Avaliação dos parâmetros de soldagem para compósitos de PPS/fibras contínuas com aplicações aeronáuticas

Abstract

O desenvolvimento da tecnologia dos compósitos poliméricos avançados tem como uma de suas funções a união de materiais que combinem características como: elevada resistência mecânica e rigidez aliadas à baixa massa específica. Um dos problemas principais de utilização de compósitos poliméricos em aplicações estruturais consiste em sua união efetiva para a integração de componentes. Neste sentido, estudos recentes mostram que a técnica de soldagem por resistência elétrica é um dos processos mais promissores para união de compósitos, por ser um método rápido e por necessitar de pouca preparação de superfície. Este trabalho tem como objetivo avaliar os melhores parâmetros de soldagem por resistência elétrica para laminados de PPS (poli(sulfeto de fenileno)) reforçados com fibras contínuas (vidro e carbono) e híbrido com aplicações aeronáuticas. Para esta finalidade, são avaliados os parâmetros mais adequados quanto ao tempo, corrente elétrica e pressão a serem utilizados no processo de soldagem. A caracterização dos materiais soldados é realizada por meio de ensaios mecânicos (lap shear), análises térmicas (DMA e TMA) e análise morfológica (microscopias óptica e eletrônica de varredura). Com a utilização do planejamento de experimentos, foi encontrado o melhor valor da variável resposta para cada laminado estudado, e desse modo a melhor combinação dos parâmetros de soldagem, sendo para o PPS/fibras de carbono (37,0A, 3,0MPa, 50,0s), para o PPS/fibras de vidro (32,0A, 1,85MPa, 175,0s) e para o laminado híbrido (38,5ª, 3,0MPa, 50,0s). Com relação à temperatura de transição vítrea dos compósitos, esta não foi afetada significativamente pelo processo de soldagem, viabilizando o método de soldagem estudado para a integração de componentes aeronáuticos

The technology improvement of advanced polymeric composites has as one of its functions the junction of materials that present unique properties such as high strength and stiffness allied with low density. One of the major problems of using polymer composites in structural application consists in the effective joint for integrating components. In this behalf, recent studies demonstrate that the technique of electrical resistance welding is one of the most promising for bonding composites, as a rapid method because it does not require much surface preparation. This work aims to evaluate the more appropriate parameters of electrical resistance welding for PPS (poly (phenylene sulfide)) laminates reinforced with fabric continuous fibers (glass and carbon) designed for aeronautical applications. For this purpose, the parameters will be evaluated leading into account time, electric current and pressure to be used in the welding process. The welded material characterization will be accomplished through mechanical testing (lap shear), thermal (DMA and TMA) and morphological analysis (using optical and scanning electron microscopes). Through the procedure of design of experiments, it was found the best value of the response variable for each laminate studied here, and thus the best combination of welding parameters, being for the PPS/carbon fibers (37.0 A, 3.0 MPa, 50.0s) for the PPS/glass fibers (32.0 A, 1.85 MPa, 175.0 s) and the hybrid laminate (38.5 A, 3.0 MPa, 50.0 s). In relation to the glass transition temperature of these composites, this was not significantly affected by the welding process, enabling the welding method for studying the integration of aeronautical components