Existe uma ampla variedade de matérias-primas para compósitos, incluindo resinas, fibras e materiais de núcleo, e cada material possui suas próprias propriedades únicas de resistência, rigidez, tenacidade e estabilidade térmica, com custos e rendimentos variáveis. No entanto, o desempenho final de um material compósito como um todo não está relacionado apenas à matriz de resina e às fibras (bem como ao material do núcleo em uma estrutura de material sanduíche), mas também intimamente relacionado ao método de projeto e ao processo de fabricação dos materiais na estrutura. Neste artigo, apresentaremos os métodos de fabricação comumente utilizados para compósitos, os principais fatores de influência de cada método e como as matérias-primas são selecionadas para os diferentes processos.
Moldagem por pulverização
1, descrição do método: o material de reforço de fibra de atalho e o sistema de resina são pulverizados simultaneamente no molde e, em seguida, curados sob pressão atmosférica em produtos compostos termoendurecíveis de um processo de moldagem.
2. Seleção de materiais:
Resina: principalmente poliéster
Fibra: fio de fibra de vidro grosso
Material do núcleo: nenhum, precisa ser combinado apenas com compensado
3. Principais vantagens:
1) Longa história de artesanato
2) Baixo custo, rápida instalação de fibras e resinas
3) Baixo custo de molde
4, as principais desvantagens:
1) O compensado é fácil de formar área rica em resina, alto peso
2) Somente fibras de corte curto podem ser usadas, o que limita seriamente as propriedades mecânicas do compensado.
3) Para facilitar a pulverização, a viscosidade da resina precisa ser baixa o suficiente, perdendo as propriedades mecânicas e térmicas do material compósito.
4) O alto teor de estireno da resina em spray significa que há um alto risco potencial para o operador, e a baixa viscosidade significa que a resina pode penetrar facilmente nas roupas de trabalho do funcionário e entrar em contato direto com a pele.
5) A concentração de estireno volátil no ar é difícil de atender aos requisitos legais.
5. Aplicações típicas:
Cercas simples, painéis estruturais de baixa carga, como carrocerias de carros conversíveis, carenagens de caminhões, banheiras e pequenos barcos.
Moldagem de laminação manual
1. Descrição do método: a resina é infiltrada manualmente nas fibras. As fibras podem ser tecidas, trançadas, costuradas ou unidas por meio de outros métodos de reforço. A moldagem manual é geralmente feita com rolos ou escovas e, em seguida, a resina é prensada com um rolo de cola para penetrar nas fibras. O compensado é submetido à pressão normal para curar.
2. Seleção de materiais:
Resina: sem necessidade, epóxi, poliéster, éster à base de polietileno, resinas fenólicas estão disponíveis
Fibra: não há requisitos, mas o peso da base da fibra de aramida maior é difícil de infiltrar na aplicação manual
Material do núcleo: sem necessidade
3, as principais vantagens:
1) Longa história da tecnologia
2) Fácil de aprender
3) baixo custo de molde se usar resina de cura em temperatura ambiente
4) Ampla escolha de materiais e fornecedores
5) Alto teor de fibras, fibras mais longas utilizadas do que o processo de pulverização
4. Principais desvantagens:
1) A mistura da resina, o teor de resina do laminado e a qualidade estão intimamente relacionados à proficiência do operador, sendo difícil obter baixo teor de resina e baixa porosidade do laminado
2) Riscos à saúde e à segurança da resina: quanto menor o peso molecular da resina aplicada manualmente, maior o risco potencial à saúde. Quanto menor a viscosidade, maior a probabilidade de a resina penetrar nas roupas de trabalho dos funcionários e, assim, entrar em contato direto com a pele.
3) Se não houver boa ventilação, a concentração de estireno evaporado dos ésteres à base de poliéster e polietileno no ar é difícil de atender aos requisitos legais
4) A viscosidade da resina de pasta manual precisa ser muito baixa, portanto o teor de estireno ou outros solventes deve ser alto, perdendo assim as propriedades mecânicas/térmicas do material compósito.
5) Aplicações típicas: pás de turbinas eólicas padrão, barcos produzidos em massa, modelos arquitetônicos.
Processo de ensacamento a vácuo
1. Descrição do método: O processo de ensacamento a vácuo é uma extensão do processo de laminação manual acima, ou seja, a selagem de uma camada de filme plástico no molde será feita à vácuo com compensado de laminação manual, aplicando pressão atmosférica ao compensado para obter o efeito de exaustão e aperto, a fim de melhorar a qualidade do material composto.
2. seleção de materiais:
Resina: principalmente resinas epóxi e fenólicas, poliéster e éster à base de polietileno não são aplicáveis, porque contêm estireno, volatilização na bomba de vácuo
Fibra: não há necessidade, mesmo que o peso base das fibras maiores possa ser infiltrado sob pressão
Material do núcleo: sem necessidade
3. Principais vantagens:
1) É possível obter um teor de fibras maior do que o processo de laminação manual padrão
2) A taxa de vazios é menor que a do processo de laminação manual padrão.
3) Sob pressão negativa, a resina flui o suficiente para melhorar o grau de infiltração da fibra, é claro, parte da resina será absorvida pelos consumíveis de vácuo
4) Saúde e segurança: o processo de ensacamento a vácuo pode reduzir a liberação de voláteis durante o processo de cura
4. Principais desvantagens:
1) O processo adicional aumenta o custo da mão de obra e do material do saco de vácuo descartável
2) Maiores requisitos de qualificação para operadores
3) A mistura da resina e o controle do conteúdo da resina dependem em grande parte da proficiência do operador
4) Embora os sacos de vácuo reduzam a liberação de voláteis, o risco à saúde do operador ainda é maior do que o do processo de infusão ou pré-impregnação
5. Aplicações típicas: iates de grande porte, edição limitada, peças de carros de corrida, processo de construção naval de colagem de material central.
