JUNTAS ADESIVADAS EM AÇOS DE ALTA RESISTÊNCIA

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JUNTAS ADESIVADAS EM AÇOS DE ALTA RESISTÊNCIA

Aluno: Thais Bastos de Castro; Guilherme Werner Castelo Branco Orientador: Ivani de S. Bott

Introdução

As vantagens oferecidas pelos adesivos estruturais são muitas. No entanto existe sempre a perspectiva da melhora contínua das propriedades das juntas unidas por adesão e da aplicação destes adesivos para atender as necessidades industriais.

Uma das principais vantagens dos adesivos em geral é poder unir materiais similares e dissimilares sem deixar de fornecer rigidez às juntas. Mas, para que a resistência das juntas atendam as novas demandas, é preciso conhecer as propriedades do adesivo, o processo de cura durante o processo de colagem e levar em conta fatores que possam limitar a utilização da junta e/ou do adesivo, ou seja, as condições do ambiente.

Tão importante quanto conhecer o adesivo, é a necessidade de se conhecer o aderente, isto é, a superfície na qual será aplicado o adesivo. A condição da superfície do aderente influencia diretamente a qualidade da união e durabilidade das juntas [1, 2].

No caso da produção da carroceria de automóveis, na qual são utilizadas chapas de aço cuja espessura pode variar entre 0,5 a 2,0 mm, pode-se utilizar a colagem para formar uma unidade que permita gerar o automóvel como um todo. Essa colagem (Adhesive Bonding) de aços é o objeto de estudo deste trabalho, o qual aborda a relação aderente/adesivo de forma a avaliar a resistência ao cisalhamento da junta em diversas condições de superfície do aderente, assim como avalia a influência da temperatura e da umidade.

Métodos e Materiais

Estão sendo estudadas juntas de dois aços da classe DP (Dual Phase), o DP600 e o DP780, cuja composição química está listada na Tabela 1, em três condições de superfície: lixamento com lixa de granulometria 100; atacados com Nital 2%; e lixados (lixa 100) e atacados. A Tabela 2 resume as condições das superfícies dos aderentes. Em todas as juntas foi usado o adesivo BETAMATE™ 73305GB.

Aço C Mn Si Cr Ni Al Cu Ti V Nb

DP600 0.10 1.81 0.25 0.35 0.012 0.047 0.0067 0.0023 0.0027 --- DP780 0.14 1.99 0.22 0.26 0.0091 0.030 0.0089 0.020 0.0042 0.0072

Tabela 1: Composição Química dos Aços Duplex ( % em pêso)

Superfície Condição

1 Lixamento com Lixa #100

2 Lixamento com Lixa #100 + Ataque com Reagente Nital 2%

3 Ataque com Reagente Nital 2%

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2 Metodologia Experimental para a Caracterização das Superfícies Aderentes

Determinação da Rugosidade

A rugosidade é um parâmetro de relevância significativa para a adesão. Isto ocorre porque existe uma correlação entre a rugosidade das superfícies e a resistência da junta. A rugosidade superficial apresenta-se como um parâmetro micro geométrico importante na busca de melhores desempenhos de processos e produtos, onde a rugosidade pode representar um fator fundamental do desempenho da junta adesiva.

Para o teste de rugosidade, é importante saber que a linha média de medida é disposta paralelamente à direção geral do perfil, de modo que as áreas superiores e inferiores à linha média sejam iguais. As médias aritmética (Ra – roughness arithmetic) e quadrática (Rq –

roughness quadratic) são medidas importantes, que ajudam a avaliar a rugosidade de uma

superfície. A média aritmética é o parâmetro geralmente utilizado para medição de rugosidade, em que grandes picos e vales não são destacados com muita importância. Já na média quadrática, a detecção de picos e vales na superfície analisada é evidenciada, visto que o desvio envolve um termo quadrado, o que acentua as discrepâncias.

Os dados de rugosidade obtidos para as amostras dos aços em estudo foram realizadas em um Microscópio óptico motorizado, que permite controlar os movimentos x-y-z do deslocamento da amostra, de modo que é possível obter representações da topografia da superfície em 3D. Neste caso, a rugosidade é medida pela reflexão da radiação eletromagnética, em que radiações de diferentes comprimentos de onda são refletidas de formas distintas, de acordo com a rugosidade da superfície avaliada.

