Orientadora : Profª. Drª. Thais Helena Sydenstricker Flores-Sahagun / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. Defesa: Curitiba, 30/10/2017 / Inclui referências : fls. 129-137 / Resumo: Os compósitos plástico-madeira (WPC), por permitirem o uso de matérias-primas reutilizadas em sua composição, são materiais bastante valorizados do ponto de vista ambiental e econômico. Dessa forma, eles têm sido amplamente estudados e desenvolvidos, e a sua produção e consumo têm experimentado um aumento expressivo nos últimos anos. Entretanto, dentro de um contexto de crescente preocupação com a redução e também a reutilização dos resíduos gerados pela atividade produtiva, torna-se necessário discutir também a possibilidade da reciclagem após o final da vida-útil dos produtos manufaturados a partir destes compósitos. O presente trabalho, então, tem como objetivo avaliar a influência do reprocessamento sobre as propriedades de compósitos de matriz de polipropileno (PP), polímero de baixo custo, reforçados por serragem de Pinus, um resíduo comum de indústrias madeireiras presente em grande quantidade no estado do Paraná. Tendo em vista a incompatibilidade entre as poliolefinas, materiais apolares, e a madeira, material polar, faz-se necessário o uso de um agente compatibilizante, o qual possibilita uma melhor adesão na interface fibra/matriz o que, por conseguinte, resulta em melhores propriedades mecânicas no material. Sendo assim, a primeira etapa deste trabalho consistiu na seleção de um compatibilizante do tipo polipropileno maleatado (PPMA) desenvolvido previamente em laboratório e que, testado em trabalhos anteriores, acarretou nas melhores propriedades mecânicas nos compósitos finais. A seguir, foram preparados por extrusão em duas etapas (recobrimento da serragem e preparação do compósito) quatro diferentes tipos de compósitos, os quais foram submetidos a seis ciclos de reprocessamento pela mesma extrusora monorosca usada na etapa de preparação. Os compósitos tinham os teores de 20 e 30% de serragem, em peso, e foram produzidos com e sem a adição de 10% em peso do compatibilizante selecionado, o qual foi preparado por extrusão reativa. Para que fossem avaliadas as alterações nas propriedades mecânicas devido aos ciclos de reprocessamento, ensaios de tensão, flexão e impacto foram realizados em corpos de prova produzidos por prensagem a quente, referentes aos compósitos virgens, e reprocessados três e seis vezes. As superfícies de fratura de corpos de prova testados nos ensaios de tração foram examinadas através de imagens geradas por microscopia eletrônica de varredura (MEV). Foi investigada também a estabilidade térmica dos compósitos por análise termogravimétrica (TGA) e calorimetria diferencial de varredura (DSC), e ensaios de difração de raios X foram realizados para que fossem obtidas mais informações a respeito da cristalinidade do polímero da matriz. A influência dos ciclos de reprocessamento sobre os materiais também foi discutida em termos de absorção de água, densidade, dispersão e adesão das partículas de madeira na matriz polimérica, além de outras características como a coloração e a viscosidade dos compósitos virgens e reprocessados. Foi verificado que os materiais reprocessados apresentaram uma melhor dispersão das fibras na matriz, o que resultou no aumento da resistência à tração e à flexão, e na redução da quantidade de água absorvida pelos compósitos reprocessados em comparação aos materiais no estado virgem. Palavras-chave: Polipropileno. Serragem. Compósitos Plástico-Madeira. PPMA. Reprocessamento. / Abstract: The wood-plastic composites (WPC) are highly valued materials from an environmental and economic point of view, once they allow reused raw materials in their composition. Therefore they have been widely studied and developed, and their production and consumption have experienced a significant increase in recent years. However, within a context of increasing concern about the reduction and reuse of the waste produced by the industrial activity, it is necessary to discuss the possibility of recycling the products manufactured from these composites after the end of their useful life. Thus, the present work aims to evaluate the influence of reprocessing cycles on the properties of polypropylene (PP) matrix composites, a low cost polymer reinforced by sawdust of Pinus elliottii, a common residue of wood industries largely available in the state of Paraná. Due to the incompatibility between polyolefins, nonpolar materials, and wood, a polar material, it became necessary the use of a compatibilizer, which