Matériel d’étude

Proporção de Resinas

Sobre a região de interesse mostrada na Figura 8.7 foram escolhidos alguns pontos tem- peratura-taxa de deformação (0, é) para se realizarem ensaios exploradores iniciais do material. Isto se faz necessário pois não se dispõe de dados, na literatura, sobre o comportamento das diversas proporções de resina ao se variar sistematicamente a taxa de deformação aplicada e a temperatura de ensaio. Sendo assim, antes da realização sistemática de ensaios para equa­ cionamento deve se fazer uma estimativa inicial, em alguns pontos distribuídos sobre a região, que serão posteriormente utilizada para o planejamento dos ensaios finais definitivos.

As curvas resultantes dos ensaios de tração monotônico ininterrupto até a ruptura (i.e., ensaios de tração usual) em corpos de prova cilíndricos estão mostrados nas Figuras 9.4 a 9.6. Foram utilizados corpos de prova com diâmetro de 9 mm para o material 80/20-B, 10 mm para 70/30-B, e 17 mm para 60/40-B, todos com comprimento inicial de 90 mm. Cada figura representa diagramas tensãoxdeformação típicos para um dado material em combinações es­ pecíficas de temperatura e taxa de deformação, conforme indicado nas figuras. O efeito do aumento da temperatura é mostrado nos pares de Figuras 9.4a e b, 9.4c e e, 9.5a e b, 9.5c e d, 9.6a e b, 9.6c e e. O efeito do aumento da taxa temporal de deformação é mostrado nos pa­ res de Figuras 9.4d e e, 9.4a ou b e c (este último aproximadamente), 9.5d e a, 9.5c e e, 9.6 c e d.

O comportamento típico à tração de qualquer mistura tem as seguintes características básicas:

105 F (kN) 1.0 0,5 0,0 -0.5 -0,5‘--- 1--- 1---1--- --- 1— 0.00 0.05 0,10 deslocamento (mm) 1 i I i i i L— 0.00 0.05 0,10 0,15 deslocamento (mm) 0 15

(a) mat. 60/40-B, 28°C, é=0,036 % s1 (b) mat. 60/40-B, 36°C, é=0,036 % s1

F (kN) o i i i i L 0.0 0, 0,2 deslocamento (mm) (c) mat. 60/40-B, 32°C, é=0,600 % s1 1.0 0,8 p 0,6 (kN) 0.4 0.2 0.0 -0.21---1---1---1---1---1--- 1---L 0,00 0,05 0 10 0.15 deslocamento (mm) (d) mat. 60/40-B, 42°C, é=0,060 % s1 1.0 F O.si (kN) 0.6 0,4 0.2 00 •0 2 0.00 0,05 0,10 deslocamento (mm) (e) mat. 60/40-B, 42°C, £=0,600 % s1

Fig. 9.4 - Ensaio de tração monotônica até ruptura, várias temperaturas e taxas de deforma­ ção, material 60/40-B

0.00 0.05 0.10 0.15

deformação (mm)

0.20

(e) mat. 70/30-B, 36°C, è=0,036 % s’1

Fig. 9.5 - Ensaio de tração monotônica até ruptura, várias temperaturas e taxas de deformação, material 70/40-B, com esquematização da influência típica da taxa de deformação è e da temperatura 0 no formato do diagrama

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0,00 0.05 0.10 0,15 deslocamento (mm)

0,20 -0,2 0,00 0,05 0,10 0,15

deslocamento (mm)

(a) mat. 80/20-B, 42°C, £=0,060 % s1 (b) mat. 80/20-B, 56°C, £=0,060 % s1

0,5 o.or I 20 1.5 F (kN) i.o 0.5 00 0,00 0,05 0 1Ü 0 15 deslocamento (mm) (c) mat. 80/20-B, 36°C, £=0.006 % s'1 / í / / ! / ! —J i l i.i.i 0,00 0,02 0 04 0.06 ü.Gâ deslocamento (mm) (d) mat. 80/20-B, 36°C, £=0.036 % s‘1 deslocamento (mm) (e) mat. 80/20-B, 48°C, £=0.006 % s’1

Fig. 9.6 - Ensaio de tração monotônica até ruptura, várias temperaturas e taxas de deforma­ ção, material 80/20-B

se a tensão atuante para uma mesma deformação;

