Introdução aos materiais compósitos sem mat2005

Ana RicardoAna Ricardo por Cristina Costa
IINTRODUÇÃONTRODUÇÃO AOSAOS MMATERIAISATERIAIS CCOMPÓSITOSOMPÓSITOS

OIC – Secção de Colagens e Materiais CompósitosOIC – Secção de Colagens e Materiais Compósitos

CONTEÚDOCONTEÚDO
11 Noções BásicasNoções Básicas
22 Classificação dos Materiais e EstruturasClassificação dos Materiais e Estruturas
44 Exemplos de Aplicações – Família AIRBUS A320Exemplos de Aplicações – Família AIRBUS A320
33 EPI – Equipamento de Protecção IndividualEPI – Equipamento de Protecção Individual
55 Vantagens e DesvantagensVantagens e Desvantagens

1.1.NOÇÕES BÁSICASNOÇÕES BÁSICAS

A palavraA palavra compósitocompósito está relacionada com a definição deestá relacionada com a definição de
mistura.mistura.
Mistura resulta da união,Mistura resulta da união,
homogénea ou não, de substânciashomogénea ou não, de substâncias
diferentes, conservando as suasdiferentes, conservando as suas
propriedades específicas!propriedades específicas!
A + B + ... + N = ...A + B + ... + N = ...

o osso humano...o osso humano...
i.e.i.e. Na Natureza podemos classificar como materiaisNa Natureza podemos classificar como materiais
compósitos...compósitos...
teia de aranha...teia de aranha...
o tronco das arvores...o tronco das arvores...

O QUE É QUE DISTINGUEO QUE É QUE DISTINGUE
OS MATERIAISOS MATERIAIS
COMPÓSITOS DOSCOMPÓSITOS DOS
RESTANTES MATERIAIS?RESTANTES MATERIAIS?
Se todos os materiais resultam da mistura de 2 ou maisSe todos os materiais resultam da mistura de 2 ou mais
componentes...componentes...

Material CompósitoMaterial Compósito
Um material compósito define-se comoUm material compósito define-se como
uma combinação macroscópica de 2 ouuma combinação macroscópica de 2 ou
mais materiais, na qual é identificável amais materiais, na qual é identificável a
sua interface,sua interface,
ou seja,ou seja,

ADESIVOADESIVOFIBRAFIBRA

Desde muito cedo que o ser Humano compreendeu queDesde muito cedo que o ser Humano compreendeu que
podia misturar as matérias parapodia misturar as matérias para
melhorar as suas propriedadesmelhorar as suas propriedades......
e de forma “inocente” concebeu os primeiros Materiaise de forma “inocente” concebeu os primeiros Materiais
Compósitos industriais,Compósitos industriais,
ADOBE...ADOBE...
BETÃO ARMADO...BETÃO ARMADO...
MADEIRAS PRENSADAS...MADEIRAS PRENSADAS...

As novas fibras de alta performance, deAs novas fibras de alta performance, de
CARBONOCARBONO ee ARAMIDAARAMIDA, surgiram nas, surgiram nas
décadas de 60 e 70décadas de 60 e 70
Só na década de 40, no pós guerra, é que as fibras deSó na década de 40, no pós guerra, é que as fibras de
VIDROVIDRO foram introduzidos na Indústria Aeronáuticaforam introduzidos na Indústria Aeronáutica
AA AIRBUSAIRBUS introduziu osintroduziu os
materiais compósitos namateriais compósitos na
estrutura primária na décadaestrutura primária na década
seguinteseguinte

A excelenteA excelente performanceperformance dos compósitos de fibrasdos compósitos de fibras
conduziu à sua utilização generalizada, nomeadamente,conduziu à sua utilização generalizada, nomeadamente,
nas áreas do lazer...nas áreas do lazer...
pranchas de surf...pranchas de surf...
canas de pesca...canas de pesca...
automóveis...automóveis...

