Caracterização de juntas híbridas formadas por insertos metálicos de ligas de Ti e poliácido láctico (PLA) obtidas por Injection overmolding

• Processo: 22/16254-0
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Iniciação Científica
• Data de Início da vigência: 01 de fevereiro de 2023
• Data de Término da vigência: 31 de dezembro de 2023
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia de Materiais e Metalúrgica
• Pesquisador responsável: Conrado Ramos Moreira Afonso
• Beneficiário: Carolina Neves Reis
• Instituição Sede: Centro de Ciências Exatas e de Tecnologia (CCET). Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR). São Carlos , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 18/18293-8 - Ligas de titânio: transformações de fases e manufatura aditiva aplicadas na obtenção de materiais com gradientes funcionais, AP.TEM
• Assunto(s): Caracterização microestrutural Ligas de titânio
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Caracterização microestrutural | injection overmolding | Ligas de Ti | Micro-arc oxidation (MAO) | Poliácido láctico (PLA) | União Dissimilar Metal-Polímero | Soldagem Dissimilar Metal-Polímero

Resumo

No presente trabalho, o estudo é focado em um dos tipos de junção dissimilar conhecido por Injection overmolding de estruturas híbridas Metal-Polímero. Esta técnica se baseia no processo de injeção tradicional utilizado para a conformação de polímeros termoplásticos, termofixos e elastômeros. O diferencial é a introdução de uma peça metálica dentro da cavidade do molde (inserto metálico), que apresenta uma região modificada responsável pela adesão mecânica com o polímero. Isto é, uma área superficial que tenha alguma rugosidade inicial ou seja submetido a uma modificação superficial para que haja penetração do polímero fundido/plastificado e, assim, travamento mecânico após a solidificação do mesmo. Esta rugosidade por ser obtida por métodos subtrativos (erosão por jateamento, remoção por ataque químico, laser), por métodos aditivos (camadas óxidas geradas por processamentos eletroquímicos (MAO) ou manufatura aditiva - powder bed fusion) ou ainda por métodos que não removam e nem acrescentem material (pushing ou chipping). O uso de materiais poliméricos nas indústrias automobilística, aeronáutica, aeroespacial, naval e médica vêm ganhando interesse nos últimos anos uma vez que peças feitas de alguns termoplásticos, resinas e materiais compósitos com matriz polimérica apresentam baixo peso, boa resistência específica (strength-to-weight ratio), alta resistência a fratura e reciclabilidade (no caso dos termoplásticos). Assim, a tendência é de que estruturas híbridas polímero-metal sejam produzidas com maior frequência em diversos setores industriais, exigindo a união de materiais dissimilares, o que implica na busca por técnicas de junção que apresentem boa resposta mecânica. Já existem algumas combinações de ligas metálicas e polímeros unidos através do processo de Injection overmolding. Todavia, a junção de ligas de titânio - Ti-6Al-4V (± + ²) e Ti-33Zr-33Nb (²) - com um polímero biodegradável é um tema relativamente novo. Neste contexto, o objetivo deste trabalho é caracterizar juntas dissimilares produzidas através de Injection overmolding de estruturas híbridas Metal-Polímero entre insertos feitos de duas ligas de titânio (Ti-6Al-4V e Ti-33Zr-33Nb), obtidos através do processo convencional de fundição, e o polímero láctico biodegradável (PLA). De maneira a avaliar a viabilidade da produção de peças dissimilares pela adaptação do processo de injeção e as propriedades da junta obtida. As técnicas de caracterização utilizadas serão a microscopia ótica (MO), microscopia eletrônica de varredura (MEV), técnica de excitação por impulso Sonelastic ®, difração de raios-X (DRX) para a liga metálica, análise térmica de DSC para o polímero, ensaio de microdureza Vickers em linha ao longo da interface ou mapeamento de microdureza, de modo a propiciar um entendimento das transformações ocorridas no polímero e na interface da junta dissimilar soldada.