• dada uma mesma taxa de deformação, aumentando-se a temperatura, diminui-se a ten­ são para uma mesma deformação;

• combinações de alta temperatura com baixa taxa de deformação resultam diagramas ten­ sãoxdeformação inteiramente ondulados, completamente diferentes dos esperados, como mostrado nas Figuras 9.5d e 9.6e; nestes diagramas, a tensão sobe até um certo nível, e depois decai, como se existisse um alívio de tensões interno, voltando a subir logo após, como num processo de recuperação, num ciclo que se repete várias vezes, com a tensão dos picos e vales também crescendo;

• além dos diagramas não usuais citados acima, alguns diagramas, mesmo aparentemente típicos, fogem da tendência geral de aumento da curvatura do diagrama, como na Figu­ ra 9.5b; trata-se de uma transição entre os diagramas esperados para os diagramas ondu­ lados.

• dentre os diagramas, dois deles, Figuras 9.4a e 9.5b, mostram uma pequena ondulação única ou queda de tensão logo no início do diagrama; nos ensaios sistemáticos, mostra­ dos a seguir, verificou-se que se trata de uma versão de “escoamento” para estes materi­ ais, com e sem patamar; com relação a esta ondulação inicial, todos os outros diagramas da série mostrada pelas Figuras 9.4 a 9.6 não apresentaram fenômeno semelhante, a não ser os gráficos completamente ondulados a partir de certo ponto, Figuras 9.5d e 9.6e.

Sobre a Figura 9.5 foram colocadas setas indicando a ocorrência do comportamento fe- nomenológico típico da queda de tensão. Entre as setas 1-a e 1-b o comportamento mostra uma queda de tensão devido ao aumento da temperatura, mantida a taxa de deformação constante, enquanto que entre as setas 2-a e 2-b ocorre queda da tensão devido à diminuição da taxa de deformação, mantida a temperatura constante. Em ambos os casos, nos processos identificados como “a”, o diagrama com um valor de tensão menor é do mesmo tipo do anteri­ or, enquanto que nos processos “b” o diagrama se modifica para aquele de tipo inteiramente

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ondulado, citado acima. A modificação dos diagramas para o tipo ondulado ocorre, assim, seja a baixas taxas de deformação, quando se aumenta a temperatura, seja a altas temperaturas, quando se diminui a taxa de deformação. Este comportamento ocorre para todas as propor­ ções de resinas. Uma modificação análoga nos diagramas da mistura 80/20-B é mostrada pe­ las Figuras 9.6c e e, onde se aumentou a temperatura numa taxa de deformação sensivelmen­ te baixa, neste caso, se um aumento de temperatura sensível for feito, no entanto simultanea­ mente a um aumento também sensível da taxa de deformação, como entre os diagramas das Figuras 9.6c e a, o diagrama não se degenera para o tipo ondulado.

Uma comparação entre os gráficos das Figuras 9.4 a 9.6 mostra a diferença de compor­ tamento entre as diversas misturas de materiais. Comparando-se as Figuras 9.4b, 9.5e e 9.6d, todas a uma mesma temperatura e taxa de deformação, percebem-se mudanças no diagrama e no valor das tensões ilustrando um comportamento cada vez mais rígido, evidenciado princi­ palmente pelo aumento do valor das tensões no início do diagrama. O mesmo se mostra nos gráficos das Figuras 9.4d e 9.6a. Observe-se, agora, a Figura 9.5a, que mostra um diagrama à mesma taxa de deformação das Figuras 9.4d e 9.6a, porém a uma temperatura maior. Este di­ agrama é quase idêntico ao da Figura 9.4d, com níveis de tensão um pouco menores para as mesmas deformações, mostrando que, ao se aumentar a temperatura, mudando no entanto para um material mais rígido, o efeito final será obter um diagrama com aproximadamente as mesmas características de comportamento. Neste caso, o aumento de temperatura diminui o valor das tensões para uma mesma deformação, no entanto a característica mais rígidas do material aumenta este mesmo valor, em parte anulando a diminuição causada pela temperatu­ ra. Este é exatamente uma das qualidades que um material de modelagem deve ter, diversi­ dade e maleabilidade de comportamento.