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Tecnologia de estaleiros navais Plástico Reforçado a Fibra Uma Abordagem Plástico Reforçado a Fibra Uma Abordagem Vitor Anes Filipe Serafim.

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1 Tecnologia de estaleiros navais Plástico Reforçado a Fibra Uma Abordagem Plástico Reforçado a Fibra Uma Abordagem Vitor Anes Filipe Serafim

2 Introdução Histórica Aparecimento inicial: finais da 2ª guerra mundial; Desenvolve projecto pioneiro: Cúpulas de radar em PRFV

3 Introdução Histórica Carl Beetle (New Badford, EUA), inspira-se na utilização de materiais compósitos em elementos estruturais para a fabricação de embarcações através de molde; , apresenta o primeiro protótipo em fibra de vidro na New York National Boat Show.

4 Beetle Cat Boat

5 Breve descrição Materiais compósitos resultam da combinação de componentes individuais; Comportamento mecânico superior ao dos componentes individuais. PRFV, consiste numa rede de fibra (manta) embebida numa matriz de resina curada; Componentes individuais: - fibra (manta); - resina.

6 Breve descrição A resina apresenta um comportamento frágil, mas quando combinada com fibras de alta resistência pode atingir níveis de tensão muito superiores ao seu limite de ruptura; Na prática a resina tem apenas a função de prender as fibras segundo a direcção desejada e de promover uma barreira química contra a água.

7 Resina Fibra PRFV

8 Comportamento estrutural Alongamento médio antes da ruptura: fibras: 5% resinas: 2%

9 Escolha da resina Factores: requisitos estruturais; custo da resina; facilidade de manufactura; tempo de cura; ambiente; tempo de vida.

10 Escolha da resina Estruturas compostas implicam a combinação de vários tipos de resinas e a utilização de aditivos que controlam: viscosidade da resina; resistência contra raios UV; resistência á tensão de corte interlaminar; tensão superficial da resina; cor.

11 Tipos de resina Termoplásticas (podem ser dissolvidas, aquecidas e reutilizadas); Termofixas (quando catalisadas e curadas tornam-se insolúveis) : poliéster; estervinílicas; epoxy.

12 Papel das resinas Proteger as fibras contra: absorção de agua; desgaste; ataques químicos; outras agressões externas; Aderir com firmeza às fibras de reforço; Permitir que as tensões atravessem o laminado.

13 Propriedades mecânicas Resina ideal: bastante flexível; elevada resistência á tracção. (é extremamente difícil conjugar estas duas propriedades) alta resistência  resina quebradiça boa elongação  baixo HDT, baixa resistência á absorção de água Resina admissivel: suportar grandes deformações sem apresentar distorção permanentes; resistir e dissipar microfissuras dentro do laminado

14 Temperatura e resina HDT - Temperatura à distorção térmica: Temperatura até à qual se espera que as propriedades da resina se mantenha constante. Normalmente, nas aplicações navais, as estruturas estão expostas a alta temperatura,pelo que o HDT é um factor importante; Resinas com HDT inferior a 65ºC devem ser evitadas.

15 Requisitos Para que o laminado tenha elevadas propriedades mecânicas, o teor de fibra devia ser o maior possível, mas para que resista ao ambiente o laminado deve ter um alto teor de resina (nas camadas mais externas), para tal devem apresentar: resistência à água e acção química; simples manuseio; capacidade de molhar as fibras rapidamente.

16 Viscosidade das resinas e suas influencias Apesar de cada resina ter uma viscosidade caracteristica, esta está sujeita a flutuações devidas á temperatura, ex: verão: viscosidade diminui; inverno: viscosidade aumenta; O ajuste da viscosidade evita problemas de impregnação e economiza tempo de laminação; É por vezes necessário o uso de aditivos para controlar a viscosidade e a formação de bolhas de ar na superficie, apesar dos processos manuais apresentarem sempre bolhas.

17 Selecção de resinas A habilidade de por vezes curar os moldes a temperaturas elevadas (pós-cura) limita a escolha da resina, assim: a habilidade da resina conseguir boas propriedades mecânicas e resistencia quimica quando curada á temperatura ambiente é um dos principais requesitos na selecção da resina.

18 Fibras Principais tipos de reforços: fibra de vidro; fibra de carbono; aramid (kevlar).

19 Fibras de vidro É o reforço mais usado e mais barato; Bastante leve; Resistência moderada ao corte e á compressão; Relativamente tolerante a deficiências estruturais e carregamentos cíclicos; Fácil manuseio e maquinabilidade.

20 Fibras de carbono É um reforço moderno e extremamente leve; Apresenta alta resistência á tracção e alta rigidez; É necessário uma tecnologia avançada para retirar o máximo proveito das propriedades mecânicas e estruturais; É o reforço mais caro.

21 Aramid (kevlar) Por ser a fibra mais comum da família aramid, é usual chamar fibra de kevlar; Tem a densidade mais baixa; Admite alta resistência á tracção; Dureza bastante elevada; Altamente resistente ao choque e erosão; Preço relativamente moderado. Extremamente dura, difícil corte e maquinabilidade; Resistência á compressão bastante pobre.

22 Quadro comparativo Densidade Resistência á tracção Resistência á compressão Dureza Resistência á erosão Maquinabilidade Condutibilidade Resistência ao calor Compatibilidade com resinas Resistência á fadiga Custo


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