enables better adhesion between sawdust and the polymeric matrix which, therefore, results in better mechanical properties of the material. Thus, the first step of this work consisted in the selection of a domestic compatibilizer maleated polypropylene (MAPP) previously developed in laboratory by reactive extrusion and which, tested in previous works, had the best mechanical properties in the final composites. Thereafter, four different types of composites compounded by a two-step extrusion (sawdust coating and virgin composite compunding) were prepared and then submitted up to six reprocessing cycles in the same single-screw extruder used in the compounding. The composites had the contents of 20 wt% and 30 wt% of sawdust, and were compounded with and without the presence of 10 wt% of the selected compatibilizer, produced by reactive extrusion. To evaluate the changes in the mechanical properties due to the reprocessing cycles, tensile, flexural and impact tests were carried out in specimens prepared by compression molding of both virgin and three and six times reprocessed composites. The fractured surfaces of chosen tensile tested specimens were examined by Scanning Electron Microscopy (SEM). Thermal stability of the composites was investigated by thermogravimetric analysis (TGA) and differential scanning calorimetry (DSC), and X-ray diffraction analysis were performed to obtain more information about the crystallinity of the matrix polymer. The influence of reprocessing cycles on materials were also discussed in terms of water absorption, density, dispersion and adhesion of the wood particles in the polymeric matrix, and also, other characteristics such as color and viscosity for both virgin and reprocessed composites. It was noticed that the reprocessed materials presented a better dispersion of the fibers in the matrix, which resulted in the increase in tensile and flexural strength, and in the reduction of the amount of water absorbed by the reprocessed composites in comparison to the virgin materials. Keywords: Polypropylene. Sawdust. Wood-Plastic Composites. MAPP. Reprocessing.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:29:53Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2008-09-26Bitstream added on 2014-06-13T18:59:49Z : No. of bitstreams: 1 faria_mcm_me_guara.pdf: 1588754 bytes, checksum: 9b1c6339bf770de5c7936e9e915a4c01 (MD5) / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / O contínuo crescimento na utilização de compósitos termoplásticos em componentes estruturais na indústria aeroespacial deve-se, primordialmente, à flexibilidade de projeto, excelência de suas propriedades mecânicas e baixa massa específica, aliadas aos elevados valores de resistência mecânica e rigidez e baixa incidência de corrosão, atendendo aos severos requisitos de desempenho dessas estruturas quando em serviço. No entanto, componentes que requerem exigências estruturais, quando expostos a ambientes agressivos como elevada temperatura e umidade, podem ter suas propriedades mecânicas sensibilizadas por esses fatores ambientais, e devem ser cuidadosamente avaliados antes de serem colocados em serviço. Sendo assim, o objetivo deste trabalho é avaliar a influência do condicionamento higrotérmico (câmara climática e imersão em banho termostatizado) nas propriedades mecânicas (resistências à tração, fadiga e cisalhamento) e viscoelásticas de laminados PPS/Carbono e PPS/Vidro. Os laminados utilizados neste trabalho foram fornecidos pela empresa holandesa TenCate. Os resultados mostram que os laminados condicionados em câmara climática apresentaram absorção de umidade segundo as leis de Fick, entretanto, os laminados de PPS/Vidro submetidos ao condicionamento por imersão em banho termostatizado apresentaram um comportamento anômalo. Associado a estes resultados foi também observado que os laminados condicionados tiveram um decréscimo no valor de suas resistências ao cisalhamento, entretanto, apresentaram um aumento nos valores de temperatura de transição vítrea e resistência à tração. Os resultados obtidos a partir dos ensaios de fadiga praticamente não sofreram alteração com o condicionamento ambiental. A partir dos resultados obtidos neste trabalho, pode ser concluído que a utilização de laminados de PPS/Carbono e PPS/Vidro em aplicações... / The continuous use of thermoplastic composites in structural components of aerospace industry is due to essentially to the project flexibility, good mechanical properties and low specific mass, allied with elevated values of mechanical strength and rigidity and low corrosion