RESUMORESUMO
A.A. Um material compósito é a combinaçãoUm material compósito é a combinação
macroscópica de 2 ou mais materiais, cuja interface émacroscópica de 2 ou mais materiais, cuja interface é
identificávelidentificável
B.B. Os materiais são combinados em função dasOs materiais são combinados em função das
propriedades pretendidas para o produto finalpropriedades pretendidas para o produto final

2.2.CLASSIFICAÇÃO DOS MATERIAIS E ESTRUTURASCLASSIFICAÇÃO DOS MATERIAIS E ESTRUTURAS

FIBRASFIBRAS
Na Indústria Aeronáutica utilizam-se 4 tipos de fibras...Na Indústria Aeronáutica utilizam-se 4 tipos de fibras...
VIDROVIDRO
CARBONOCARBONO
ARAMIDAARAMIDA
QUARTZOQUARTZO

FIBRASFIBRAS
FIBRAS = REFORÇOSFIBRAS = REFORÇOS
Têm como objectivo:Têm como objectivo:
Suportar os esforçosSuportar os esforços

RESINASRESINAS
TERMOPLÁSTICASTERMOPLÁSTICAS (processo de catálise reversível)(processo de catálise reversível)
As resinas são polímeros orgânicos...As resinas são polímeros orgânicos...
TERMOENDURECÍVEISTERMOENDURECÍVEIS (processo de catálise irreversível,(processo de catálise irreversível,
dependente da adição de 1 endurecedor)dependente da adição de 1 endurecedor)
Em função do tipo de cura (endurecimento) podemosEm função do tipo de cura (endurecimento) podemos
distinguir 2 grupos distintos:distinguir 2 grupos distintos:

RESINASRESINAS
Após a mistura daApós a mistura da Resina TermoendurecívelResina Termoendurecível com ocom o
EndurecedorEndurecedor (ou catalizador) inicia-se um processo de(ou catalizador) inicia-se um processo de
polimerização exotérmico, ou seja, que liberta calor...polimerização exotérmico, ou seja, que liberta calor...
MISTURARMISTURAR SEMPRESEMPRE DE ACORDO COM AS INSTRUÇÕES DO FABRICANTE!DE ACORDO COM AS INSTRUÇÕES DO FABRICANTE!
RESINA + ENDURECEDOR = ADESIVORESINA + ENDURECEDOR = ADESIVO

Os principais tipos deOs principais tipos de Resinas TermoendurecíveisResinas Termoendurecíveis utilizadasutilizadas
na Indústria Aeronáutica são:na Indústria Aeronáutica são:
RESINASRESINAS
POLIAMIDASPOLIAMIDAS (estruturais, resistentes a altas temperaturas)(estruturais, resistentes a altas temperaturas)
EPÓXIDASEPÓXIDAS (Estruturais)(Estruturais)
FENÓLICASFENÓLICAS (u(utilizadas no IC devido ao seu baixo nível detilizadas no IC devido ao seu baixo nível de
toxicidade e flamabilidade – FAR/JAR 25)toxicidade e flamabilidade – FAR/JAR 25)
POLIÉSTERPOLIÉSTER (cura rápida à temperatura ambiente)(cura rápida à temperatura ambiente)
EPÓXIDO-FENÓLICASEPÓXIDO-FENÓLICAS (híbridas)(híbridas)

RESINASRESINAS
ADESIVO = MATRIZADESIVO = MATRIZ
Tem como objectivos:Tem como objectivos:
Garantir a geometria dos componentesGarantir a geometria dos componentes
Transmitir os esforçosTransmitir os esforços
Proteger os ReforçosProteger os Reforços

ESTRUTURASESTRUTURAS
Existem 2 tipos de estruturas constituídas por MateriaisExistem 2 tipos de estruturas constituídas por Materiais
Compósitos:Compósitos:
““SANDWICH”SANDWICH” (camadas de materiais distintos)(camadas de materiais distintos)
MONOLÍTICAMONOLÍTICA (apenas tecidos impregnados)(apenas tecidos impregnados)

ESTRUTURASESTRUTURAS
TECIDOSTECIDOS
MONOLÍTICAMONOLÍTICA
NINHO DE ABELHANINHO DE ABELHA
““SANDWICH”SANDWICH”
TECIDOSTECIDOS