Metodologia de preparo dos Corpos de Prova

Ensaio de Cisalhamento das Juntas

Foram usinadas 24 peças com dimensões 25 mm x 100 mm de cada substrato, conforme mostrado na Figura 1. A partir dessas peças foram fabricadas e ensaiadas 12 amostras do DP600 e 12 amostras do DP780.

100mm

25mm

Figura 1: Geometria de dimensões dos substratos

As juntas sobrepostas foram preparadas, posicionando duas peças (Figura 2a) com dimensões de 25 mm x 100 mm utilizando-se um gabarito (Figura 2b) com oito parafusos. A sobreposição foi mantida com uma distância de 1 mm uma da outra, distância esta preenchida com o adesivo BETAMATE™ 73305GB.

Foi aplicado um torque igual (com a utilização de um torquímetro) para todos os oito parafusos do gabarito a fim de tornar a colagem a mais uniforme possível. A área de colagem foi demarcada por um quadrado de área 25 mm², medido com um paquímetro.

(3)

3

(a) (b)

Figura 2: Preparação da junta sobreposta (a), e gabarito utilizado (b)

Ensaio de Tração do Adesivo

Para a obtenção das amostras do adesivo BETAMATE™ 73305GB, foi necessário fabricar um molde de silicone. Este molde de silicone foi obtido utilizando uma caixa de papelão de fundo plano, na qual cinco amostras de resina epoxi, com o formato do corpode prova, foram dispostas lado a lado. Sobre este arranjo espalhou-se a borracha de silicone. Após cura da borracha, o molde de silicone (Figura 3a) ficou pronto para a obtenção dos corpos de prova do adesivo (Figura 3b).

Figura 3: Molde de silicone (a) e corpo de prova obtido (b) a partir da aplicação e cura do adesivo BETAMATE™ 73305GB dentro das cavidades do molde de silicone. Resultados

As imagens 3D, Figuras 4 e 5, foram geradas através de um Microscópio Óptico Axio Imager M2m, 1com resolução 1292 x 968 pixels, objetiva de 20x e uma câmera Axiocam MRc5. As imagens 3D foram construídas pela sobreposição de imagens com distâncias focais diferentes. Nessas imagens pode-se observar os picos e vales de cada amostra em sua respectiva condição.

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4 Lixamento com lixa #100. Ataque com Nital 2% Lixa #100 e ataque com Nital

2%

Figura 4: Imagem e medidas da rugosidade da superfície do aço DP 600

Em cada amostra foram realizadas três medidas em regiões distintas, em pontos aleatórios e distantes uns dos outros, a fim de estimar-se a rugosidade nas superfícies; sendo então tirada uma média para dos valores obtidos. A superfície do aço DP600 mostrou uma maior rugosidade quando submetida somente ao ataque químico, com uma média de 2,62 µm. Já o mesmo material submetido somente a lixa apresentou um valor de rugosidade de 2,21µm e quando lixado e atacado de 2,13 µm.

Lixamento com lixa #100. Ataque com Nital 2% Lixa #100 e ataque com Nital 2%

Figura 5: Imagem e medidas da rugosidade da superfície do aço DP780

A superfície do aço DP780 também se destacou em termos de rugosidade quando submetida ao ataque químico, apresentando uma média de 2,40 µm, enquanto a mesma somente lixada apresentou 2,26 µm e quando lixada e atacada 2,29 µm.

Com esses dados, pode-se observar que quando submetidos ao lixamento com a lixa #100, tanto sozinha quanto combinada com o ataque químico, a amostra DP780 se mostrou mais rugosa que

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5 a DP600; enquanto que na presença do ataque somente, a amostra DP600 obteve uma rugosidade maior (Figura 6).

No entanto, em termos de classificação de metrologia, esta diferença de rugosidade entre os dois aços não é relevante. Ambos possuem um grau de acabamento que se encaixa na classe de rugosidade N8 [3], classe que abrange rugosidades aritméticas de até 3,2 µm.

Lixa #100 NItal 2% Lixa #100+ Nital 2% 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 Ru go s ida de m  Condição da superfície DP600 RA RQ (a)

Lixa #100 NItal 2% Lixa #100+ Nital 2% 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 Ru go s ida de m  Condição da superfície DP780 RA RQ (b) Figura 6: Rugosidade aritimética e quadrática das superfície dos aços DP600 (a) e DP780 (b) nas

três condições estudadas

Os ensaios de tração foram realizados com auxílio de um extensômetro; tendo sido geradas as curvas tensão-deformação tanto das 5 amostras do adesivo, como também das 24 juntas adesivadas. A partir dessas curvas foram obtidos valores das tensões e deformações máximas de cada junta e do adesivo. A Figura 7 mostra as curvas obtidas para as juntas e a Figura 8 para o adesivo.

