A Tabela 3.18 resume as tensões de rotura medidas para os três adesivos. O elevado número de ensaios de provetes de AS deveu-se sobretudo às tentativas de medir deformações (ver Secção 2.2.4). Verificou-se que as tensões de rotura dos provetes de AS e Hysol 3423 foram próximas das tensões de rotura à tracção dos provetes maciços (Tabelas 3.1 e 3.4), se bem que ligeiramente inferiores. Todavia, a tensão de rotura dos provetes de Hysol 9466 foi bastante superior à dos provetes maciços (Tabela 3.5), e excedeu os 43 MPa referidos na ficha de dados do fornecedor. Os valores obtidos para a tensão de rotura não são relacionáveis com os encontrados para os obtidos pelo ensaio à tracção de provetes maciços, porque os substratos influenciam o comportamento do
67 adesivo. A diferença na velocidade de deformação do adesivo também tem forte contribuição na tensão de rotura obtida. A rotura foi adesiva para os provetes de AS (Figura 3.29), coesiva para os de Hysol 3423 (Figura 3.30) e predominantemente coesiva para os de Hysol 9466 (Figura 3.31), ainda que com zonas de rotura aparentemente adesiva.
68
Figura 3.29 - Superfícies de fractura de juntas topo-a-topo de AS.
69
Figura 3.31 - Superfícies de fractura de juntas topo-a-topo de Hysol 9466.
4 Conclusões
Neste trabalho foram realizados um conjunto de ensaios que procurou caracterizar as principais componentes do comportamento mecânico de três adesivos epóxidos: Araldit Standard (AS), Loctite Hysol 3423 e Loctite Hysol 9466. O programa de ensaios incluiu ensaios de tracção de provetes maciços, ensaios de compressão de provetes maciços, ensaios de corte de juntas de sobreposição simples com aderentes espessos e ensaios de tracção de juntas topo-a-topo.
Ensaiaram-se à tracção provetes maciços obtidos por vazamento em molde com desgasificação por vácuo (DV) ou após mistura dos componentes do adesivo em recipiente quente (MRQ), método desenvolvido no decorrer deste trabalho. O primeiro não foi eficaz na remoção de bolhas de ar, enquanto que o segundo permitiu obter provetes isentos de bolhas, excepto no caso do adesivo Hysol 3423, de viscosidade bastante superior à dos restantes adesivos. Relativamente aos dados dos fabricantes e de outros estudos publicados, os módulos de elasticidade e tensões de rotura medidas foram geralmente mais
70 elevadas, sobretudo estas últimas. Todavia, as maiores diferenças registaram-se nas deformações de rotura dos provetes obtidos por MRQ, sobretudo nos adesivos AS e Hysol 9466, em que o método evitou a retenção de bolhas. De facto, verificou-se que a presença destas afectou sobretudo a deformação de rotura dos provetes obtidos por DV.
Nos provetes maciços de compressão não foi possível eliminar bolhas de ar, mas, apesar dos reduzidos comprimentos de medida dificultarem medições de deformações, os módulos de elasticidade foram razoavelmente consistentes com os de tracção. Como é habitual nos materiais poliméricos, as tensões de rotura foram bastante superiores às de tracção, mesmo não considerando acréscimos de tensão após o primeiro pico, associados ao embarrilamento dos provetes.
Nos ensaios de corte usou-se uma nova conFiguração do ensaio de aderentes espessos, mas houve dificuldades na medição de deformações, cuja análise será feita em trabalhos futuros com modelos de elementos finitos. Não obstante, os resultados indicam deformações de rotura elevadas, mesmo para o adesivo frágil Hysol 3423 e para os provetes de AS, que, aparentemente, tiveram rotura interfacial. Além disso, mediram-se tensões de rotura superiores às que constam das fichas de dados dos fabricantes.
Finalmente, nos ensaios de tracção de juntas topo-a-topo, as resistências medidas para os provetes dos adesivos AS e Hysol 3423 foram semelhantes às tensões de rotura à tracção de provetes maciços, se bem que os primeiros tenham sofrido rotura interfacial. Já os provetes de Hysol 9466 tiveram resistências superiores, o que se deve à sua ductilidade e ao estado de tensão nas juntas não ser uniaxial.
