Caracterização de lâminas Niti e compósitos ativos através de ensaios Eletrotermomecânicos / Characterization of Niti and active composites blades through Electrothermechanical tests

Authors

  • Paulo Ricardo de Oliveira Queiroz
  • Luiz Paulo de Oliveira Queiroz
  • Fernanda Monique da Silva
  • Rafael Leandro Fernandes Melo
  • Isabel Cristina da Costa Souza
  • João Dehon da Rocha Junior
  • Allan da Silva Maia
  • Zoroastro Torres Vilar

DOI:

https://doi.org/10.34117/bjdv6n8-097

Keywords:

Compósitos ativos, SMA, GFRP/NITI, Caracterização.

Abstract

As ligas com memória de forma (LMF), são materiais metálicos que têm a capacidade de, depois de serem sujeitos a deformações a frio, retornam   à   sua   forma   pré-deformada ("memória") quando submetidas a uma ativação térmica ou induzida pela aplicação de uma corrente elétrica (Souza e Aliaga, 2020). O fenômeno de memória de forma pode ser visto principalmente nas ligas a base de cobre-zinco, cobre-alumínio, cobre-estanho e níquel-titânio. Quando comercializados, esses materiais apresentam-se em diversos formatos, sendo os mais comuns em formas de fio, barra e lâmina. Nesta pesquisa, utilizaram-se como materiais de trabalho, amostras de compósitos embutidas com lâminas de NITI. As lâminas (fitas) foram disponibilizadas pelo Laboratório multidisciplinar de materiais e estruturas ativas-LaMEA, já os compósitos GFRP (Glass Fiber Reinforced Polymer) foram fabricados no próprio laboratório da UFERSA. Para esta fabricação, seguiu-se o ciclo de cura proposto pelo fornecedor da resina epóxi, com auxilio de um forno e um molde projetado especificamente para essa finalidade. Para embutir as lâminas de NITI, incialmente foi realizado um tratamento térmico utilizando uma temperatura de 450 °C durante 30 minutos, com posterior resfriamento ao ar. Após esse procedimento, realizou-se o embutimento das lâminas através de moldes metálicos, onde foi possível direcionar e alinhar as fitas com distâncias conhecidas, de forma homogênea. No total, fabricaram-se 3 amostras GFRP/NITI, com frações volumétricas de 3.51%, 7.88% e 9.2%. Para a caracterização dos compósitos GFRP/NITI, a princípio foram realizados ensaios mecânicos, para que pudéssemos obter dados suficientes para a caracterização termomecânica. Dessa forma, realizaram-se ensaios de tração nas lâminas e nas amostras GFRPs até sua ruptura, com o objetivo de determinar as constantes elásticas de cada material ensaiado. Através desses ensaios foi possível gerar gráficos de tensão/deformação e localizar a zona ideal (elástica) dos compósitos GFRP/NITI, para efetuar a caracterização de forma segura, sem comprometer as amostras. Para a obtenção das temperaturas de transição das lâminas com memória de forma foram realizados ensaios do tipo RET (resistência/temperatura), utilizando para isso uma fonte de corrente contínua e uma unidade de aquisição de dados LXI. Com este ensaio, determinaram-se os pontos iniciais e finais das fases martensita e austenita. Já para verificar o comportamento das fitas durante a mudança de fase, foram realizados ensaios de geração de força, que consiste na passagem de fluxo de corrente pelas amostras, aquecendo-as por efeito joule e provocando sua mudança de fase. Para realizar este ensaio utilizou-se uma fonte de corrente contínua e uma máquina de ensaios universal, a qual foi útil para auxiliar na obtenção dos dados. Com esse resultado, obteve-se um gráfico de força em função da corrente, onde foi possível analisar o esforço que a lâmina conseguiu gerar para cada valor de corrente e durante a sua transformação Austenita-Martensita.  Por último, foi feito a caracterização termomecânica, onde as amostras dos compósitos ativos foram imersas em um sistema de banho termoregulável, adaptado a uma máquina universal. Nesse dispositivo foi possível realizar ensaios de tração na região elástica dos compósitos, variando a temperatura a cada 10°C dentro de um intervalo (-10 ºC a 110 ºC), e observar a ativação do compósito GFRP/NITI com fração volumétrica 9.2%.

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Published

2020-08-11

How to Cite

Queiroz, P. R. de O., Queiroz, L. P. de O., Silva, F. M. da, Melo, R. L. F., Souza, I. C. da C., Junior, J. D. da R., Maia, A. da S., & Vilar, Z. T. (2020). Caracterização de lâminas Niti e compósitos ativos através de ensaios Eletrotermomecânicos / Characterization of Niti and active composites blades through Electrothermechanical tests. Brazilian Journal of Development, 6(8), 55426–55437. https://doi.org/10.34117/bjdv6n8-097

Issue

Section

Original Papers