Figura 7: Gráficos tensão x deformação das juntas de aço coladas nas condições: (a) como recebidas; (b) lixadas com lixa 100; (c) atacadas com uma solução Nital 2%e (d) lixadas (lixa

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6 Quanto ao aço DP600, observa-se que as amostras na condição de “como recebida” apresentam tensão máxima média de aproximadamente 200 MPa e deformação máxima média de aproximadamente 0,04. Utilizando esses valores e essa condição como referencia, os valores encontrados para as demais condições foram analisados.

Pode-se perceber que todas as condições apresentaram uma redução do valor da tensão máxima, sendo a que apresentou maior e menor redução, respectivamente, foram as condições lixada e atacada quimicamente. Quanto à deformação máxima, pode-se observar que as condições lixada e atacada e só atacada quimicamente apresentaram deformação máxima semelhante a condição de referencia (“como recebida”), enquanto a amostra condição de lixada apresentou uma deformação máxima menor.

Já para o aço DP780, as amostras na condição “como recebida” apresentam tensão máxima média de aproximadamente 215 MPa e deformação máxima média de aproximadamente 0,04. Utilizando esses valores e essa condição como referencia, os valores encontrados para as demais condições foram analisados.

Pode-se observar que em todas as condições ocorreu uma redução do valor da tensão máxima média, sendo a que apresentou maior e menor redução, respectivamente, foram as condições atacada quimicamente e lixada e atacada. Quanto à deformação máxima média, observa-se que a amostra na condição lixada possuiu deformação máxima média semelhante a condição de referencia (“como recebida”), enquanto as demais possuíram deformação máxima média superior. A amostra que possuiu maior deformação máxima média foi a amostra na condição atacada quimicamente, aproximadamente, 0,07mm.

0,00 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0 5 10 15 20 25 30 T e n sã o ( M Pa ) Deformação (mm) Corpo1 Corpo2 Corpo3 Corpo4 Corpo5

Figura 8: Gráfico tensão x deformação representando o comportamento de cada corpo de prova feito com o adesivo no molde supracitado.

Molhabilidade

A molhabilidade é avaliada pelo ângulo de contato do líquido com a superfície sólida e quanto maior for esse ângulo, melhor é a molhabilidade, i. é, mais o fluido molha – se espalha – sobre a amostra. Nos ensaios realizados foi avaliada a molhabilidade do adesivo em três (3) amostras por condição de superfície para cada aço, totalizando 24 amostras de dimensão 20 mm x 20 mm.

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7 Os ensaios de medida da molhabilidade foram realizados em uma lupa. O procedimento para medir os ângulos consistiu em capturar a imagem da gota de adesivo curado na superfície de interesse (Figura 9) através de uma câmera acoplada ao equipamento. O ângulo de contato entre a amostra e a gota do adesivo foi medido manualmente.

Figura 9: Imagem dos ângulos de contato.

As medidas foram realizadas para cada lado da gota e o valor utilizado corresponde a média dos dois ângulos de contato para três (3) amostras de cada condição de superfície para cada aço, obtendo-se assim um resultado mais confiável. A Tabela 3 lista os ângulos de contato obtidos.

Tabela 3: Ângulos de contatos medidos.

Quanto ao aço DP600, pode-se observar que as amostras nas condições de “como recebida” e “atacada com reagente nital 2%” (Condição 3) apresentaram maiores ângulos de contato, enquanto as amostras nas condições “lixada com lixa #100 e atacada com reagente nital 2%” (Condição 2) e “lixada com lixa #100” (Condição 1) apresentaram ângulos menores. Assim, comparativamente às condições iniciais de “como recebida” percebe-se que as amostras nas condições 1 e 2 se espalharam mais na superfície metálica, conforme mostrado na Tabela 3.

A partir dos valores presentes na Tabela 3 referentes ao aço DP780, pode-se perceber que as amostras na condição 1 e 2 possuíram resultados semelhantes dos ângulos de contato. Já as amostras nas condições “como recebida” e 3 apresentaram valores maiores em relação as

Amostra Medida DP 600A 29,04 DP 600L 23,89 DP 600LA 23,23 DP 600N 29,20 DP 780A 26,21 DP 780L 25,12 DP 780LA 24,93 DP 780N 27,05

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8 condições citadas anteriormente. Assim, observa-se que as amostras nas condições 1 e 2 se espalharam mais na superfície metálica, conforme mostrado na Tabela 3.

