União pontual por fricção ('friction spot joining - FSpJ') de juntas híbridas constituídas de laminado de PPS reforçado com tecido de fibra de carbono e AA2024-T3 com filme de PPS intermediário

Resumo

A União Pontual por Fricção ('Friction Spot Joining - FSpJ') é uma nova técnica para produção de juntas híbridas polímero-metal que foi desenvolvida e patenteada em 2005 pelo centro de pesquisa Helmholtz Zentrum Geesthacht (HZG), na Alemanha, e vem sendo objeto de estudo em uma colaboração entre o Prof. Leonardo Canto (UFSCar, Brasil) e o Prof. Sergio Amancio (HZG, Alemanha). O projeto em questão tem como objetivo avaliar a junção de laminado de poli(sulfeto de fenileno) reforçado com tecido de fibra de carbono (CF-PPS) e liga de alumínio 2024-T3 com filme de PPS intermediário pela técnica FSpJ com foco no efeito do filme de PPS sobre as características microestruturais, desempenho mecânico e durabilidade das juntas . As juntas foram produzidas na HZG durante o estágio curricular da aluna, período também dedicado a otimização dos parâmetros de soldagem, tratamentos superficiais dos componentes e escolha da espessura do filme de PPS. Através de microscopia ótica, serão estudados a microestrutura e os mecanismos de união das juntas. A resistência mecânica em cisalhamento das juntas será avaliada através de testes de tração tipo "lap shear", no intuito de estabelecer uma comparação com as juntas sem o filme intermediário. Adicionalmente, através de testes de fadiga e envelhecimento acelerado, será realizado um estudo a cerca da durabilidade das juntas com o filme intermediário face as juntas tradicionais. Os mecanismos de fratura envolvidos na falha das juntas sob carregamentos estático e dinâmico serão investigados por microscopia eletrônica de varredura (MEV). Além disso, a influência termo-mecânica do processo de união sobre as propriedades dos componentes soldados será avaliada através da correlação entre microestrutura e micro/nanodureza nas áreas térmica e termo-mecânicamente afetadas. Um estudo a cerca da cristalização e de degradação das juntas baseado, respectivamente, em análises térmicas em DSC e TGA, foi realizado com financiamento da FAPESP no período de janeiro a julho de 2014 em um projeto de iniciação científica (IC) pela beneficiária e também será utilizado no presente trabalho no entendimento da influência termo-mecânica do processo de união sobre as propriedades das juntas. Finalmente, a partir de tais análises, espera-se estabelecer correlações entre os parâmetros do processo FSpJ (velocidade de rotação, profundidade de penetração, tempo e pressão de união), a microestrutura e o desempenho mecânico das juntas CF-PPS/PPS/AA2024-T3.