incidence, attempted to severe requirements of these structures in service. However, components that require structural demand, when exposed in aggressive atmosphere such as high temperature and moisture, can have mechanical properties sensibility for these factors, and should be carefully studied before to be available in service. This way, the purpose of this work is to evaluate the hygrothermal conditioning influence (by using hygrothermal chamber and thermostatic bath immersion) on the mechanical properties (tensile strength fatigue and interlaminar shear) and on the viscoelastic behavior of PPS/carbon and PPS/glass laminates. The laminates used in this work were supplied by TenCate Dutch Company. The results obtained shows that conditioning laminates in hygrothermal chamber presented moisture absorption according to the Fick‟s law, however, the PPS/glass laminates submitted to thermostatic bath immersion presented a anomalous behavior. Associated to these results, it was also observed that the conditioned laminates had a decrease of shear strength values, however, presented an increase of glass transition temperature and tensile strength values. Results obtained according to fatigue tests practically do not change with the atmosphere conditioning. According to the results obtained in this work can be concluded that the use of thermoplastic laminates in aerospace applications is viable, because these laminates are less susceptible to atmosphere effect problems.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:30:19Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2010-06-28Bitstream added on 2014-06-13T20:47:10Z : No. of bitstreams: 1 reis_eap_me_bauru.pdf: 5393371 bytes, checksum: 16962b43c55e24ca2edab26b06201e8e (MD5) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Neste trabalho é apresentado o método de preparação dos compósitos obtidos a partir da mistura de borracha natural (BN) com raspa de couro, gerada em uma das etapas do tratamento do couro nos cortumes. Os compósitos foram obtidos utilizando o método de prensagem e quente, em diferentes proporções em massa (m%). Também será apresentada a proporção calculada a partir da quantidade de BN utilizada (phr) e a técnica usada para a incorporação dos agentes de vulcanização, realizadas para vulcanizar a BN presente na mistura. Os compósitos, que no presente trabalho serão denominados BN/Couro, foram caracterizados utilizando as técnicas de análises de propriedades mecânicas, análises morfológicas, análises estruturais e análises térmicas. Os resultados obtidos foram comparados em função das propriedades físicas dos compósitos com as do couro utilizado comercialmente, com objetivo de se efetuar um direcionamento para uma possível aplicação industrial e comercial dos compósitos. De acordo com os resultados constatou-se que o material apresenta baixa capacidade de deformação, causada pela vulcanização realizada na BN e também pelas partículas de couro. Notou-se também que os compósitos apresentam bom grau de impermeabilidade e desgaste, quando comparado ao couro sola utilizado comercialmente, sendo averiguado que esta propriedades são relacionadas à proporção de BN presente na mistura, que por sua vez atua como agente encapsulador do couro, tornando-se predominante no material produzido. O que investigou o desenvolvimento deste trabalho foi a pretensão de obter um material de baixo custo, pois será produzido a partir de um resíduo gerado às toneladas / This work presents the method of preparation of composites from a mixture of natural rubber (NR) with leather waste, generated in one step in the treatment of leather in tanneries. The composites were obtained using the method of hot pressing, in different proportions by mass (wt%). Also presented the ratio calculated from the amount of NR used (phr) and the technique used for incorporation of curing agents, taken to vulcanize the NR in the mixture. The composites, which in this work will be called NR/Leather, were characterized using the techniques of analysis of mechanical properties, morphological analysis, structural analysis and thermal analysis. The results were compared on the basis of the physical properties of the composities with the leather used commercially, with the objective to make a direction for a possible industrial application and commercial composites. According to the results found that the material has a low capacity for deformation caused by vulcanization perfomed in NR and also by the particles of leather. It was also noted that the composites exihibit a good degree of impermeability and wear when compared to leather soles used commercially, and ascertained that these properties are related to the proportion of BN in the mixture, which in turn acts as an agent wrapper of leather making is predominant in the material produced. What prompted the development of this work was the intention of obtaining a low cost material, which be produced from a waste generated by the ton