Influência de Umidade e Temperatura

No atual estágio do trabalho, foram fabricadas amostras de dois aços DP (Dual Phase) de aplicação para a indústria automobilística, mais especificamente: DP600 e DP780. Busca-se determinar o comportamento de juntas adesivadas em diversas condições variando o tipo de ambiente. Deste modo, poderão ser determinadas as condições nas quais haverá maior resistência da junta.

Metodologia de preparo dos Novos Corpos de Prova

Ensaio de Cisalhamento das Novas Juntas Adesivadas

Para a confecção das amostras foram usinadas 120 chapas, para cada tipo de aço cujas dimensões estão mostradas no desenho da figura 1:

Essas chapas foram pesadas em pares em uma balança graduada em centigramas. Após a pesagem foi realizada a colagem numa área de 25 mm2_{, como mostrado pela área hachurada na}

figura 2a, para criar a junta sobreposta. O adesivo utilizado nesta etapa foi do tipo BETAMATETM73305GB com cura à frio.

Após a colagem as juntas foram colocadas em uma estufa para serem curadas, na temperatura de 175oC, durante aproximadamente 50 (cinquenta) minutos.

As juntas foram pesadas novamente para se obter a quantidade por massa de adesivo utilizado, em função da pesagem, as juntas adesivadas foram divididas em três grupos para cada tipo de aço conforme a quantidade de adesivo utilizado.

DP600 DP780

Junta Antes (g) Depois (g) Diferença(g) Antes (g) Depois (g) Diferença(g)

01 55,03 55,22 0,19 54,91 55,17 0,26 02 54,93 55,27 0,34 55,09 55,52 0,43 03 55,44 55,81 0,37 55,53 55,80 0,27 04 56,69 56,97 0,28 52,39 52,75 0,36 05 54,15 54,38 0,23 54,41 55,59 0,18 06 54,48 54,66 0,18 57,71 57,92 0,21 07 56,01 56,28 0,27 57,26 57,52 0,26 08 59,36 59,72 0,36 58,60 58,84 0,24 09 55,06 55,41 0,35 57,78 58,13 0,35 10 54,33 INUTILIZADA INUTILIZADA 57,57 57,86 0,29 11 55,92 56,14 0,22 56,92 57,14 0,22 12 54,26 54,51 0,25 57,64 57,88 0,24 13 54,04 54,31 0,27 55,30 55,58 0,28 14 54,15 54,40 0,25 58,83 59,07 0,24 15 57,23 57,52 0,29 56,91 57,15 0,24 16 54,75 55,02 0,27 55,93 56,11 0,18 17 55,60 55,83 0,23 57,87 58,11 0,24 18 56,00 56,26 0,26 55,92 56,14 0,22 19 58,28 58,50 0,22 59,00 59,26 0,26

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9 20 53,70 53,85 0,15 57,90 58,18 0,28 21 54,36 54,61 0,25 58,47 58,66 0,19 22 54,17 54,62 0,45 58,75 58,99 0,24 23 54,64 54,83 0,19 59,05 59,34 0,29 24 53,38 53,64 0,26 58,20 58,41 0,21 25 53,21 53,45 0,24 57,05 57,25 0,20 26 54,41 54,72 0,31 59,30 59,49 0,19 27 53,82 54,10 0,28 53,80 54,02 0,22 28 55,06 55,29 0,23 58,36 58,54 0,18 29 57,40 57,57 0,17 59,95 60,08 0,13 30 56,63 56,86 0,23 58,49 58,63 0,14 31 57,15 57,35 0,20 54,08 54,26 0,18 32 56,54 56,77 0,23 56,32 56,49 0,17 33 57,04 57,18 0,14 56,69 56,87 0,18 34 57,15 57,45 0,30 59,20 59,40 0,20 35 53,73 53,91 0,18 55,57 55,75 0,18 36 55,33 55,64 0,31 51,66 51,84 0,18 37 54,14 54,36 0,22 56,24 56,43 0,19 38 56,10 56,29 0,19 56,80 57,01 0,21 39 55,82 56,15 0,33 50,93 51,17 0,24 40 55,21 55,49 0,28 50,90 51,12 0,22 41 54,01 54,22 0,21 56,69 56,91 0,22 42 52,75 52,95 0,20 58,37 58,62 0,25 43 58,63 58,80 0,17 58,68 58,89 0,21 44 55,73 55,90 0,17 57,30 57,53 0,23 45 57,63 57,78 0,15 58,97 59,17 0,20 46 54,59 54,76 0,17 58,59 58,79 0,20 47 55,10 55,27 0,17 58,62 58,93 0,21 48 56,66 56,84 0,18 58,10 58,30 0,20 49 56,46 56,65 0,19 57,96 58,13 0,17 50 55,55 55,77 0,22 55,85 56,07 0,22 51 55,80 56,17 0,37 53,89 54,08 0,19 52 54,70 54,88 0,18 53,54 53,74 0,20 53 56,48 56,63 0,15 56,56 56,75 0,19 54 58,51 58,73 0,22 55,72 55,90 0,18 55 56,62 56,76 0,14 53,87 54,06 0,19 56 55,01 55,28 0,17 55,98 56,13 0,15 57 56,08 56,39 0,31 57,05 57,29 0,24 58 56,47 56,79 0,32 57,17 57,39 0,22 59 57,65 57,94 0,29 57,23 57,41 0,18 60 56,26 56,59 0,33 57,73 58,01 0,28 Média 0,24 0,22

