Desenvolvimento de um equipamento para ensaios de fragmentação de monofilamento e seu uso na avaliação da adesão entre fibra de carbono e matriz epóxi

Abstract

As propriedades mecânicas de materiais compósitos poliméricos reforçados com fibras são altamente dependentes de uma adequada adesão entre seus constituintes, o que é fundamental na transmissão de esforços – devido ao carregamento da estrutura – da matriz (resina) ao reforço (fibras). A caracterização das propriedades de adesão fibra-matriz pode ser realizada por meio de ensaio de fragmentação. Para este método, é fabricado um corpo de prova em resina (tipo gravata), com um único filamento embutido na direção longitudinal. Este corpo de prova é tracionado, em intervalos regulares, até que o filamento pare de se fragmentar e, a partir daí, é possível determinar a tensão de cisalhamento entre fibra e matriz. Devido à alta complexidade para execução deste ensaio, outros métodos são usados para inferir a qualidade da adesão fibra-matriz, tais como: determinação da tensão de cisalhamento interlaminar (ILSS) e ensaio de tração na direção transversal à orientação das fibras, realizado em corpos de prova unidirecionais utilizando fibras contínuas. No entanto, estes ensaios não apresentam um valor direto como os obtidos no ensaio de fragmentação. O presente trabalho apresenta o desenvolvimento de um equipamento compacto de tração para ensaios de fragmentação de monofilamento e seu uso na avaliação da adesão entre fibras de carbono e resina epóxi. O equipamento conta com célula de carga para monitoramento da tensão aplicada e foi construído para uso em lupa com registro digital de imagens que, por meio de retroiluminação e filmes polarizados, revelam franjas de difração que facilitam a contagem de quebras e a determinação do tamanho de fragmentos.