatura

aproximada de 180oC, os cinco corpos de prova estavam curados.

Figura 10: Imagem dos corpos de prova antes de serem curados.


13

Resultados

Ensaio de Cisalhamento das Juntas Adesivadas

As amostras das juntas foram ensaiadas na máquina de tração Instron do ITUC, PUC-Rio,

regulada com velocidade de 10 mm/min.

Os dados referentes às tensões aplicadas por cisalhamento às juntas foram obtidos em MPa

e deformação. A deformação foi obtida a partir da razão do deslocamento do travessão da

máquina, pelo comprimento inicial da junta medido com um paquímetro.

Os gráficos de cada junta estão representados nos Anexo 1 e Anexo 2.

A partir dos valores das tensões máximas (MPa) suportadas em cada junta de cada

subgrupo foi obtida a tabela 5 com as médias desses valores.

Figura 11: Ensaio de cisalhamento da junta

Classificações Utilizadas:

Aço Dual Phase (DP)600 ou 780 diferenciando as chapas de aço utilizadas

Juntas imersas em água por 6 horas (Água)

Juntas sujeitas à temperatura de 200°C por 6 horas (Temp)

Juntas sujeitas à umidade e temperatura ambiente por 24 horas (UT)

Juntas com menos ou igual a 0,20 gramas de adesivo para o aço DP600 (1)

Juntas com a quantidade de adesivo entre 0,20 e 0,28 gramas de adesivo para o aço DP600 (2)

Juntas com mais ou igual a 0,28 gramas de adesivo para o aço DP600 (3)

Juntas com menos ou igual a 0,19 gramas de adesivo para o aço DP780 (1)

Juntas com a quantidade de adesivo entre 0,19 e 0,24 gramas de adesivo para o aço DP780 (2)

Juntas com mais ou igual a 0,24 gramas de adesivo para o aço DP780 (3)

CONDIÇÃO AÇO DP600 AÇO DP780

ÁGUA1 65,568 57,234

ÁGUA2 106,273 114,962

ÁGUA3 113,652 170,000

TEMP1 105,114 86,763

TEMP2 90,360 103,815

TEMP3 129,766 121,261

UT1 52,810 76,351

UT2 102,668 98,551

UT3 134,938 120,756

Tabela 5 – Média das tensões suportadas em MPa por subgrupo.


14

A partir das máximas tensões suportadas por cada junta, foi feito, também, um BoxPlot,

figura 12, fornecendo medianas, quartis e valores máximos e mínimos para os ensaios de

cisalhamento de cada subgrupo:

Figura 12 – BoxPlot dos valores de máxima tração suportada em cada junta.

A partir da tabela 5, os testes estatísticos “Two-Sample t-Test” nos Anexos de 3 a 10 e o

BoxPlot, figura 12, foram realizadas quatro análises dos resultados.

A primeira análise refere-se à resistência de tensões por diferentes chapas de aço expostas à

mesma condição e com quantidades semelhantes de adesivo. Essa afirmação pode ser verificada

pela Tabela 5, comparando o resultado de um modelo de chapa de aço com quantidade

equivalente de adesivo com outro modelo, exposto à mesma condição de influência.

Por exemplo, verificando que nos casos (Água1, Temp1, Temp3, UT2 e UT3) as que

tiveram maior média de resistência foram as chapas de aço DP600, enquanto nas condições

(Água 2, Água3, Temp2 e UT1) essas foram de aço DP780. Concluindo que não há um modelo

de chapa de aço que tenha obtido um resultado melhor do que a outra;

A segunda, dos Anexos de 5 a 10 é possível concluir, que, em geral, não existem

expressivas diferenças em comparações entre condições de exposição diferentes para mesmas

chapas de aço sujeitas às mesmas proporções de adesivo. Exceto no caso de DP600TEMP1 e

DP780ÁGUA3 que obteve melhores resultados, em relação à DP600ÁGUA1, DP600UT1 e, no

caso da DP780ÁGUA3, que obteve melhores resultados, em relação à DP780TEMP3 e

DP780UT3.