Tabela 4: Pesagem das chapas de aço antes e depois de coladas: Média final da massa de adesivo nas chapas de aço de 0,23g.

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10 DP600

Variação menor ou igual que 0,20 g. Variação entre 0,20 g e 0,28 g. Variação maior ou igual que 0,28 g. DP780

Variação menor ou igual que 0,19 g. Variação entre 0,19 g e 0,24 g. Variação maior ou igual que 0,24 g.

Divisão e Agrupamento das Juntas Adesivadas DP600

As juntas do aço DP600 foram numeradas de 1 a 60. Em seguida, foram separadas em grupos pela massa de adesivo presente. As juntas que apresentavam pouco adesivo em relação às outras, ou seja, quantidade menor ou igual a 0,20 gramas foram identificadas com o número 1. Resultando em 21 juntas identificadas com número 1.

Essas juntas com pouco adesivo foram divididas em três condições:

1. Imersas em água por seis horas, sendo identificadas como Água, resultando em sete juntas identificadas como Água1.

2. Aquecidas à 200°C por seis horas, sendo identificadas como Temp, resultando em sete juntas identificadas como Temp1.

3. Mantidas nas Condições de Temperatura e Umidade Ambiente por 24 horas, sendo identificadas como UT, resultando em sete juntas identificadas como UT1.

As juntas que apresentavam média quantidade de adesivo em relação às outras, ou seja, quantidade entre 0,20 gramas e 0,28 gramas foram identificadas com o número 2. Resultando em 20 juntas identificadas com número 2. Essas juntas com média quantidade de adesivo foram divididas em três condições:

1. Imersas em água por seis horas, sendo identificadas como Água, resultando seis juntas identificadas como Água2.

As juntas que apresentavam mais adesivo em relação às outras, ou seja, quantidade maior ou igual a 0,28 gramas foram identificadas com o número 3. Resultando em 18 juntas

identificadas com número 3. Essas juntas com pouco adesivo foram divididas em três condições: 1. Imersas em água por seis horas, sendo identificadas como Água, resultando seis

juntas identificadas como Água3.

2. Aquecidas à 200°C por seis horas, sendo identificadas como Temp, resultando em seis juntas identificadas como Temp3.

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11 3. Mantidas nas Condições de Temperatura e Umidade Ambiente por 24 horas, sendo

identificadas como UT, resultando em seis juntas identificadas como UT3. DP780

As juntas do aço DP780 foram numeradas de 1 a 60. Em seguida, foram separadas em grupos pela massa de adesivo presente. As juntas que apresentavam pouco adesivo em relação às outras, ou seja, quantidade menor ou igual a 0,19 gramas foram identificadas com o número 1. Resultando em 20 juntas identificadas com número 1.

Essas juntas com pouco adesivo foram divididas em três condições:

1. Imersas em água por seis horas, sendo identificadas como Água, resultando em sete juntas identificadas como Água1.

3. Mantidas nas Condições de Temperatura e Umidade Ambiente por 24 horas, sendo identificadas como UT, resultando em sete juntas identificadas como

UT1.

