Materiais Compositos

Materiais Compósitos

Materiais Compósitos – Definição

Um material compósito pode ser considerado um material multiface que exibe uma combinação de propriedades, possibilitando assim, um desempenho melhor desse material frente a cada fase da sua composição, caso essas fossem empregadas individualmente (Callister, 1985). Em outras palavras, a combinação de dois ou mais materiais distintos pode resultar num material cujas propriedades mecânicas são superiores, em alguns aspectos, às propriedades de cada um dos componentes separadamente.

Madeira Compensado

Materiais Compósitos – Classificação

Devido à grande variedade de compósitos podemos classificá-los como:

 Compósitos reforçados por partículas;

 Compósitos reforçados por fibras, e

 Compósitos estruturais.

O material compósito utilizado no âmbito da indústria aeronáutica é um material compósito estrutural de alto desempenho, resultante de um arranjo de fibras de reforço que são impregnadas através de um sistema de resinas (matriz) para prover um determinado desempenho mecânico.

Utilização de Materiais Compósitos – A330

Materiais Compósitos

Fibras de Reforço

 São os elementos que conferem ao material compósito o peso e suas características mecânicas;

 Responsáveis por transmitirem as cargas de tensão e compressão para o resto da estrutura;

Os principais tipos de fibras usadas para reforçar compósitos no âmbito da aviação civil são:

 Fibras de Vidro;

 Fibras de Aramida (Kevlar);

 Fibras de Carbono;

 Fibras de Quartzo

Tipos de Fibras de Reforço

Matriz

 São os materiais homogêneos essenciais pelos quais as fibras são envolvidas.

 Têm como função principal manter as fibras unidas, transferir as solicitações mecânicas às fibras e protegê-las do meio externo.

 O material ideal para o qual uma matriz é derivada deve ser inicialmente um líquido de baixa viscosidade que possa ser facilmente convertido em um sólido rígido e durável, adequadamente unido (colado) a uma fibra de reforço.

 Enquanto a função da fibra é suportar a carga no composto, a propriedade mecânica da matriz pode afetar significantemente a maneira e a eficiência desta função.

As matrizes utilizadas no âmbito aeronáutico são “matrizes orgânicas”, comumente chamadas de resinas, e são divididas em duas famílias:

 Termorrígidas;

 Termoplásticas.

Matriz Orgânica

Matriz Termorrígida

 As matrizes termorrígidas são sistemas de resinas que estão em estados líquidos ou de pasta na temperatura ambiente antes da transformação. Eles requerem a cura por polimerização, que é uma reação química irreversível entre uma resina e um catalisador.

 Cada material termorrígido tem seu próprio ciclo de cura, o qual é necessário para satisfazer o mínimo de suas requeridas propriedades.

As matrizes termorrígidas mais utilizadas na indústria aeronáutica são:

 Epóxis – aplicações estruturais;

 Fenólicas – aplicações em interiores;

 É importante notar que os materiais termorrígidos têm uma vida útil limitada quando não curada. Para evitar o efeito do envelhecimento é necessário estocá-los a baixa temperatura, como em geladeiras em torno de 4ºC ou até freezer a temperaturas de -18ºC quando necessário.

Produto das Fibras

Tecidos

Tipos de Tecidos

Prepregs

Colmeias (Honeycombs) – Materiais

Honeycomb - Tipos de Células

Especificações de Honeycombs

Honeycombs – Aplicações Vantagens e Desvantagens do uso de Compósitos

Vantagens:

 Desempenho mecânico similar ou excedendo os materiais metálicos;

 Redução de Peso em torno de 25 a 45% em relação a partes fabricadas por ligas metálicas;

 Alta rigidez e resistência mecânica associadas com peso reduzido refletem diretamente na eficiência estrutural.

 Resistência a Corrosão;

 Sem problemas de fadiga;