Efeito dos processos de laminação manual e laminação termomecânica nas propriedades mecânicas de material compósito carbono-epóxi

Abstract

Os processos de manufatura de materiais compósitos estão em constante evolução devido a crescente demanda por materiais com propriedades e características mais específicas e por métodos que sejam mais eficientes, aliando baixo custo a alta produtividade. O processo de conformação termomecânica, que utiliza forças de compressão para melhorar as características estruturais do compósito, é uma alternativa ao processo de laminação manual, que emprega apenas o vácuo para esta finalidade. O entendimento da influência dos parâmetros de processamento termomecânico torna-se essencial para que se obtenha dados que possam ser utilizados futuramente em simulações e na otimização do processo. O presente trabalho teve como finalidade verificar a existência de possíveis efeitos decorrentes do processo de laminação termomecânica sobre as propriedades mecânicas à tração de um material compósito Carbono/Epóxi. Para isso o Delineamento Central Composto foi selecionado como planejamento fatorial, tendo como variáveis independentes temperatura e pressão de compressão e variáveis dependentes o limite de resistência a tração e o módulo de elasticidade. O resultado deste experimento não evidenciou nenhuma influência por parte dos parâmetros de processo, a exceção da temperatura que gera influência sobre o limite de resistência. Em paralelo, as propriedades mecânicas do material processado termomecanicamente foram comparadas com um material que fora produzido por laminação manual. A variação nos valores das propriedades foi evidenciada com alterações entre 45% e 75%, comprovando as vantagens em se utilizar o processo de laminação termomecânica

The manufacturing processes of composite materials are constantly evolving due to the growing demand for materials with more specific properties and characteristics and for methods that are more efficient, combining low cost with high productivity. The thermo-mechanical forming process, which uses compression forces to improve the structural characteristics of the composite, is an alternative to the manual rolling process, which employs only vacuum for this purpose. Understanding the influence of thermo-mechanical processing parameters becomes essential to obtain data that can be used in future simulations and process optimization. The purpose of this work is to verify the possible effects of the thermo-mechanical rolling process on the tensile mechanical properties of a carbon/epoxy composite material. A Central Composite DoE was selected as factorial planning having as independent variables temperature and pressure and as dependent variables tensile strength and Young’s modulus. As a result of this experiment no interference rising from the processing parameters was noted, with the exception to the temperature that affects the resulting tensile strength of the composite. The mechanical properties of the material prepared by thermo-mechanical process were compared to those of a material made by manual rolling process. The variation in the values of the properties was evidenced with alterations between 45% and 75%, proving the advantages in using the process of thermo-mechanical rolling