Furação de materiais compóstitos de matriz polimérica

Abstract

A furação de materiais compósitos é fundamental na integração estrutural. Contudo, a execução de furos requer um cuidado especial dado que estes materiais são significativamente afectados pela tendência de sofrerem delaminagem (dano típico) quando sujeitos à acção de forças de corte, nomeadamente a força de avanço, reflectindo-se de uma forma directa na resistência do material. Neste trabalho pretende-se avaliar o comportamento na furação de três tipos de materiais compósitos de matriz polimérica. Um compósito de matriz epóxida reforçado a fibras de carbono e dois compósitos de matriz poliéster reforçados a fibras de vidro, obtidos por diferentes processos de fabrico, autoclave e moldação manual. Utilizaram-se brocas de geometria convencional e especial. Pretendeu-se efectuar uma avaliação comparativa do desempenho das brocas nos diferentes materiais compósitos ao nível da qualidade de superfície obtida no furo (defeito de delaminagem e acabamento de superfície) e do processo de corte (forças e potência de corte). Foram aplicadas técnicas estatísticas, nomeadamente a análise de variância (ANOVA) e a regressão linear múltipla, com o objectivo de avaliar a influência dos parâmetros processuais (velocidade de corte e avanço) e estabelecer um modelo de previsão para o dano, acabamento de superfície no furo e forças de corte desenvolvidas durante o processo. Finalmente, foram efectuados testes de confirmação com vista a validar os resultados previstos através do modelo.

ABSTRACT: Drilling is a frequently practiced machining process in industry owing to the need for component assembly in mechanical structures. However, drilling composite materials requires a special attention due to fact that materials are significantly affected by the tendency to delaminate under action of cutting forces, namelly thrust force, which directlly affect the composite’s structural integrity It was intended with this work to evaluate the drilling of three polymeric matrix composite materials. One carbon fiber reinforced plastic and two glass fiber reinforced plastics manufactured with diferent processes, autoclave and hand lay-up. Drills with conventional and special geometry have been used. It was purposed to carry out a comparative evaluation of drills performance on the different composite materials involving surface quality obtained on the hole (delamination and surface finishing) and process of cut (forces and power of cut). Statistical techniques have been used, nominated the analysis of variance (ANOVA- analysis of variance) and the multiple linear regression, with the aim to evaluate the influence of cutting parameters (cutting velocity and feed) and establish a model with the damage, superficial finishing of the hole and cutting forces developed during the process. Finally, confirmation tests were performed to validate the foreseen results from the model.