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:30:19Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2013-01-18Bitstream added on 2014-06-13T20:00:21Z : No. of bitstreams: 1 machadoneto_ll_me_bauru.pdf: 3083706 bytes, checksum: 728b4d33580fd5aa924ed37190f283ca (MD5) / A reciclagem química de Poliamida 6,6 já é conhecida em patentes e aplicada por empresas de matéria-prima. Entretanto, a reciclagem química de poliamida 6,6 com cargas de fibras de vidro é pouco conhecida. O presente trabalho buscou estudar em escala laboratorial e Reciclagem Química, via Hidrólise, de resíduos dos processos de injeção de Poliamida 6,6 reforçada com 25% de fibras de vidro, descartados pela indústria automotiva após a reciclagem mecânica. Um procedimento de experimentos foi realizado para determinar qual a melhor proporção de água e do material compósito deveria ser reagido para obter o maior teor de fibras de vidro em um menor tempo. Os resultados mostraram que foi possível despolimerizar a Poliamida 6,6 partindo de um material já submetido a três ciclos de reciclagem mecânica com Massa Molar Viscosimétrica Média de 27.604 g.mol-1 obtendo Sal de Nylon com 322 g.mol-1 e 39,29% dos monômeros de base como Ácido adípico e hexametileno diamina em reações a 260ºC por 3 horas e 30 minutos apenas com água desmineralizada. Já a separação das fibras do material polimérico foi bem sucedida por filtragem a vácuo seguida de queima do resíduo orgânico, obtendo até 97,87 das fivras de vidro. Com base nestes resultados, concluiu-se que a reciclagem química deste material foi viável para a obtenção de Ácido Adípico, Hexametileno diamina e o reaproveitamento das fibras de vidro / Chemical recycling of polyamide 6,6 is already known in patents and applied by companies of raw material. However, the chemical recycling of polyamide 6,6 with fillers of glass fibers is not well known. The present work studies in laboratory scale the Chemical Recycling, via hydrolysis, waste injection processes of Polyamide 6,6 reinforced with 25% glass fibers, discarded by the Automotive Industry. A procedure of experiments was conducted to determine the best rate water and composite should be reacter to obtain the highest level of glass fibers in less time. The experimental results show that it was possible to depolymerize the polyamide 6,6 starding form a material already subjected to threee cycles of mechanical recycling with molecular weight of 27.604 g.mol-1 and obtained salt of Nylon with 322 g.mol-1 and 39,29% of basis monomers as Adipic acid and hexamethilene diamina in reactions at 260ºC for 3 hours and 30 minutes only with demineralised water. Now the separation of the fibers of polymeric material succeeded by filtration under vacuum, followed by burning the organic residue, to obtain 97.87% of glass fibers. Based on these results, it was concluded that chemical recycling of this material was feasible to obtain adipic acid, hexamethylene diamine and reusing glass fibers

A utilização de fibras vegetais em materiais compósitos tem crescido significativamente nos últimos anos em diferentes aplicações, tendo em vista propriedades como baixa massa específica e alta resistência específica, quando comparadas a fibras sintéticas tradicionais (especialmente vidro), além do requisito de baixa energia para processamento e da vantagem ambiental. O foco principal desse trabalho foi identificar e avaliar o potencial de utilização de fibras vegetais como promotores de fluxo frente a materiais convencionais disponíveis e utilizados em processos de moldagem líquida. Dessa forma, foram realizadas infiltrações retilíneas e radiais, em processos de moldagem por transferência de resina (RTM), de reforços de mantas de fibra de vidro com diferentes frações volumétricas e diferentes pressões de injeção a fim de se verificar tais influências nos cálculos de permeabilidade planar através da Lei de Darcy. Foi avaliada a isotropia de mantas homogêneas de vidro e sisal em infiltrações radiais. Experimentos de infiltração retilínea foram realizados para se determinar a permeabilidade planar em função da utilização do tipo de reforço fibroso, da fração volumétrica (%Vf), do comprimento da fibra, do