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Dissertação de Mestrado
DOI
10.11606/D.88.2013.tde-19042013-205354
Documento
Autor
Nome completo
Rita de Cássia Costa Dias
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Carlos, 2013
Orientador
Banca examinadora
Tarpani, José Ricardo (Presidente)
Botelho, Edson Cocchieri
Riva, Rudimar
Título em português
Microescultura por laser de superfícies metálicas para manufatura de laminados híbridos metal/fibra
Palavras-chave em português
Adesão metal-polímero
Laminado híbrido metal-fibra
Laser em manufatura
Resumo em português
Este trabalho objetivou a manufatura de laminados híbridos metal-fibra (LMF) empregando-se chapas com 0,5 mm de espessura de liga-'TI'6'AL'4'V' com superfícies modificadas por laser de fibra de modo a otimizar a sua adesão com polímero termoplástico poli-sulfeto de fenileno (PPS). Observou-se que a microtextura superficial da liga metálica dependeu fortemente da potência do feixe laser, quando potências mais baixas levaram à verdadeira texturização da superfície metálica, enquanto que potências mais elevadas conduziram à ablação da mesma. A texturização superficial metálica sob laser de baixa potência aparentou ser a condição mais apropriada para a adesão metal-polímero por ancoragem mecânica de macromoléculas, o que foi contrabalanceado por elevados níveis de tensão residual das chapas metálicas, gerando grande distorção das mesmas e inviabilizando sua utilização. O emprego de uma potência intermediária (160 W) mostrou-se propício à otimização entre a adesão física entre metal-polímero e o nível de tensões residuais criado nas chapas metálicas. Concluiu-se que os espécimes extraídos do centro dos laminados metal-fibra exibem uma tensão limite média para falha por cisalhamento interlaminar consideravelmente superior à dos espécimes usinados a partir da borda dos LMF. O LMF manufaturado sob maiores pressão e temperatura exibiu uma maior compactação e melhor consolidação, culminando num máximo desempenho médio sob carga de cisalhamento interlaminar. Evidências de uma correlação entre o mecanismo de falha por cisalhamento interlaminar do corpo de prova e o seu nível de resistência a este tipo de carregamento mecânico foram documentadas e discutidas.
Título em inglês
Laser microesculpture of metallic surfaces to hybrid fiber-metal laminates
Palavras-chave em inglês
Hybrid fiber-metal laminate
Laser in manufacturing
Metal-polymer adhesion
Resumo em inglês
This work aimed at manufacturing hybrid fiber-metal laminates (FML) by employing 0,5 mm-thick 'TI'6'AL'4'V'-alloy plaques with fiber laser modified surface in order to optimize metal adhesion with poli-phenylene sulfide (PPS) thermoplastic polymer. The surface microtexture of metallic alloy strongly depended upon the laser power, inasmuch as low-power laser led to true texturization of metal surface, whereas high-power laser light drove to its ablation. Surface metal texturization under low-power laser apparently was the most appropriate condition to metal-polymer adhesion via mechanical entanglement of macromolecules, which was offset by high levels of residual stresses on metallic plaques, bringing them quite warped and useless. The use of an intermediate laser power (160 W) has been shown benign to the optimization between metal-polymer physical adhesion and the residual stress level created in the metal plates. It has been concluded that testpieces machined from the FML central position exhibited average ultimate interlaminar shear strenght considerably higher than those extracted from the FML borders. The FML manufactured under higher pressure and temperature was more compacted and better consolidated, so that it displayed the greatest average performance under interlaminar shear loading. Evidences of a correlation between the failure mechanism by interlaminar shearing of test coupon and its allowance to this type of mechanical loading were documented and discussed.
 
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RitaMECorrigida.pdf (4.95 Mbytes)
Data de Publicação
2013-04-25
 
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