Para além das análises de elementos finitos já referidas, os trabalhos futuros a realizar nesta área deverão também contemplar:
A utilização de tratamentos superficiais mais elaborados para os substratos, sobretudo para as juntas do adesivo AS;
71
R
EFERÊNCIAS[Adams e outros 1997] Adams RD, Comyn J, Wake WC. Structural adhesive joints in engineering. London: Chapman & Hall, 1997.
[Adams 1990] Adams RD Engineered Materials Handbook, Adhesives and Sealants, Vol. 3. ASM International, 1990.
[Adams e outros 2009] Adams RD, Cowap JW, Farquharson G, Margary GM, Vaughn D. The relative merits of the Boeing wedge test and the double cantilever beam test for assessing the durability of adhesively bonded joints, with particular reference to the use of fracture mechanics. Int J Adhesion & Adhesives 2009; 29:609-20.
[ASTM D1002-05] Standard test method for apparent shear strength of single-lap joint adhesively bonded metal specimens by tension loading.
[ASTM D2094-00e1] Standard practice for preparation of bar and rod specimens for adhesion tests.
[ASTM D2095-96(2002)] Standard test method for tensile strength of adhesives by means of bar and rod Specimens
[ASTM D5656-04e1] Standard test method for thick-adherend metal lap-shear joints for determination of the stress-strain behavior of adhesives in shear by tension loading. [ASTM D695-96] Standard test methods for compressive properties of rigid plastic. [ASTM D897-01] Standard Test Method for Tensile Properties of Adhesive Bonds.
[Brinson 1990] Brinson HF. Engineered Materials Handbook, Adhesives and Sealants, Vol. 3. ASM International, 1990.
[Broughton e Gower 2001] Broughton B, Gower M. Preparation and testing of adhesive joints. NPL Materials Centre, 2001.
[Carbas 2008] Carbas RJC. Estudo paramétrico de juntas adesivas pelo método de Taguchi. Tese de Mestrado Integrado em Engenharia Mecânica, FEUP, 2008.
[Castagnetti e Dragoni 2009] Castagnetti D, Dragoni E. Standard finite element techniques for efficient stress analysis of adhesive joints. Int J Adhesion & Adhesives 2009;29:125- 35.
[CEETPS 2000]
<URL:http://www.etepiracicaba.org.br/apostilas/mecanica/mecanica_3ciclo/ensaios_tecnologicos.pdf> [Clearfield 1990] Brinson HF, Watson TJ, Davis GD Engineered Materials Handbook,
72 [Costa 2004] <URL:http://hermes.ucs.br/ccet/demc/cacosta/Curso_Extensao_CACosta_Pro_Mec_v1.pdf> [da Silva e outros 2004] Silva LFM, Adams RD, Gibbs M. Manufacture of adhesive joints and bulk specimens with high-temperature adhesives. Int J Adhesion & Adhesives 2004; 24:69-83.
[da Silva e Adams 2005] Silva LFM, Adams RD. Measurement of the mechanical properties of structural adhesives in tension and shear over a wide range of temperatures. J Adhesion Sci Technol 2005; 19:109–41.
[da Silva e outros 2006] Silva LFM, Ramos JE, Figueiredo MV, Strohaecker. Influence of the adhesive, the adherend and the overlap on the single lap shear strength. J Adhesion and Interface 2006; 7:1-9.
[da Silva e outros 2007] Silva, FFM, Magalhães AG, Moura MFSF. Juntas Adesivas Estruturais. Publindústria, 2007.
[da Silva e outros 2009a] Silva LFM, Neves PJC, Adams RD, Spelt JK. Analytical models of adhesively bonded joints - Part I: Literature survey. Int J Adhesion & Adhesives 2009; 29:319–30.
[da Silva e outros 2009b] Silva LFM, Neves PJC, Adams RD, Wang A, Spelt JK. Analytical models of adhesively bonded joints - Part II: Comparative study. Int J Adhesion & Adhesives 2009; 29:331-41.
[Davis1990] Davis GD. Engineered Materials Handbook, Adhesives and Sealants, Vol. 3. ASM International, 1990.
[Duncan e Crocker 2001] Duncan B, Crocker L. Review of tests for adhesion strength. NPL Report MATC(A)67, 2001.
[San Róman 2005] San Róman JC Technical Report CCLab2000.1b/1- Experiments on Epoxy, Polyuretane and ADP Adhesives, Março 2005.
