MATERIAIS COMPÓSITOS. Prof. Roberto Monteiro de Barros Filho. Prof. Roberto Monteiro de Barros Filho

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1 MATERIAIS COMPÓSITOS

2 Histórico Adobes reforçados com palha Egito 5000 anos. Concreto reforçado com barras de metal século XIX. Fibras de vidro 1970

3 Conceito São materiais formados por dois ou mais constituintes e que apresentam propriedades distintas de seus componentes separadamente.

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5 Constituição São constituídos por uma fase contínua (matriz) e fase dispersa (agente de reforço).

6 Tipos de compósitos Compósitos Reforçados Reforçados Estruturais Particulados com fibras Grandes Dispersas Contínuos Descontínuos Laminados partículas Alinhados caóticos

7 O Concreto sob a ótica dos Materiais Compósitos Matriz = Pasta de Cimento Portland Macrocompósito Rf Reforço = Agregado graúdo + agregado fino (Brita + Areia) 74 % ocupação Para as britas (esféricas) Cimento + areia Matriz : pasta de cimento

8 Concreto Armado

9 Evolução do concreto reforçado Adição de fibras de aço: como agente de reforço Fibras senoidais: Aço I ASTM A-280 Construídas por seções regulares com as seguintes dimensões: Espessura :0,2 mm Largura :2,3mm Comprimentos :25,4mm(1 ), 38mm (1 ½ ) e 51 mm (2 ) Segundo o fabricante: as fibras proporcionam aumento real nas propriedades mecânicas quando comparado ao concreto reforçado tela metálica soldada A ruptura frágil do concreto, quando submetido a esforços de tração ou compressão se deve a presença de microfissuras desenvolvidas no processo de endurecimento do material

10 Região extremamente frágil Concreto Reforçado Com Tela metálica Concreto Reforçado Com fibras metálicas

11 Disposição das fibras (a) Fibras unidirecionais contínuas; (b) fibras descontínuas orientadas de modo aleatório; (c) fibras bidirecionais tecidas ortogonalmente.

12 Contínuo e alinhado Descontínuo e alinhado Descontínuo e orientado ao acaso

13 Distribuição e propriedadesp Matriz Concentração Agente de reforço Tamanho Forma Orientação Características geométricas Propriedades IMPORTANTE: VARIANDO-SE QUALQUER PROPRIEDADE: NOVO MATERIAL: MUITAS POSSIBILIDADES DE COMBINAÇÃO

14 Interação fibra-matriz Esforço aplicado na matriz e transferido para fibra Maior adesão, maior deformação Transmissão de esforço nula no final Tendência à ruptura, área desprotegida Segmento de compósito Esforço FIBRA Maior fibra, maior adesão Padrão de Deformação nas vizinhanças de uma fibra imersa em uma Matriz

15 Compósitos: Tensão x Deformação

16 Compósitos de matriz polimérica Fibra de Vidro = Fiberglass Compósito de matriz polimérica reforçado com fibras de vidro É um vidro de borossílicato, contendo: menos de 2% de Na 2 O (Óxido de Sódio) e K 2 O (Óxido de Potássio). O Óxido de Boro, fornece o alongamento dos vidros, possibilitando a formação de fibras, ou fios com diâmetros de 5 a 20 microns. Encontra no mercado em forma de: Mantas - Tecidos Filamentos

17 Tecido Fibras de vidro Formas Comerciais Manta Roving picado Chopped Roving contínuo Hoop

18 VANTAGENS PRINCIPAIS: 1) Características mecânicas excepcionais, Fácil e completamente adaptável à inúmeras finalidades. 2) Resistências específicas superiores a quase todos os metais e aos demais materiais de construção (altíssima resistência mecânica). 3) Grande flexibilidade de desenho de construção, que permite qualquer forma, por mais complexa que ela seja. 4) Altíssima resistência às ações dos produtos químicos e das intempéries, não é atacado por agentes atmosféricos e por micro organismos. 5) Excelentes propriedades elétricas, valorizadas por uma boa estabilidade dimensional, baixa absorção de água e uma elevada resistência ás altas e baixas temperaturas.

19 OUTRAS VANTAGENS: 6) Possibilita a obtenção de produtos translúcidos ou em cor, praticamente não necessita de manutenção. Eventuais reparos são facílimos e de custo muito reduzido. 7) Peso reduzidíssimo i comparado com os metais convencionais. grande vantagem nos Tanques de grande porte. 8) Permite armazenagem de produtos diferentes - higiene e fácil Esterilização com vapor, com soluções Alcalinas ou Ácidas.

20 O plástico reforçado invade a obra Leveza, design diferenciado, isolamento elétrico, alta resistência mecânica e à corrosão, durabilidade, fácil manutenção e redução do custo final da obra. Estas são algumas das vantagens do plástico reforçado que levam a sua larga utilização pelo setor da construção civil. Conheça abaixo várias aplicações: Caixas d água Tlh Telhas Piscinas Móveis para piscinas e jardins Banheiras Produtos de mármore sintético Peças com fibras naturais: Compostos de plástico reforçado com fibras naturais, como fibras de coco moídas ou sementes de babaçu, podem ser aplicados em pisos e tampos de mesas. Piso-box Tanque para lavar roupa Vitrais Móveis Ofurô

21 Painel cimentício reforçado com fibras vegetais

22 Fibra de Vidro - Aplicações

23 Fibra de Vidro - Aplicações

24 Fibra de Vidro - Aplicações

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26 Compósitos Estruturais

27 Desenho esquemático dos compósitos tipo sanduíche

28 Compósitos sanduíche - Aplicações

29 Caracterização Absorve as vibrações 8 vezes mais rapidamente que uma chapa de Al da mesma espessura Peso: Chapa de 3mm 4,5 Kg/m 2 Chapa de 4mm 5,5 Kg/m 2 Chapa de 6mm 7,3 Kg/m 2 Raio de curvatura 15 x a espessura do painel O ALUCOBOND de 4mm de espessura tem a mesma Rigidez que uma chapa de Al de 3,3mm de espessura, porém É 40 % mais leve

30 Compósitos Estruturais Processo de produção FOLHAS DE Al Filme protetor Extrusora de PEBD FOLHAS DE Al corte embalagem

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33 Problema principal nos compósitos: Adesão fibra-matriz Bolhas Quando dois sólidos (fibra e matriz) ti são aproximados a rugosidade d e as superfícies irregulares (vistas sob a ótica microscópica impede que as superfícies se toquem em toda extensão

34 Processos de fabricação MOLDES ABERTOS MANUAL OU CONTATO MOLDES FECHADOS CÂMARA DE PRESSÃO AUTOCLAVE ENROLAMENTO DE FILAMENTO CENTRIFUGAÇÃO PISTOLA LAMINAÇÃO PULTRUSÃO INJEÇÃO

35 Manual ou contato -mais antigo e simples -fibras e resina depositados no molde -Ar removido com pincel ou rolete -superfície exposta é áspera

36 Moldes abertos e fechados

37 Pistola RESINA FIBRA DE VIDRO ADITIVOS -resina e material fibroso projetados -equipamento especial -cura a temperatura t ambiente -rápido e homogêneo

38 Moldagem por prensagem à quente (Hot press moulding) - Ótimo acabamento superficial - Relativo consumo de energia - Necessidade de equipamento apropriado

39 Laminação Aplicações específicas: - Folhas e placas.

40 Enrolamento filamentar

41 Pultrusão - Adequado para produção de peças estruturais. - Filamentos inseridos em disposição i longitudinal.

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