As juntas que apresentavam média quantidade de adesivo em relação às outras, ou seja, quantidade entre 0,20 gramas e 0,28 gramas foram identificadas com o número 2. Resultando em 20 juntas identificadas com número 2. Essas juntas com média quantidade de adesivo foram divididas em três condições:

1. Imersas em água por seis horas, sendo identificadas como Água, resultando seis juntas identificadas como Água2.

As juntas que apresentavam mais adesivo em relação às outras, ou seja, quantidade maior ou igual a 0,28 gramas foram identificadas com o número 3. Resultando em 18 juntas

identificadas com número 3. Essas juntas com pouco adesivo foram divididas em três condições: 1. Imersas em água por seis horas, sendo identificadas como Água, resultando seis juntas identificadas como Água3.

2. Aquecidas à 200°C por seis horas, sendo identificadas como Temp, resultando em seis juntas identificadas como Temp3.

3. Mantidas nas Condições de Temperatura e Umidade Ambiente por 24 horas, sendo identificadas como UT, resultando em seis juntas identificadas como UT3.

1a _{Condição: Imersos em água por 6 horas.}

Juntas do Aço DP600:

 Juntas com quantidade de adesivo menor ou igual a 0,20g: 01, 06, 20, 23, 29, 31 e 33.

 Juntas com quantidade de adesivo entre 0,20g e 0,28g: 05, 07, 11, 12, 13, 14 e 16.

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12 Juntas do Aço DP780:

 Juntas com quantidade de adesivo entre 0,19g e 0,24g: 06, 11, 18, 24, 25 e 27.

 Juntas com quantidade de adesivo maior ou igual a 0,24g: 01, 02, 03, 04, 07, 08 e 09.

2a _{Condição: Aquecidos a 200}o_{C por 6 horas.} Juntas do Aço DP600:

 Juntas com quantidade de adesivo maior ou igual a 0,28g: 22, 26, 27, 34, 36 e 39.

 Juntas com quantidade de adesivo menor ou igual a 0,19g: 31, 32, 33, 35, 36 e 37.

 Juntas com quantidade de adesivo maior ou igual a 0,24g: 10,12, 13, 14, 15, 17 e 19.

3a_{Condição: Condições de Temperatura e Umidade Ambiente por 24 horas.} Juntas do Aço DP600:

 Juntas com quantidade de adesivo maior ou igual a 0,28g: 40, 51, 57, 58, 59, 60.

 Juntas com quantidade de adesivo maior ou igual a 0,24g: 20, 22, 23, 39, 42, 57 e 60. Ensaio de Tração dos Novos Adesivos

Para a obtenção das amostras do adesivo BETAMATE™ 73305GB foi necessário um molde de base metálica e para impedir a cura entre o molde e o adesivo foi aplicado um lubrificante. Foi espalhado o adesivo no molde e após 30 minutos, sob uma temperatura aproximada de 180oC, os cinco corpos de prova estavam curados.

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13 Resultados

Ensaio de Cisalhamento das Juntas Adesivadas

As amostras das juntas foram ensaiadas na máquina de tração Instron do ITUC, PUC-Rio, regulada com velocidade de 10 mm/min.

Os dados referentes às tensões aplicadas por cisalhamento às juntas foram obtidos em MPa e deformação. A deformação foi obtida a partir da razão do deslocamento do travessão da máquina, pelo comprimento inicial da junta medido com um paquímetro.

Os gráficos de cada junta estão representados nos Anexo 1 e Anexo 2.

A partir dos valores das tensões máximas (MPa) suportadas em cada junta de cada subgrupo foi obtida a tabela 5 com as médias desses valores.

Figura 11: Ensaio de cisalhamento da junta Classificações Utilizadas:

Aço Dual Phase (DP)600 ou 780 diferenciando as chapas de aço utilizadas Juntas imersas em água por 6 horas (Água)

Juntas sujeitas à temperatura de 200°C por 6 horas (Temp)

Juntas sujeitas à umidade e temperatura ambiente por 24 horas (UT) Juntas com menos ou igual a 0,20 gramas de adesivo para o aço DP600 (1)

Juntas com a quantidade de adesivo entre 0,20 e 0,28 gramas de adesivo para o aço DP600 (2) Juntas com mais ou igual a 0,28 gramas de adesivo para o aço DP600 (3)

Juntas com menos ou igual a 0,19 gramas de adesivo para o aço DP780 (1)

Juntas com a quantidade de adesivo entre 0,19 e 0,24 gramas de adesivo para o aço DP780 (2) Juntas com mais ou igual a 0,24 gramas de adesivo para o aço DP780 (3)

CONDIÇÃO AÇO DP600 AÇO DP780

ÁGUA1 65,568 57,234 ÁGUA2 106,273 114,962 ÁGUA3 113,652 170,000 TEMP1 105,114 86,763 TEMP2 90,360 103,815 TEMP3 129,766 121,261 UT1 52,810 76,351 UT2 102,668 98,551 UT3 134,938 120,756

(14)

14 A partir das máximas tensões suportadas por cada junta, foi feito, também, um BoxPlot, figura 12, fornecendo medianas, quartis e valores máximos e mínimos para os ensaios de cisalhamento de cada subgrupo:

Figura 12 – BoxPlot dos valores de máxima tração suportada em cada junta.