tipo de fluido impregnante, além de se avaliar o efeito da hibridização de reforços fibrosos e da sequência de empilhamento. A permeabilidade diminuiu com o aumento da %Vf, e a permeabilidade de mantas de sisal foi superior às mantas de fibra de vidro e de não-tecidos de polipropileno (PP) usados como promotores de fluxo. Houve uma leve tendência ao aumento da permeabilidade com o comprimento da fibra de sisal. O uso da manta de sisal como promotor de fluxo contribuiu tanto para o aumento da permeabilidade de reforços híbridos em relação aos constituídos com promotor de fluxo tradicional de PP, quanto para as propriedades mecânicas de compósitos moldados. Mesmo que o percentual de absorção de água tenha sido mais evidente nos compósitos reforçados com fibras de sisal, o envelhecimento não se mostrou muito agressivo as suas propriedades mecânicas. Dessa forma, do ponto de vista de utilização, a fibra de sisal pode ser indicada em aplicações de engenharia como potencial substituta aos promotores de fluxo comerciais empregados em processos de moldagem líquida, tais como RTM light e infusão. / The use of natural fibers to reinforce composite materials increased dramatically in the last years. These fibers have many advantages such as light weight and good specific strength compared to synthetic fibers (especially glass fiber), low energy requirements for processing and favorable environmental impact. In this way, the main focus of this work was to identify and evaluate the utilization of vegetable fibers as flow enhancement systems in comparison with traditional ones in composite manufacturing based on liquid molding. This way, rectilinear and radial infiltration experiments have been carried out using glass-fiber mats with different fiber volume content and injection pressure in order to evaluate their influence on in-plane permeability calculation by Darcy’s law. Isotropy of homogeneous fiber reinforcements (glass mats and sisal mats) was evaluated through radial infiltration experiments. Other rectilinear experiments were done to determine in-plane permeability as a function of the type of reinforcement, fiber volume ratio, fiber length, type of impregnated fluid, and also to study hybridization of fiber mats and the stacking sequence of mats. Permeability decreased for higher fiber content. For similar fiber volume content, permeability of the sisal mats was much higher than of glass mats and PP non-woven core used as commercial infiltration medium. A slight trend towards higher permeability for sisal fiber of higher length. The use of the sisal mat as a flow medium increased permeability of the hybrid reinforcement in comparison with the PP medium and slightly improved its mechanical behavior. Even though water uptake was higher for the sisal composites, their aging in water was not too detrimental regarding mechanical properties. Hence, the sisal fiber mat might be used in engineering applications as a substitute for commercial flow media, widely used in liquid molding processes, such as RTM light or infusion.

O entendimento das características de compósitos com fibras naturais pode promover o seu uso a ponto de sugerir sua aplicação no lugar de compósitos reforçados com fibras sintéticas. Este trabalho busca embasar essa alternativa através da comparação do comportamento mecânico de compósitos unidirecionais de matriz poliéster isoftálica reforçada com fibras de curauá e reforçada com fibras de vidro. Os compósitos foram produzidos na forma de lâminas finas com teor de fibra de 20% onde se variou o ângulo do reforço (0º, 15º, 30º, 45º, 60º, 75º e 90º) com o objetivo de estudar o efeito de orientação da fibra nas suas propriedades. Foram moldados compósitos variando-se o teor volumétrico de fibras (10 %, 20 %, 30 %, 40 % e 50 %) a fim de avaliar a quantidade ótima de reforço em cada lâmina; a eficiência de um tratamento alcalino (5 % em peso de NaOH) na superfície das fibras de curauá também foi avaliada afim de se observar o ganho em resistência mecânica dos compósitos. Todos os compósitos unidirecionais foram caracterizados por meio de ensaios de tração, flexão e cisalhamento short-beam. As propriedades das lâminas reforçadas com fibra de curauá ou com fibra de vidro também foram estudadas utilizando-se as teorias da micromecânica disponíveis em softwares comerciais. As fibras de curauá tratadas com a solução alcalina produziram compósitos com maior resistência à tração quando comparados aos compósitos de curauá sem o tratamento devido a melhor interação com a matriz. A variação do ângulo de reforço mostrou o quão