RESUMORESUMO
A.A. FibrasFibras
Vidro, Carbono, Aramida e QuartzoVidro, Carbono, Aramida e Quartzo
B.B. ResinasResinas
TermoplásticasTermoplásticas
TermoendurecíveisTermoendurecíveis
Estruturais – Poliamidas e EpóxidasEstruturais – Poliamidas e Epóxidas
Fenólicas ou Epóxido-FenólicasFenólicas ou Epóxido-Fenólicas
PoliésterPoliéster
C.C. EstruturasEstruturas
““Sandwich” e MonolíticaSandwich” e Monolítica

3.3.EPI – EQUIPAMENTO DE PROTECÇÃO INDIVIDUALEPI – EQUIPAMENTO DE PROTECÇÃO INDIVIDUAL

TAMPÕES DE OUVIDOSTAMPÕES DE OUVIDOS
O ruído diminui a capacidade auditivaO ruído diminui a capacidade auditiva

MÁSCARAMÁSCARA
As partículas das fibras em suspensão no ar alojam-seAs partículas das fibras em suspensão no ar alojam-se
nas cavidades pulmonaresnas cavidades pulmonares

PROTECÇÕES DE BRAÇOS – “MANGUITOS”PROTECÇÕES DE BRAÇOS – “MANGUITOS”
Os solventes secam a pele e quando o contacto éOs solventes secam a pele e quando o contacto é
prolongado podem provocar eczemas crónicosprolongado podem provocar eczemas crónicos

LUVAS DE “LATEX”LUVAS DE “LATEX”
As resinas possuem agentes tóxicos que podemAs resinas possuem agentes tóxicos que podem
provocar lesões cutâneas a longo prazoprovocar lesões cutâneas a longo prazo

ÓCULOSÓCULOS
As poeiras das fibras e os solventes irritam a superfícieAs poeiras das fibras e os solventes irritam a superfície
ocularocular

CALÇADOCALÇADO
Sola resistente a óleos e solventes, com biqueira de açoSola resistente a óleos e solventes, com biqueira de aço

4.4.EXEMPLOS DE APLICAÇÕES – Família AIRBUS A320EXEMPLOS DE APLICAÇÕES – Família AIRBUS A320

Aproximadamente 15% do peso de um A320-200 éAproximadamente 15% do peso de um A320-200 é
manufacturado em Materiais Compósitos...manufacturado em Materiais Compósitos...
o que representa um total superior a 6 ton!o que representa um total superior a 6 ton!

Flaps -Flaps - InboardInboard ee OutbordOutbord

Portas do Trem Principal e do Trem de Proa...Portas do Trem Principal e do Trem de Proa...

Estabilizador Horizontal e Vertical...Estabilizador Horizontal e Vertical...

Capotagens daCapotagens da FanFan ((Fan CowlsFan Cowls)...)...

SlatsSlats ee SpoilersSpoilers......

Mantas para Isolamento Térmico e Acústico...Mantas para Isolamento Térmico e Acústico...

Painéis do Chão da Cabine...Painéis do Chão da Cabine...

Condutas de Ar Condicionado...Condutas de Ar Condicionado...

Bagageiras...Bagageiras...

““Nose Radome”...Nose Radome”...

Flap Track FairingsFlap Track Fairings ou “Canoas das Calhas dos Flaps”...ou “Canoas das Calhas dos Flaps”...

GalleysGalleys e outros...e outros...

5.5.VANTAGENS E DESVANTAGENSVANTAGENS E DESVANTAGENS

 VANTAGENSVANTAGENS
1.1. Redução de peso face a uma elevada resistênciaRedução de peso face a uma elevada resistência
2.2. Resistência à corrosãoResistência à corrosão
3.3. Construção de formas complexasConstrução de formas complexas
4.4. Melhor acabamento superficialMelhor acabamento superficial

 DESVANTAGENSDESVANTAGENS
1.1. Custo elevado dos materiais e dos processos de fabricoCusto elevado dos materiais e dos processos de fabrico
2.2. Corrosão galvânica das ligas de Alumínio (Carbono)Corrosão galvânica das ligas de Alumínio (Carbono)
3.3. Protecção contra descargas eléctricasProtecção contra descargas eléctricas e antiestáticase antiestáticas
(Aramida, Vidro e Quartzo)(Aramida, Vidro e Quartzo)

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