A terceira, obtida pela quantidade de adesivo utilizado. Pode ser verificado baseando-se nos

Anexos 3 e 4, que retratam estatísticas entre chapas de aço do mesmo modelo, sob influência da

mesma condição, com quantidades diferentes de adesivo. Retratando, em geral, que dentre as

quantidades de pouco (1) e médio (2), de médio (2) e grande (3), não há uma grande diferença na

resistência. Porém, ao comparar as de pouco (1), com as de muito adesivo (3), se conclui que

0

50

100

150

200

Te

nsã

o M

áxim

a (

MP

a)

DP600 Água1

DP600 Água2

DP600 Água3

DP600 Temp1

DP600 Temp2

DP600 Temp3

DP600 UT1

DP600 UT2

DP600 UT3

DP780 Água1

DP780 Água2

DP780 Água3

DP780 Temp1

DP780 Temp2

DP780 Temp3

DP780 UT1

DP780 UT2

DP780 UT3


15

existe uma maior diferença entre suas resistências. Também, evidente no BoxPlot e na Tabela 5.

Concluindo que a tendência a ter maior resistência é proporcional à quantidade de adesivo. Vale

ressaltar que não foram feitos ensaios suficientes para averiguar o limite de adesivo para a

veracidade da afirmação.

A quarta, referente ao subgrupo que obteve a maior resistência dentre todos os subgrupos.

Demonstrado pela Figura12, BoxPlot, que o subgrupo DP780ÁGUA3 obteve os melhores

resultados, devido aos constantes e elevados valores obtidos nos ensaios de cisalhamento dessas

juntas.

Ensaios de Tração dos Novos Adesivos

Os cinco corpos de prova foram submetidos a testes de tração para análise da resistência do

adesivo BETAMATE™ 73305GB, figura 14.

Obtendo o seguinte gráfico de Tensão por Deformação, figura 13, e a tabela com os

máximos e a média desses valores, tabela 6:

Figura 13: Ensaio de tração dos novos corpos de prova do adesivo.

Figura 14: Ensaio de tração dos novos adesivos.

0,00 0,02 0,04 0,06 0,08 0,10

0

10

20

30

40

50

Te

nsã

o (

MP

a)

Deformação (mm/mm)

Adesivo 01

Adesivo 02

Adesivo 03

Adesivo 04

Adesivo 05

Tensão x Deformação Adesivos


16

Corpo de Prova Tensão Máxima (MPa)

1 25,3559

2 21,3474

3 30,6498

4 7,1368

5 40,3561

Média 24,9692

Tabela 6 – Máximas tensões e média para os corpos de prova dos novos adesivos.

Conclusão

Entre todas as juntas e condições estudadas, a junta que apresentou a maior resistência foi a

do aço DP 780 com 170MPa na condição de imerssão em água por 6 horas e contendo 0,28g de

adesivo.

E no caso do aço DP 600 a maior resistência 134.9 MPa, foi na condição de umidade e

temperatura ambiente para a mesma quantidade de adesivo. Estes resultados indicam que a

quantidade de adesivo pode ser o fator determinante da resistência da junta.


17

Anexo 1: Ensaios de Cisalhamento das Juntas Adesivadas do Aço DP600

0,0 0,1 0,2 0,3

0

40

80

120

160

200

Te

nsã

o (

MP

a)


DP600 02

DP600 03

DP600 04

DP600 08

DP600 09

DP600 15

Tensão x Deformação DP600 Agua3

0,0 0,1 0,2 0,3

0

40

80

120

160

200

Te

nsã

o (

MP

a)


DP600 01

DP600 06

DP600 20

DP600 23

DP600 29

DP600 31

DP600 33


0,0 0,1 0,2 0,3

0

40

80

120

160

200

Te

nsã

o (

MP

a)


DP600 05

DP600 07

DP600 11

DP600 12

DP600 13

DP600 14

DP600 16


0,0 0,1 0,2 0,3

0

40

80

120

160

200

Te

nsã

o (

MP

a)


DP600 22

DP600 26

DP600 27

DP600 34

DP600 36

DP600 39

Tensão x Deformação DP600 Temp3

0,0 0,1 0,2 0,3

0

40

80

120

160

200

Te

nsã

o (

MP

a)


