CONCEÇÃO E REALIZAÇÃO DE UM PROTÓTIPO DE EQUIPAMENTO DESTINADO À EXTRUSÃO FRICCIONAL DE MATERIAIS COMPÓSITOS

Abstract

Nos últimos anos tem vindo a verificar-se a cada vez maior relevância de processos que permitam a reciclagem de materiais poliméricos, devido essencialmente ao seu impacto a nível ambiental. A redução de consumo de matérias-primas, a redução de poluição e ainda a redução do desperdício estão atualmente em destaque. O desenvolvimento das técnicas de Friction Stir Processing, nomeadamente o processo de extrusão friccional, uma variante da extrusão que permite a produção de arames ou veios através de aparas ou billets, sem ter de previamente fundir o material faz com que este processo seja procurado para reciclagem de material. O objetivo deste trabalho é o desenvolvimento de um protótipo funcional destinado à extrusão friccional de materiais compósitos. Desta forma, pretende-se conceber, projetar, construir e validar um protótipo que não só garanta uma prova de conceito, mas também assegure o controlo das diferentes variáveis do processo, nomeadamente: velocidades de rotação e translação, forças e momentos aplicados e pressão, ajustado assim aos requisitos funcionais e especificidades desta tecnologia. Foi então criado um equipamento cujo dimensionamento foi realizado considerando os aspetos funcionais e estruturais para garantir o seu correto funcionamento. Foram também desenvolvidos os meios eletrónicos e o software para a sua automatização. Este equipamento foi testado em condições de funcionamento e, após algumas iterações, produziram-se veios de 4 mm de diâmetro. Os resultados permitem concluir que o equipamento desenvolvido é eficaz na extrusão friccional de materiais compósitos de matriz polimérica, e tem forte potencial para ser utilizado em materiais compósitos de matriz metálica.

In recent years, there has been an increasing relevance of processes that allow recycling polymeric materials, mainly due to their environmental impact. Reducing consumption of raw materials, reducing pollution and reducing waste are currently in the spotlight. The development of Friction Stir Processing techniques, namely the frictional extrusion process, a variant of extrusion that allows the production of wires or shafts through chips or billets, without having to previously melt the material, makes this process sought after for recycling of material. The objective of this work is the development of a functional prototype for the frictional extrusion of composite materials. In this way, it is intended to conceive, design, build and validate a prototype that not only guarantees a proof of concept, but also ensures the control of the different variables of the process, namely: rotation and translation speeds, applied forces and pressure, thus adjusted to the functional requirements and specificities of this technology. An equipment was then created whose dimensioning was carried out considering the functional and structural aspects to ensure its correct operation. Electronic means and software for their automation were also developed. This equipment was tested under operating conditions, and, after a few iterations, 4 mm diameter shafts were produced. The results allow us to conclude that the developed equipment is effective in the frictional extrusion of polymer matrix composite materials and has strong potential to be used in metallic matrix composite materials.