Comparação entre as resistências dos rolamentos moldados

Jun 19, 2023

Scientific Reports volume 12, Número do artigo: 14756 (2022) Citar este artigo

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Detalhes das métricas

Este estudo é uma investigação dos efeitos da fração de peso (% em peso) e do comprimento da matéria-prima (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, o efeito dos parâmetros de furação (avanço e velocidade) em BS foi discutido. Observa-se que a BS diminuiu à medida que o FFSL aumentou. A BS de ambos os espécimes moldados e perfurados foi aprimorada pelo aumento da % em peso de fibra de vidro. Enquanto BS ligeiramente melhor foi observado para amostras moldadas do que perfuradas para todas as amostras. O efeito das condições de perfuração na BS foi insignificante para furos perfurados em PP reforçado com fibras longas, onde o fator mais significativo foi % em peso. No entanto, para PP reforçado com fibras curtas, a velocidade do fuso foi o fator mais significativo, seguido pelo avanço, enquanto % em peso teve o menor efeito. O modo de morfologia de falha para espécimes indica que, para espécimes moldados, os espécimes de PP puro falharam no modo de rolamento puro, enquanto os espécimes GFR/PP falharam no modo misto de falha (rolamento e tensão líquida). Para os espécimes usinados, todos os espécimes falharam sob falha de modo misto, exceto para os espécimes de maior % em peso que falharam sob tensão líquida.

Recentemente, o uso de materiais termoplásticos tem aumentado constantemente, pois fornecem uma coleção única de propriedades. Relação 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 devem 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 fibras, já que seus efeitos leves foram demonstrados por peças sem carga4 e semi-carga. Essas peças incluem caixas de bateria5,6,7, caixas de colisão8, rodas leves9, módulos dianteiros10, assentos automotivos11,12, molas de lâmina13 e capôs14. Em particular, GFR/PP parece ter um bom potencial para aplicação na construção de estruturas pré-fabricadas, como casas, barreiras, vigas e tabuleiros de pontes no campo 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 conectar 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 de GFR/PP foi considerada adequada para o projeto da mola de lâmina e, portanto, esses tipos de materiais podem ser utilizados para aplicações em juntas24,25,26. Também, Anandakumar et al.27 obtiveram um desempenho superior do braço de direção GFR/PP, como componente de suporte de carga 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 composta e a capacidade do material compósito de redistribuir altas tensões locais por meio do escoamento20. BS é uma propriedade importante que deve ser levada em consideração no projeto de juntas.