DP600 17

DP600 18

DP600 19

DP600 21

DP600 24

DP600 25


0,0 0,1 0,2 0,3

0

40

80

120

160

200

Te

nsã

o (

MP

a)


DP600 35

DP600 38

DP600 42

DP600 43

DP600 44

DP600 45

DP600 46


0,0 0,1 0,2 0,3

0

40

80

120

160

200

Te

nsã

o (

MP

a)


DP600 28

DP600 30

DP600 32

DP600 37

DP600 41

DP600 50

DP600 54

Tensão x Deformação DP600 UT2

0,0 0,1 0,2 0,3

0

40

80

120

160

200

Te

nsã

o (

MP

a)


DP600 47

DP600 48

DP600 49

DP600 52

DP600 53

DP600 55

DP600 56


0,0 0,1 0,2 0,3

0

40

80

120

160

200

Te

nsã

o (

MP

a)


DP600 40

DP600 51

DP600 57

DP600 58

DP600 59

DP600 60



18

Anexo 2: Ensaios de Cisalhamento das Juntas Adesivadas do Aço DP780

0,0 0,1 0,2 0,3

0

40

80

120

160

200

Te

nsã

o (

MP

a)


DP780 05

DP780 16

DP780 21

DP780 26

DP780 28

DP780 29

DP780 30


0,0 0,1 0,2 0,3

0

50

100

150

200

Te

nsã

o (

MP

a)


DP780 01

DP780 02

DP780 03

DP780 04

DP780 07

DP780 08

DP780 09

Tensão x Deformação DP780 Agua3 DP780 06

DP780 11

DP780 18

DP780 24

DP780 25

DP780 27

0,0 0,1 0,2 0,3

0

40

80

120

160

200

Te

nsã

o (

MP

a)



0,0 0,1 0,2 0,3

0

40

80

120

160

200

Te

nsã

o (

MP

a)


DP780 10

DP780 12

DP780 13

DP780 14

DP780 15

DP780 17

DP780 19


0,0 0,1 0,2 0,3

0

40

80

120

160

200

Te

nsã

o (

MP

a)


DP780 34

DP780 38

DP780 40

DP780 41

DP780 43

DP780 44


0,0 0,1 0,2 0,3

0

40

80

120

160

200

Te

nsã

o (

MP

a)


DP780 31

DP780 32

DP780 33

DP780 35

DP780 36

DP780 37


0,0 0,1 0,2 0,3

0

40

80

120

160

200

Te

nsã

o (

MP

a)


DP780 20

DP780 22

DP780 23

DP780 39

DP780 42

DP780 57

DP780 60


0,0 0,1 0,2 0,3

0

40

80

120

160

200

Te

nsã

o (

MP

a)


DP780 45

DP780 46

DP780 47

DP780 48

DP780 50

DP780 52

DP780 58


0,0 0,1 0,2 0,3

0

40

80

120

160

200

Te

nsã

o (

MP

a)


DP780 49

DP780 51

DP780 53

DP780 54

DP780 55

DP780 56

DP780 59



19

Anexo 3: Testes estatísticos considerando a relação de adesivo para DP600

Anexo 4: Testes estatísticos considerando a relação de adesivo para DP780


20

Anexo 5: Testes estatísticos considerando as diferentes condições a que foram expostas as chapas DP600 1




21





22

Referências

1 - MONTEIRO, Delfim Ferreira. Análise do comportamento a fractura de juntas de aço efectuadas com

adesivos estruturais. Universidade do Porto. Porto. 1995

2 - MARRA, Kleiner Marques, ALVARENGA, Evandro de Azevedo e VIEIRA, Sérgio Luiz, Adesividade de Aços

Laminados a Frio da Usiminas Destinados a Indústria Automobilística,XXXVII Seminário de Laminação

2001

3 - TALATI, Jigar. Surface Roughness – Significance and symbol interpretation in drawing. Hexagon

DesignCentre,Vadodara, http://www.hexagondesign.net/images/pdf/surface_roughness_jigar_talati.pdf, acessado em

maio de 2013

http://www.hexagondesign.net/images/pdf/surface_roughness_jigar_talati.pdf

juntas adesivadas em aÇos de alta resistÊncia · 2015-09-16 · uma das principais vantagens dos...

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