Determinação de Tensões Residuais em Materiais Compósitos de Matriz Polimérica Aplicando a Técnica do Furo incremental

Abstract

No presente trabalho foi utilizada uma metodologia para quantificar o efeito da furação durante a aplicação da técnica do furo incremental (IHD) para a determinação de tensões residuais em compósitos laminados, em particular, nos compósitos de matriz polimérica (PMC) reforçada com fibras de carbono (CFRP). A metodologia aplicada, permitindo quantificar as deformações induzidas pela operação de furação, visa a otimização destas operações pela minimização daquelas deformações. Deste modo, tendo em consideração as dificuldades inerentes às operações de corte neste tipo de materiais, as operações de furação poderão ser melhoradas, não só para a aplicação da técnica do furo, mas também para os processos de furação industriais em geral.

A metodologia utilizada no presente estudo é baseada num procedimento de calibração experimental seguido de uma simulação numérica de todo o processo. A comparação direta dos resultados experimentais e numéricos permite avaliar a deformação induzida pelo processo de furação no compósito.

A metodologia foi aplicada no estudo do processo de furação a alta velocidade de dois tipos de laminados carbono/epóxido: Laminado unidirecional “single-ply” (0º)4 e laminado multidirecional “cross-ply” (0º2/90º2)2s. Nos dois provetes foi estudado o efeito da velocidade de corte, mantendo-se todos os outros parâmetros de furação inalterados, incluindo a geometria da ferramenta. O processo de furação utilizado foi a fresagem a alta velocidade usando ar comprimido, um processo normalmente utilizado com a técnica do furo. A variação da velocidade de corte foi conseguida através da alteração da pressão do ar à saída do compressor, sendo regulada a pressão entre 2,7 bar e 4 bar.

A comparação dos resultados obtidos na calibração experimental e na simulação numérica, permitiram concluir que as deformações parasitas induzidas pela furação diminuem com o aumento da velocidade de corte. Além disso, os resultados obtidos permitem concluir que a técnica do furo poderá ser desenvolvida no futuro para ser aplicada na determinação de tensões residuais neste tipo de materiais.