[Ferneda e outros 2006] Ferneda AB, Costa RR, Tita V, Proença SP, Carvalho J, Purquerio BM. Compression tests of castor oil biopolymer. Materials Research 2006; 9:313-5. [Geiss e outros 2008] Geiss PL, Gramsch S, Vogt D. Finite element simulation of
structural adhesives and adhesively bonded joints and experimental verification by non- contacting stress-strain analysis. Euradh 2008 - Tenth International Conference on the Science and Technology of Adhesion and Adhesives. 3-5 September 2008, St Catherine’s College, Oxford, UK.
73 composite structures. Compos Struct 2006;75:364-76.
[Hosford 2005] Hosford WF. Mechanical behavior of materials. Cambridge University Press, 2005.
[ISO 527-1:1993] Plastics - Determination of tensile properties - Part 1: General principles. [ISO 527-2:1993] Plastics - Determination of tensile properties - Part 2: Test conditions for
moulding and extrusion plastics.
[ISO 604:2003] Plastics – Determination of compressive properties. [ISO 2818:1994] Plastics - Preparation of test specimens by machining.
[ISO 4587:2003] Adhesives - Determination of tensile lap-shear strength of rigid-to-rigid bonded assemblies
[ISO 6922:1987] Adhesives - Determination of tensile strength of butt joints.
[ISO 11003-1:2001] Adhesives - Determination of shear behaviour of structural adhesives - Part 1: Torsion test method using butt-bonded hollow cylinders.
[ISO 11003-2:2001] Adhesives - Determination of shear behaviour of structural adhesives - Part 2: Tensile test method using thick adherends.
[ISO 15166-1:1998] Adhesives - Methods of preparing bulk specimens - Part 1: Two-part systems.
[ITW 2009] Plexus structural adhesives - guide to bonding. ITW performance polymers, 2009.
[Huntsman 2004] <URL:http://www.intertronics.co.uk/data/ara2011.pdf> [Huntsman 2007]
<URL:http://www.ebpltd.com/commerce.web/productfiles/Huntsman/2011AB%20Araldite.pdf>
[Kinloch 1987] Kinloch AJ. Adhesion and adhesives, Science and technology. Chapman and Hall, 1987.
[Kadioglu e outros 2002] Kadioglu F, Vaughn LF, Guild FJ, Adams RD. Use of the thick adherend shear test for shear stress-strain measurements of stiff and flexible adhesives. J Adhesion 2002; 78:355–81.
[Lee e Kim 2005] Lee J, Kim H. Stress analysis of generally asymmetric single lap adhesively bonded joints. J Adhesion 2005; 81:443-472.
[Loctite 2010] <URL:http://loctite.fast.de/wwdh/pt/i024ch02.htm#fig7>
[Melo 2010] <URL:http://meusite.uai.com.br/~sidcm/Discipl/Material/2-Compressao.pdf>
74 Máquinas II. Departamento de Engenharia Mecânica, Universidade de Aveiro, 2005. [Morais e outros 2007] Morais AB, Pereira AB, Teixeira JP, Cavaleiro NC. Strength of
epoxy adhesive bonded stainless steel joints. Int J Adhesion & Adhesives 2007; 679-86. [NF T 76-142] Méthode de préparation de plaques d’adhésifs structuraux pour la
réalisation d’éprouvettes d’essai de caractérisation, 1988.
[Öchsner e Gegner 2004] Öchsner A, Gegner J. Critical analysis of the substrate deformation correction in the thick-adherend tensile-shear test. Int J Adhesion & Adhesives 2004; 24:37-41.
[Petrie 1999] Petrie EM. Handbook of adhesives and sealants, McGraw-Hill, 1999. [Reiff 2008] <URL:http://www.reiff-tp.de/pdf/REIFF_Sealants_Adhesives.pdf>
[Solano 2004] Solano BP. Cryogenic Silicon Microstrip detector modules for LHC. Tese Mestrado da Universidade Politécnica da Catalunha 2004.
[Tomblin e outros 2002] Tomblin J, Seneviratne W, Escobar P, Yoon-Khian Y. Shear stress-strain data for structural adhesives. DOT/FAA/AR-02/97, Office of Aviation Research Washington, D.C. 20591.
[Tong e Steven 1999] Tong L, Steven GP. Analysis and design of structural bonded joints. Elsevier, 1999.
[Unicamp 2010]
<URL:http://www.gps.dema.fem.unicamp.br/images/stories/unicamp.fem.gps/graduacao/EM641_Ensaio_do s_Materiais/ensaio_de_compressao.pdf>