Ref.: MCoCa10-002
Apresentador: Geraldo Maurício Cândido
Autores (Instituição): Cândido, G.M.(Instituto Tecnológico de Aeronáutica); Ribeiro Filho, S.L.(Instituto Tecnológico de Aeronáutica); Donadon, M.V.(Instituto Tecnologico de Aeronautica);
Resumo:
A fabricação de componentes estruturais para aeronaves utilizando compósitos poliméricos avançados frequentemente requer, após a etapa de produção, operações de usinagem como o fresamento, para ajustar a geometria com precisão e garantir o acabamento superficial adequado, conforme previsto nas especificações do projeto. Porém, a usinagem de estruturas compósitas apresenta desafios relevantes devido à sua construção anisotrópica e natureza heterogênea em nível microscópico, ambas associadas às características de elevada resistência, tendência à fragmentação e abrasividade das fibras. O desbaste causado pelo avanço da ferramenta no material a ser removido pode lascar a superfície do laminado ou separá-lo em camadas e, portanto, aumentar o risco de delaminação. A complexidade da usinagem de compósitos poliméricos também pode favorecer a formação de outros tipos de danos, como: trincas na matriz, fiber pull-out, falha interfacial fibra/matriz e degradação térmica da matriz, prejudicando a precisão dimensional e a qualidade do produto. Restringir o início de danos nas operações de usinagem é condição determinante para preservar a integridade estrutural do compósito, bem como propiciar corte limpo, permitir o cumprimento de requisitos funcionais de montagem e evitar o descarte do componente. Um estudo sobre o tema em foco, baseou-se em investigar o comportamento de fratura via usinagem por fresamento em laminado unidirecional de aplicação aeronáutica. O laminado foi moldado em camadas pré-impregnadas de fibras de carbono AS4/epóxi 8552 na configuração [0º]16 e curado em autoclave sob ação de pressão e vácuo. Os testes de fresamento foram realizados em um centro de usinagem vertical de 5 eixos (modelo DCM560), equipado com um sistema de controle CNC Siemens-840D. Fresas de metal duro com diâmetro de 6 mm identificadas pelos códigos 1P222-XA e 2P50-AO, foram utilizadas na efetuação dos ensaios. As ferramentas de corte foram escolhidas com base em duas geometrias diferentes, sendo que a primeira é tipicamente utilizada para fresar materiais não ferrosos, enquanto a segunda é comumente usada em materiais não metálicos, como polímeros e compósitos. Diante disso, o objetivo deste trabalho consiste em explorar os conceitos da ciência da fractografia para caracterizar e esclarecer as marcas deixadas nas superfícies usinadas do laminado pelo avanço das fresas. As amostras das citadas superfícies foram revestidas com uma fina camada condutora de íons de ouro, para análise fractográfica por técnica de microscopia eletrônica de varredura (MEV). Ao comparar os resultados, notou-se que as condições de corte e os tipos de frezas produziram um efeito significativo na interface de camadas com a exibição de diferentes aspectos fractográficos, como: delaminatação, fiber pull-out e fragmentação de fibras e matriz. Os detalhes da falha coesiva na resina evidenciaram a formação de aspectos denominados de cúspides, fato que possibilita a definição da falha por cisalhamento.