Influência da pressão de compactação na tenacidade à fratura do politetrafluoretileno (Teflon)



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MATERIAIS E MÉTODOS
Foi utilizada uma máquina de ensaios mecânicos, da marca MTS, série 810, com célula de carga de 5 kN, controle TestStarII. Foram empregadas duas câmeras Canon 50D, quatro luminárias de LED e um sistema de aquisição e controle das fotos que permite o disparo automático e simultâneo das câmeras em instantes pré-determinados, sendo controlado pelo TestStarII. Os testes foram controlados pelo deslocamento do atuador, com velocidade de 35μm.min-1. Ademais, fez-se uso de dois extensômetros do tipo CMOD (“crack mouth opening displacement”), da marca MTS, modelo 632.02F-20, para permitir a comparação com o método convencional.

O material empregado é um concreto refratário sílico-aluminoso, preparado com 8,5% em peso de água, escolhido pela relativa rapidez de preparação e alta reprodutibilidade de suas propriedades mecânicas. O concreto foi despejado em um molde de PVC, sob ação de uma mesa vibratória que auxilia a sua acomodação e a expulsão de bolhas de ar(8). As amostras foram curadas em ambiente saturado de umidade por dois dias à 20ºC, secadas a 110ºC por mais dois dias e queimadas a 540ºC por 5 h (forno EDG-3000), sob taxa de aquecimento de 1ºC/min(9).

O molde de PVC apresenta uma peça em aço para moldar os rebaixos onde são acomodados os encostos e um entalhe em ‘’V’’, formato que proporciona melhores condições de propagação estável da trinca(8). Em seguida, o CDP foi levado para a retificadora FERDIMAT - modelo SD71B, na qual foram usinadas, com disco diamantado, as ranhuras laterais com 7 mm de profundidade. Por fim, suas faces foram retificadas e as pequenas imperfeições devidamente preenchidas com uma massa plástica de acabamento fino para receber posteriormente uma pintura.

Para possibilitar o cálculo de CID, a superfície de análise do CDP recebe uma pintura apropriada (“mouchetis”), que consiste na aplicação de uma camada de tinta spray branca posteriormente sobreposta por gotículas de tinta preta, de modo a se obter uma imagem com pixels vizinhos apresentando tons de cinza diferentes e aleatórios. A metodologia desenvolvida consiste em fotografar toda a face do CDP, de modo a permitir análises de diversos fenômenos envolvendo todos os componentes do sistema, porém para o cálculo da energia de fratura são utilizadas apenas as regiões vizinhas aos roletes, de aproximadamente 40 mm², para que o valor da abertura não seja influenciada pela deformação horizontal.



RESULTADOS E DISCUSSÃO
Análise vertical
Com base na metodologia discutida anteriormente, obteve-se o gráfico da Fig.2a (ensaio n.1), em que é possível se chegar a duas conclusões. A primeira refere-se à importância em se fotografar as duas faces do CDP, assim como, quando se usa os extensômetros, deve-se acoplá-los um em cada lado, para se obter valores médios mais representativos, visto que o CDP não é perfeitamente simétrico e homogêneo. Uma visão detalhada do pico do gráfico (Fig.2b) mostra que

ao longo de toda a curva carga vs. deslocamento a face posterior indicou valores de


Figura 2. (a) Gráfico da carga do atuador vs. deslocamento vertical do CDP e (b) detalhe do pico das curvas.

deslocamento inferiores aos da face frontal para uma mesma carga atuante.

A segunda observação tem por objetivo destacar a viabilidade em se usar a técnica proposta. O trabalho de fratura, determinado pela área abaixo da curva anterior, foi de 504 N.mm pelo LVDT e 488 N.mm pela técnica de CID; como o CDP apresentou uma área de fratura de 7360mm², os respectivos valores de energia de fratura foram 68,5 J.m-2 e 66,3 J.m-2, ou seja, houve uma discrepância de apenas 3,2%. Ademais, a curva obtida pela técnica de CID apresentou uma defasagem no deslocamento para menores valores em relação à obtida pelo LVDT; o que pode ser explicado pelo fato desta não ser influenciada pelos efeitos indesejáveis da flexibilidade do atuador da máquina de ensaios e das folgas nos dispositivos.

Na Fig.3, referente ao ensaio n.2, é possível se observar na primeira fotografia após o início do ensaio, já obtida a foto de referência, que o CDP rotacionou em torno de um eixo central (paralelo aos eixos longitudinais dos roletes), sendo que o lado direito do CDP subiu e o esquerdo desceu. Porém, a partir da próxima fotografia a diferença de alturas entre os dois lados permaneceu constante indicando que a rotação inicial foi devido a uma acomodação do conjunto.

Excluindo-se essa primeira imagem da análise é possível observar que os pontos experimentais definem retas - já que o tempo de aquisição das fotos e a taxa de deslocamento imposta pela máquina de ensaios foram constantes - e o coeficiente angular próximo destas indica que após o movimento de rotação inicial, o CDP subiu apenas com movimento translacional paralelamente ao eixo do atuador.


Figura 3. Gráfico que relaciona as fotografias capturadas vs. deslocamento vertical obtido pela técnica de CID, nos lados direito e esquerdo do CDP.



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