Comparação entre resistências de rolamento de moldados

Scientific Reports volume 12, Artigo número: 14756 (2022) Citar este artigo

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Este estudo é uma investigação dos efeitos da fração de peso (% em peso) e do comprimento da matéria-prima de fibra (FFSL) na resistência ao rolamento (BS) de juntas aparafusadas em compósitos de polipropileno (PP) reforçados com fibra de vidro (GFR) fabricados por uma técnica de moldagem por injeção. . A investigação foi feita para furos produzidos por moldagem ou usinagem. Para furos usinados, foi discutido o efeito dos parâmetros de furação (avanço e velocidade) na BS. Observa-se que a BS diminuiu à medida que o FFSL aumentou. A BS das amostras moldadas e perfuradas foi melhorada pelo aumento da% em peso de fibra de vidro. Embora BS ligeiramente melhor tenha sido observado para amostras moldadas do que para amostras perfuradas para todas as amostras. O efeito das condições de perfuração na BS foi considerado insignificante para furos perfurados em PP reforçado com fibras longas, onde o fator mais significativo foi % em peso. No entanto, para o PP reforçado com fibras curtas, a velocidade do fuso foi o fator mais significativo, seguida pelo avanço, enquanto a % em peso tem o menor efeito. O modo de morfologia de falha para amostras indica que, para amostras moldadas, as amostras de PP puro falharam no modo de rolamento puro, enquanto as amostras GFR/PP falharam no modo de falha misto (rolamento e tensão da rede). Para amostras usinadas, todas as amostras falharam sob ruptura de modo misto, exceto as amostras com maior % em peso que falharam sob tensão líquida.

Recentemente, o uso de materiais termoplásticos tem aumentado constantemente, pois fornecem um conjunto único de propriedades. Razões resistência-peso, resistência ambiental, processamento rápido, desempenho superior em altas temperaturas e reciclabilidade são algumas das vantagens dos termoplásticos que favorecem seu uso em relação a outros materiais1,2,3. A adição de fibras é amplamente utilizada no reforço de compósitos de base polimérica para serem mais confiáveis ​​em suas aplicações. Para utilizar polímeros reforçados com fibras (FRPs) como elemento estrutural, esses materiais precisam atender a alguns requisitos como rigidez, resistência, durabilidade, impacto e esmagamento para serem mais úteis na fabricação e montagem de componentes críticos2. Várias peças de automóveis foram produzidas usando termoplásticos reforçados com fibra, já que seus efeitos de leveza foram demonstrados por peças sem suporte de carga4 e semi-suportes de carga. Essas peças incluem caixas de bateria5,6,7, caixas de colisão8, rodas leves9, módulos frontais10, assentos automotivos11,12, molas de lâmina13 e capôs14. Em particular, o GFR/PP parece ter um bom potencial para aplicação na construção de estruturas pré-fabricadas, tais como casas, barreiras, vigas e tabuleiros de pontes no domínio da engenharia civil15. Vaidya e Chawla16 projetaram e fabricaram um assento de ônibus durável feito de GFR/PP, proporcionando economia de 43% e 18%, respectivamente, em peso e custo total de produção em comparação com designs de assentos comumente usados.

As juntas representam um desses componentes críticos, onde os parafusos fornecem o principal meio de conexão de FRPs na aplicação estrutural, construção de aeronaves, aeroespacial, veículos automotivos e outras aplicações de engenharia com alto desempenho, incluindo artigos esportivos, estruturas de energia eólica e aparelhos médicos17, 18,19,20,21,22,23. A resistência da junta GFR/PP foi considerada adequada para o projeto da mola de lâmina e, portanto, esses tipos de materiais podem ser utilizados para aplicações conjuntas24,25,26. Além disso, Anandakumar et al.27 obtiveram desempenho superior do braço de controle GFR/PP, como componente portante do sistema de suspensão, em comparação ao aço. O projeto de juntas tem um interesse particular em estruturas de FRPs, uma vez que as juntas representam o ponto mais fraco em uma estrutura mista e a capacidade do material compósito de redistribuir altas tensões locais através do escoamento20. BS é uma propriedade importante que deve ser levada em consideração no projeto de juntas.