Moldagem de enrolamento
1. Descrição do método: O processo de enrolamento é basicamente usado para fabricar peças estruturais ocas, redondas ou ovais, como tubos e calhas. Os feixes de fibras são impregnados com resina e então enrolados em um mandril em várias direções. O processo é controlado pela máquina de enrolamento e pela velocidade do mandril.
2. Seleção de materiais:
Resina: sem necessidade, como epóxi, poliéster, éster à base de polietileno e resina fenólica, etc.
Fibra: sem requisitos, uso direto de feixes de fibras da estrutura do carretel, não precisa tecer ou costurar tecido no tecido de fibra
Material do núcleo: não há necessidade, mas a pele geralmente é um material composto de camada única
3. as principais vantagens:
(1) alta velocidade de produção, é uma forma econômica e razoável de layups
(2) O conteúdo de resina pode ser controlado medindo-se a quantidade de resina transportada pelos feixes de fibras que passam pela ranhura de resina.
(3) Custo de fibra minimizado, sem processo de tecelagem intermediário
(4) excelente desempenho estrutural, porque os feixes de fibras lineares podem ser dispostos ao longo das várias direções de suporte de carga
4. Principais desvantagens:
(1) O processo é limitado a estruturas redondas e ocas.
(2) As fibras não são dispostas de forma fácil e precisa ao longo da direção axial do componente
(3) Maior custo de moldagem positiva de mandril para grandes peças estruturais
(4) A superfície externa da estrutura não é uma superfície de molde, portanto a estética é pior
(5) O uso de resina de baixa viscosidade requer atenção às propriedades mecânicas e ao desempenho de saúde e segurança
Aplicações típicas: tanques e tubulações de armazenamento de produtos químicos, cilindros, tanques de respiração de bombeiros.
Moldagem por pultrusão
1. Descrição do método: a partir do suporte da bobina, o feixe de fibras impregnado com cola é extraído através da placa de aquecimento. A resina é completamente infiltrada na fibra na placa de aquecimento, e o teor de resina é controlado. Por fim, o material é curado no formato desejado. O produto curado fixo é cortado mecanicamente em diferentes comprimentos. As fibras também podem entrar na placa de aquecimento em direções diferentes de 0 graus. A extrusão e a moldagem por estiramento são processos de produção contínuos, e a seção transversal do produto geralmente possui um formato fixo, permitindo pequenas variações. O material pré-umedecido, fixado, passa pela placa de aquecimento e se espalha no molde, curando imediatamente. Embora esse processo seja menos contínuo, a mudança na forma da seção transversal pode ser alcançada.
2. Seleção de materiais:
Resina: geralmente epóxi, poliéster, éster à base de polietileno e resina fenólica, etc.
Fibra: sem necessidade
Material do núcleo: não comumente usado
3. Principais vantagens:
(1) alta velocidade de produção, é uma forma econômica e razoável de pré-molhar e curar materiais
(2) controle preciso do teor de resina
(3) minimização do custo da fibra, sem processo de tecelagem intermediário
(4) excelentes propriedades estruturais, porque os feixes de fibras são dispostos em linhas retas, a fração de volume da fibra é alta
(5) a área de infiltração da fibra pode ser completamente selada para reduzir a liberação de voláteis
4. As principais desvantagens:
(1) o processo limita a forma da secção transversal
(2) Maior custo da placa de aquecimento
5. Aplicações típicas: vigas e treliças de estruturas habitacionais, pontes, escadas e cercas.
Processo de moldagem por transferência de resina (RTM)
1. Descrição do método: As fibras secas são depositadas no molde inferior, que pode ser pré-pressurizado para que as fibras se ajustem ao formato do molde o máximo possível e sejam unidas por adesivo; em seguida, o molde superior é fixado ao molde inferior para formar uma cavidade, e a resina é injetada na cavidade. A injeção de resina assistida a vácuo e a infiltração das fibras, conhecida como Injeção de Resina Assistida a Vácuo (VARI), são comumente utilizadas. Após a infiltração das fibras, a válvula de introdução de resina é fechada e o compósito é curado. A injeção e a cura da resina podem ser realizadas à temperatura ambiente ou sob condições aquecidas.
2. Seleção de materiais:
Resina: geralmente epóxi, poliéster, éster polivinílico e resina fenólica, a resina bismaleimida pode ser usada em alta temperatura
Fibra: sem necessidade. A fibra costurada é mais adequada para este processo, pois o espaço entre os feixes de fibras favorece a transferência de resina; existem fibras especialmente desenvolvidas que podem promover o fluxo de resina.
Material do núcleo: espuma celular não é adequada, porque as células do favo de mel serão preenchidas com resina, e a pressão também fará com que a espuma colapse.
3. as principais vantagens:
(1) Maior fração de volume de fibra, baixa porosidade
(2) Saúde e segurança, ambiente operacional limpo e organizado, pois a resina é completamente selada.
(3) Reduzir a utilização de mão de obra
(4) Os lados superior e inferior das peças estruturais são superfícies moldadas, o que facilita o tratamento de superfície subsequente.
4. Principais desvantagens:
(1) Os moldes utilizados em conjunto são caros, pesados e relativamente volumosos para suportar maior pressão.
(2) limitada à fabricação de pequenas peças
(3) Podem ocorrer facilmente áreas não molhadas, resultando em um grande número de sucata
5. Aplicações típicas: peças pequenas e complexas de ônibus espaciais e automóveis, assentos de trem.
Horário da publicação: 08/08/2024