A partir da tabela 5, os testes estatísticos “Two-Sample t-Test” nos Anexos de 3 a 10 e o BoxPlot, figura 12, foram realizadas quatro análises dos resultados.

A primeira análise refere-se à resistência de tensões por diferentes chapas de aço expostas à mesma condição e com quantidades semelhantes de adesivo. Essa afirmação pode ser verificada pela Tabela 5, comparando o resultado de um modelo de chapa de aço com quantidade equivalente de adesivo com outro modelo, exposto à mesma condição de influência.

Por exemplo, verificando que nos casos (Água1, Temp1, Temp3, UT2 e UT3) as que tiveram maior média de resistência foram as chapas de aço DP600, enquanto nas condições (Água 2, Água3, Temp2 e UT1) essas foram de aço DP780. Concluindo que não há um modelo de chapa de aço que tenha obtido um resultado melhor do que a outra;

A segunda, dos Anexos de 5 a 10 é possível concluir, que, em geral, não existem expressivas diferenças em comparações entre condições de exposição diferentes para mesmas chapas de aço sujeitas às mesmas proporções de adesivo. Exceto no caso de DP600TEMP1 e DP780ÁGUA3 que obteve melhores resultados, em relação à DP600ÁGUA1, DP600UT1 e, no caso da DP780ÁGUA3, que obteve melhores resultados, em relação à DP780TEMP3 e DP780UT3.

A terceira, obtida pela quantidade de adesivo utilizado. Pode ser verificado baseando-se nos Anexos 3 e 4, que retratam estatísticas entre chapas de aço do mesmo modelo, sob influência da mesma condição, com quantidades diferentes de adesivo. Retratando, em geral, que dentre as quantidades de pouco (1) e médio (2), de médio (2) e grande (3), não há uma grande diferença na resistência. Porém, ao comparar as de pouco (1), com as de muito adesivo (3), se conclui que

0 50 100 150 200 T e n sã o Má xi ma (MPa ) DP600 Água1 DP600 Água2 DP600 Água3 DP600 Temp1 DP600 Temp2 DP600 Temp3 DP600 UT1 DP600 UT2 DP600 UT3 DP780 Água1 DP780 Água2 DP780 Água3 DP780 Temp1 DP780 Temp2 DP780 Temp3 DP780 UT1 DP780 UT2 DP780 UT3

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15 existe uma maior diferença entre suas resistências. Também, evidente no BoxPlot e na Tabela 5. Concluindo que a tendência a ter maior resistência é proporcional à quantidade de adesivo. Vale ressaltar que não foram feitos ensaios suficientes para averiguar o limite de adesivo para a veracidade da afirmação.

A quarta, referente ao subgrupo que obteve a maior resistência dentre todos os subgrupos. Demonstrado pela Figura12, BoxPlot, que o subgrupo DP780ÁGUA3 obteve os melhores resultados, devido aos constantes e elevados valores obtidos nos ensaios de cisalhamento dessas juntas.

Ensaios de Tração dos Novos Adesivos

Os cinco corpos de prova foram submetidos a testes de tração para análise da resistência do adesivo BETAMATE™ 73305GB, figura 14.

Obtendo o seguinte gráfico de Tensão por Deformação, figura 13, e a tabela com os máximos e a média desses valores, tabela 6:

Figura 13: Ensaio de tração dos novos corpos de prova do adesivo.

Figura 14: Ensaio de tração dos novos adesivos. 0,00 0,02 0,04 0,06 0,08 0,10 0 10 20 30 40 50 T e n sã o (MPa ) Deformação (mm/mm) Adesivo 01 Adesivo 02 Adesivo 03 Adesivo 04 Adesivo 05

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16

Corpo de Prova Tensão Máxima (MPa)

1 25,3559 2 21,3474 3 30,6498 4 7,1368 5 40,3561 Média 24,9692

Tabela 6 – Máximas tensões e média para os corpos de prova dos novos adesivos.

