Análise do efeito do "Taper" na resistência de juntas coladas

Abstract

Este trabalho tem por objetivo estudar a influência de diferentes geometrias de colagem na resistência mecânica de juntas coladas sobrepostas. As diferentes geometrias são alcançadas com a introdução de um “taper” no adesivo ou no aderente. O trabalho visa determinar se a utilização de diferentes ângulos de “taper” (30°, 45° e 60°) altera a resistência das juntas. São ainda consideradas neste estudo juntas coladas sem modificação na geometria para servirem de referência. O adesivo utilizado é o Araldite 420 A/B e os aderentes são na liga de alumínio 5083-H111. A análise da resistência mecânica foi realizada através de ensaios de tração. Os ensaios foram realizados em máquina de tração universal e os deslocamentos captados com um equipamento de extensometria ótica que utiliza a técnica de correlação de imagem digital (DIC). Foi efetuada a análise da morfologia do adesivo após a rotura dos provetes com recurso a microscópio eletrónico de varrimento (SEM). Nos provetes sem “taper” as roturas ocorreram por falha de coesão e adesão. Na maioria dos restantes provetes testados as roturas ocorreram por falha de adesão. O sistema ótico permitiu verificar que a concentração de tensões localizou nas extremidades das juntas. A rotura, no geral, iniciou-se nas extremidades e propagou-se até ao meio da junta. Através do estudo efetuado concluiu-se que a resistência das juntas coladas aumentou apenas no caso dos provetes com “taper” em adesivo invertido. Contudo, esse aumento foi apenas na ordem de 10%.

The main objective of this work is to study the influence of different bonding geometries on the mechanical strength of bonded single lap joints. The different geometries were obtained by introducing tapers produced either with the adhesive itself or in the adherents. This work focus on determine if the usage of different taper angles (30°, 45° e 60°) increases the mechanical strength of the bonded joints. Single bonded lap joints without any taper were also analyzed and used as reference. Araldite 420 A/B was used as adhesive and the adherents are made of 5083-H111 aluminum alloy plate of 4mm thick. The mechanical strength of bonded joints was evaluated using tensile/shear test, done, in universal tensile testing machine provided with a digital image correlation (DIC) system to strain mapping. After breaking the surface of specimens was analyzed using a scanning electron microscope (SEM). The mechanism of rupture on bonded specimens without any taper was a mix of cohesion and adhesion. In the majority of the other specimens rupture was by adhesion failure. The stress singularities were located at the joint overlaps endings. The ruptures, mostly, was initiated at the overlap endings and propagated through to the middle of the overlap. The mechanical strength of the bonded joints increased only for the adhesive inverted taper, however the increase was of only about 10%.