Caracterização de juntas de compósitos PEI/fibra de carbono submetidos a condicionamentos ambientais

Abstract

A soldagem em materiais compósitos é recente no meio industrial e vem sendo cada vez mais estudada para obtenção de melhorias no processo. A soldagem por gás oxiacetileno é um dos processos desenvolvidos para a soldagem devido a seu baixo custo e possibilidade de adaptação. Na soldagem de materiais compósitos, a combustão dos gases fornece o calor que, com o auxílio do alumínio para proteção e transferência, provoca o derretimento e a junção da matriz polimérica. Por meio do planejamento experimental neste trabalho determinou-se os melhores parâmetros otimizados para a soldagem de materiais compósitos poliméricos PEI/fibra de carbono por meio da soldagem por oxiacetileno, sendo estes 54 s e distância da chama de 60 mm. Os parâmetros reais que apresentaram maior Lap Shear (15,82 MPa) foram conseguidos com um tempo de 50 s e distância de chama de 50 mm. Adicionalmente foi feito um estudo frente a condicionamentos ambientais das juntas obtidas (nas condições em que se obteve maior valor de resistência mecânica): imersão em ácido nítrico, exposição em câmaras higrotérmica e ultravioleta. Foram definidos como parâmetros de avaliação da soldagem das juntas com e sem condicionamento o ensaio mecânico de Lap Shear e uma caracterização por microscopia ótica. No caso das juntas submetidas aos condicionamentos, em todos houve uma diminuição significativa no valor de resistência mecânica.

Welding in composite materials is recent in the industrial environment and has been increasingly studied to obtain improvements in the process. Oxyacetylene gas welding is one of the processes developed for welding due to its low cost and the possibility of adaptation. In the welding of composite materials, the combustion of the gases provides the heat that, with the aid of aluminum for protection and transfer, causes the melting and the junction of the polymeric matrix. By means of the experimental design in this work, it was determined the best optimized parameters for the welding of PEI / carbon fiber polymer composites by oxyacetylene welding, these being a distance of 60 mm from the flame. The actual parameters that presented the greatest Lap Shear (15.82 MPa) were achieved with a time of 50 s and a flame distance of 50 mm. In addition, a study was carried out on the environmental conditions of the joints obtained (under the conditions in which the greatest value of mechanical resistance was obtained): immersion in nitric acid, exposure in hygrothermal and ultraviolet. The Lap Shear mechanical test and a characterization by optical microscopy were defined as welding parameters of the joints with and without conditioning. In the case of joints submitted to the conditioning, in all there was a significant decrease in the value of mechanical resistance.