Conclusão

Entre todas as juntas e condições estudadas, a junta que apresentou a maior resistência foi a do aço DP 780 com 170MPa na condição de imerssão em água por 6 horas e contendo 0,28g de adesivo.

E no caso do aço DP 600 a maior resistência 134.9 MPa, foi na condição de umidade e temperatura ambiente para a mesma quantidade de adesivo. Estes resultados indicam que a quantidade de adesivo pode ser o fator determinante da resistência da junta.

(17)

17 Anexo 1: Ensaios de Cisalhamento das Juntas Adesivadas do Aço DP600

0,0 0,1 0,2 0,3 0 40 80 120 160 200 T e n sã o (MPa ) Deformação (mm/mm) DP600 02 DP600 03 DP600 04 DP600 08 DP600 09 DP600 15 Tensão x Deformação DP600 Agua3

0,0 0,1 0,2 0,3 0 40 80 120 160 200 T e n sã o (MPa ) Deformação (mm/mm) DP600 01 DP600 06 DP600 20 DP600 23 DP600 29 DP600 31 DP600 33 Tensão x Deformação DP600 Agua1

0,0 0,1 0,2 0,3 0 40 80 120 160 200 T e n sã o (MPa ) Deformação (mm/mm) DP600 22 DP600 26 DP600 27 DP600 34 DP600 36 DP600 39 Tensão x Deformação DP600 Temp3

0,0 0,1 0,2 0,3 0 40 80 120 160 200 T e n sã o (MPa ) Deformação (mm/mm) DP600 35 DP600 38 DP600 42 DP600 43 DP600 44 DP600 45 DP600 46 Tensão x Deformação DP600 Temp1

0,0 0,1 0,2 0,3 0 40 80 120 160 200 T e n sã o (MPa ) Deformação (mm/mm) DP600 28 DP600 30 DP600 32 DP600 37 DP600 41 DP600 50 DP600 54 Tensão x Deformação DP600 UT2

0,0 0,1 0,2 0,3 0 40 80 120 160 200 T e n sã o (MPa ) Deformação (mm/mm) DP600 40 DP600 51 DP600 57 DP600 58 DP600 59 DP600 60 Tensão x Deformação DP600 UT3

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18 Anexo 2: Ensaios de Cisalhamento das Juntas Adesivadas do Aço DP780

0,0 0,1 0,2 0,3 0 50 100 150 200 T e n sã o (MPa ) Deformação (mm/mm) DP780 01 DP780 02 DP780 03 DP780 04 DP780 07 DP780 08 DP780 09 Tensão x Deformação DP780 Agua3 DP780 06 DP780 11 DP780 18 DP780 24 DP780 25 DP780 27 0,0 0,1 0,2 0,3 0 40 80 120 160 200 T e n sã o (MPa ) Deformação (mm/mm) Tensão x Deformação DP780 Agua2

0,0 0,1 0,2 0,3 0 40 80 120 160 200 T e n sã o (MPa ) Deformação (mm/mm) DP780 10 DP780 12 DP780 13 DP780 14 DP780 15 DP780 17 DP780 19 Tensão x Deformação DP780 Temp3

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19 Anexo 3: Testes estatísticos considerando a relação de adesivo para DP600

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20 Anexo 5: Testes estatísticos considerando as diferentes condições a que foram expostas as chapas DP600 1

Anexo 6: Testes estatísticos considerando as diferentes condições a que foram expostas as chapas DP780 1

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21 Anexo 8: Testes estatísticos considerando as diferentes condições a que foram expostas as chapas DP780 2

Anexo 9: Testes estatísticos considerando as diferentes condições a que foram expostas as chapas DP600 3

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22 Referências

1 - MONTEIRO, Delfim Ferreira. Análise do comportamento a fractura de juntas de aço efectuadas com adesivos estruturais. Universidade do Porto. Porto. 1995

2 - MARRA, Kleiner Marques, ALVARENGA, Evandro de Azevedo e VIEIRA, Sérgio Luiz, Adesividade de Aços Laminados a Frio da Usiminas Destinados a Indústria Automobilística,XXXVII Seminário de Laminação 2001

3 - TALATI, Jigar. Surface Roughness – Significance and symbol interpretation in drawing. Hexagon

DesignCentre,Vadodara, http://www.hexagondesign.net/images/pdf/surface_roughness_jigar_talati.pdf, acessado em