Desenvolvimento e otimização do processo de soldagem por oxi-acetileno para compósito PEI Fibra de vidro.

Abstract

Atualmente há uma crescente utilização de materiais compósitos em diversas áreas, dentre as quais pode-se destacar a aeroespacial. A utilização de compósitos poliméricos avançados termoplásticos na indústria aeroespacial vem ganhando grande destaque devido ao avanço tecnológico e pelas atrativas características como: elevada resistência mecânica e rigidez aliadas á baixa massa específica. Uma das dificuldades para ampliação do uso destes materiais em escala industrial é conseguir a união efetiva de seus componentes sendo que, para a integração destes compósitos, várias técnicas estão sendo estudadas e utilizadas visando a união de componentes específicos, como aplicação de adesivos, uso de rebites e técnicas de soldagem. Dentre estas técnicas, a soldagem vem sendo considerada a mais vantajosa para a união das peças e reparo das mesmas, pois este método gera a união com qualidade superior em comparação com as outras técnicas atualmente disponíveis. Um processo ainda pouco explorado e com a vantagem de ser econômico é por Oxi-acetileno, tratando-se de um método simples e pode ser adequado a materiais poliméricos. Para avaliar a eficiência de soldagem para materiais compósitos, dentre os ensaios mais indicados pela literatura, destaca-se o ensaio de Lap Shear. Este trabalho visou a realização de um estudo de aprimoramento e otimização de parâmetros com a utilização de planejamento experimental, na soldagem de compósitos de PEI fibra de vidro pelo processo de Oxi-acetileno. As variáveis estudadas do processo foram tempo e distância da chama, em que obteve-se as melhores faixas com intuito de obter uma resistência mecânica maior obtida pelo ensaio de Lap Shear. Com as variáveis estabelecidas em distância da chama do bico do maçarico até amostra e tempo de soldagem, os valores obtidos entre mínimo e máximo foram de 40 mm/60 mm e 40 s/60 s respectivamente. As amostras soldadas e ensaiadas na altura máxima e tempo mínimo obtiveram um valor de resistência de 10,18 Mpa e a na altura mínima e tempo máximo de 4,35 Mpa. Utilizando os parâmetros sugeridos pelo programa após o planejamento experimental, que foram de 50s/50mm, uma amostra foi soldada e ensaiada obtendo o valor de 11,83 Mpa quando o programa sugeriu uma valor de resistência de 11,70 Mpa o que comprovou a eficiência do método por meio de otimização. E finalmente com as amostras soldadas nas condições estabelecidas, foi feito a caracterização das amostras por meio de microscopia óptica onde houve a observação principalmente de vazios, que comprovou-se a interação entre as partes do material.

Currently there is a growing use of composite materials in several areas, among which can be highlighted the aerospace. The use of advanced thermoplastic polymer composites in the aerospace industry has been gaining prominence due to technological advances and attractive features such as: high mechanical strength and stiffness combined with low specific mass. One of the difficulties to increase the use of these materials in an industrial scale is to achieve the effective union of their components and, for the integration of these composites, several techniques are being studied and used for the union of specific components, such as adhesive application, rivets and welding techniques. Among these techniques, welding has been considered the most advantageous for joining the parts and repairing them, because this method generates the union with superior quality in comparison with the other techniques currently available. A still under-explored process with the advantage of being economical is by Oxy-Acetylene, being a simple method and may be suitable for polymeric materials. In order to evaluate the welding efficiency for composite materials, the Lap Shear test is the most indicated in the literature. This work aimed at the accomplishment of a study of improvement and optimization of parameters with the use of experimental planning, in the welding of PEI fiberglass composites by the Oxi-acetylene process. The studied variables of the process were time and distance of the flame, in which the best bands were obtained in order to obtain a greater mechanical resistance obtained by the Lap Shear test. With the variables established in distance from the flame of the torch nozzle up to sample and welding time, the values obtained between minimum and maximum were 40 mm / 60 mm and 40 s / 60 s respectively. Samples welded and tested at maximum height and minimum time obtained a resistance value of 10.18 MPa and a minimum height and maximum time of 4.35 MPa. Using the parameters suggested by the program after the experimental design, which were 50s / 50mm, a sample was welded and tested obtaining the value of 11.83 MPa when the program suggested a resistance value of 11.70 MPa which proved the efficiency of the method by means of optimization. Finally, with the samples welded under the conditions established, the samples were characterized by optical microscopy where the observation was mainly of voids, which proved the interaction between the parts of the material.