Materiais compósitos - introdução e aplicações docx

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1ª. LISTA DE EXERCÍCIOS (Introdução e aplicações)
Materiais compósitos
1) Para um compósito de matriz polimérica reforçado com fibras:
(a) Liste três funções da matriz
- conferir o formato final do componente;
- fornece barreira contra efeitos químicos e ambientais;
- protege da abrasão mecânica.
- receber o carregamento mecânico
(b) Compare as características mecânicas desejadas para as fases matriz e fibra.
A matriz (especialmente a polimérica) é responsável pela transferência de tensões para
a carga. Já a fibra possui alto módulo superior à matriz, que tem maior flexibilidade. A fibra é
responsável pelo carregamento mecânico, com maior resistência à tração, suportando os
carregamentos impostos na matriz. Propriedades de tensão transversal, compressão,
cisalhamento, resistência à temperatura e ao meio ambiente.
(c) Cite as razões pelas quais deve existir uma ligação forte na interface.
Com maior interação, maior interação conjunta dos componentes, resultando em
aumento de propriedades.
2) Qual a diferença entre as fases matriz e dispersa em um compósito?
A fase dispersa deve ser insolúvel na matriz (em formato fibroso/sólido), agindo no
comportamento mecânico.
3) O uso de compósitos na indústria automobilística têm crescido consideravelmente nos
últimos anos. Explique as distinções entre tipos de peças que podem ser fabricados a
partir de compósitos para uso na indústria automobilística.
Podem ser fabricados componentes de menor densidade, otimizando a velocidade dos
automóveis. Além disso, os componentes podem, ainda, alcançar maior resistência à tração,
fadiga e impacto simultaneamente. As peças fabricadas a partir de compósitos também possuem
menor probabilidade de falha (uma vez que o componente será moldado em sua forma final,
evita-se realizar junções, soldas, etc). Outro fator importante é que estes materiais geralmente
são menos ruidosos, uma vez que vibram menos, ideal para fabricar componentes silenciosos.
4) Explique qual a diferença entre cargas de reforço e enchimento, destacando quando
são utilizadas?
- Reforço: utilizada para melhorar o desempenho mecânico da matriz;
- Enchimento: utilizada para modificar outras propriedades (térmicas, elétricas, resistência a
intempéries, etc.) ou reduzir custos de fabricação.
5) Explique os fatores que têm despertado o interesse crescente no uso de materiais
compósitos em relação às outras classes de materiais, especialmente metais.
- Menor densidade: uma vez que as matrizes mais comuns são de polímero e a peça não
perde nas propriedades;
- Menor custo de fabricação: especialmente para aquelas peças onde são utilizadas cargas
de enchimento;
- Maior resistência à tração: especialmente em relação às fibras;
- Maior resistência ao impacto e à fadiga: especialmente nas fibras vegetais;
- Menor nível energético para a fabricação: são misturas físicas que não exigem refino para
fabricação;
- Vibram pouco: são pouco ruidosos;
- Dispensam fixadores e junções: menor probabilidade de falha e oxidação;
- Fácil manutenção.
- Moldagem de peças com formato complexo com gastos energéticos menores;
6) Discorra sobre os principais fatores que ainda limitam a utilização disseminada de
materiais compósitos.
- Custo elevado das matérias primas (no caso de compósitos de alto desempenho)
- Falta de mão de obra qualificada (é uma área nova)
- Tecnologias avançadas que encarecem o preço de fabricação dos componentes, ou seja, a
produção fica limitada a produtos que possuem alto investimento por parte de fabricantes
para a melhora do desempenho do seu produto. Um exemplo claro é a indústria
aeronáutica, na qual a fibra de carbono vem sendo mais comumente utilizada com o passar
dos anos devido a difusão da tecnologia por parte dos fabricantes de materiais compósitos.
7) Explique a classificação de materiais compósitos de acordo com a geometria da fase
dispersa.
- Fibrosos (tecidos, mantas, fibras contínuas, fibras descontínuas)
- Particulados (inclui nano e microcompósitos)-
8) Explique com suas palavras o porquê há o interesse no uso de compósitos em
aplicações na indústria aeroespacial.
9) Quais os tipos de compósitos (matriz e fase dispersa) têm sido mais utilizados no
desenvolvimento de peças na indústria aeroespacial?
10)Explique o que é um compósito Carbono/carbono e qual o interesse na sua utilização.
11)Cite algumas partes do avião que podem ser desenvolvidas a partir de materiais
compósitos e quais materiais podem ser utilizados, justificando.