Callister_-_Engenharia_e_Cincia_dos_Materiais_ptg_ ... - Ufrgs

À guisa de sumário, então, compósitos de fibras alinhadas são inerentemente
anisotrópicas, no sentido de que a máxima resistência mecânica e reforço são encontrados ao longo
da direção de alinhamento (longitudinal). Na direção transversal, o reforço pela fibra é virtualmente
inexistente: fratura usualmente ocorre a relativamente baixas tensões de tração. Para outras
orientações de tensão, a resistência do compósito se situa entre estes extremos. A eficiência do
reforço pela fibra para várias situações é apresentada na Tabela 17.2; esta eficiência é tomada
como sendo unitária para um compósito de fibra orientada na direção do alinhamento, e zero
perpendicularmente a ela.
Tabela 17.2 - Eficiência de Reforço de Compósitos Reforçados por Fibra para Várias Orientações
de Fibra e em Várias Direções de Aplicação de Tensão.
Quando tensões multidirecionais são aplicadas dentro de um único plano, camadas
linhadas que estão apertadas entre si uma no topo da outra em diferentes orientações são
frequentemente utilizadas. Estes são denominados compósitos laminares, que são discutidos na
Seção 17.13.
Aplicações envolvendo tensões aplicadas totalmente multidirecionais normalmente usam
fibras descontínuas, que estão randomicamente orientadas no material da matriz. A Tabela 17.2
mostra que a eficiência de reforço é apenas um quinto daquela de compósito alinhado na direção
longitudinal; entretanto, as características mecânicas são isotrópicas.
Consideração de orientação e comprimento de fibra para um compósito particular
dependerá do nível e da natureza da tensãoo aplicada bem como do custo de fabricação. Taxas de
produção para compósitos de fibra pequena (tanto alinhada quanto randomicamente orientada) são
rápidas, e podem ser conformadas formas intricadas que não são possíveis com o reforço por
fibras contínuas. Além disso, custos de fabricação são consideravelmente menores do que para
fibras contínuas e alinhadas; técnicas de fabricação aplicadas a materiais compósitos de fibras
pequenas incluem moldagem por compressão, injeção e extrusão, que se encontram descritos para
polímeros não reforçados na Seção 16.13.
17.6 - A FASE FIBRA
Uma importante característica de muitos materiais, especialmente em materiais frágeis, é
que uma fibra de diâmetro pequeno é muito mais forte do que o material massivo (ou "massudo" ou
"parrudo"). Como discutido na Seção 13.6, a probabilidade da presença de uma falha superficial
crítica que conduza à fratura decresce com a diminuição do volume da amostra, e se tira vantagem
deste fato nos compósitos reforçados por fibra. Também, os materiais usados para as fibras
reforçantes têm altas resistências à tração.
Com base no diâmetro e no caráter, fibras são agrupadas em 3 diferentes classificações:
filamentos ("whiskers"), fibras e fios. Filamentos ("whiskers") são monocristais muito finos
que têm extremamente razões comprimento-para-diâmetro. Como uma consequência de seu
pequeno tamanho, êles têm um alto grau de perfeição cristalina e são virtualmente isentos de falhas