dependente são a resistência e o módulo dos compósitos reforçados com fibra de curauá ou vidro em relação à orientação das fibras. O efeito da orientação da fibra foi mais pronunciado em compósitos reforçados com fibra de vidro. Por último, embora os compósitos reforçados com fibra de vidro sejam mais resistentes que aqueles com fibra de curauá, os resultados para ângulos maiores que 45° foram considerados similares, equiparando as duas fibras nessas condições. / The understanding of natural fibers composites can promote its use. This work aims in compare the behavior of unidirectional polyester matrix composites reinforced with curaua fibers and reinforced with glass fiber. The composites were produced in the shape of a thin sheet where was varied the reinforcement angle (0°, 15°, 30°, 45°, 60°, 75° and 90°) with the objective of studying the fiber orientation effect on composite properties. For this study was also mold composites varying the fiber volume fraction (10 %, 20 %, 30 %, 40 % and 50 %) in order to evaluate the best amout of reinforcement in each composite sheet and the efficiency of an alkaline treatment (5 % NaOH) at the curaua fiber surface. All the unidirectional composites were characterized using tensile, flexural and short-beam tests according to ASTM standards. The composites reinforced sheet properties with either glass or curaua fibers were also studied using theoretical micromechanical approach available in commercial software. Curaua fibers treated with alkaline solution produced higher tensile strength results compared with untreated fibers. As expected, the increase in reinforcement angle significantly decreased strength and modulus of curaua reinforcement composites as in glass reinforcement composites. The effect of fiber orientation was more relevant in the glass fiber composites. At last, although the glass fiber composites indicate higher strenght than curaua fiber composites, the results for higher angles (> 45°) were considered similar for both fibers in this conditions.

Neste trabalho apresenta-se a implementação da matriz de amortecimento viscoelástica para um programa computacional de análise de cascas laminadas de materiais compósitos. A formulação apresentada permite realizar análises dinâmicas de estruturas laminadas com a consideração do efeito do amortecimento para dois modelos diferentes: Kelvin e Zener. A matriz de amortecimento foi implementada de duas formas: proporcional à massa ou proporcional à rigidez. A equação do movimento do sistema dinâmico foi resolvida utilizando-se o método de Newmark para integração direta. Para o modelo Zener foi desenvolvida uma análise para um elemento com 1 grau de liberdade. Apresentam-se exemplos de aplicações da formulação para modelos viscosos, implementadas no programa de elementos finitos, submetidos a diferentes tipos de carregamentos, como carga distribuída e cargas de impacto com diferentes tipos de excitações. Comparações entre o comportamento dos modelos Kelvin e Zener foram realizadas para validar os resultados obtidos.

Neste trabalho implementou-se o elemento hexaédrico com um ponto de integração para análise estática e dinâmica de placas e cascas de materiais compósitos laminados com ou sem enrijecedores. O elemento está livre de travamento volumétrico e travamento de cisalhamento, não apresentando modos espúrios. São também incluídos problemas com não-linearidade geométrica A matriz de rigidez e de massa são dadas de forma explícita, reduzindo o tempo computacional, especialmente na análise não-linear. Para evitar o travamento de cisalhamento as componentes de deformações são referidas a um sistema co-rotacional. O travamento volumétrico é também eliminado, já que a parte dilatacional (esférica) da matriz gradiente é avaliada apenas no ponto central do elemento. Para a solução das equações de equilíbrio na análise estática, utilizam-se um método direto baseado na eliminação de Gauss ou um método iterativo de gradientes conjugados com precondicionamento executado através da eliminação incompleta de Choleski. Para a análise dinâmica, as equações de equilíbrio são integradas através do método explícito ou implícito de Taylor-Galerkin ou do método implícito de Newmark. Para análise não-linear utiliza-se o Método Generalizado de Controle dos Deslocamentos. Através de exemplos numéricos demonstra-se a eficiência e o potencial do elemento tridimensional na análise linear e não-linear de placas e cascas de materiais laminados. Os resultados são comparados com trabalhos que utilizam diferentes elementos de placas e cascas.

Este trabalho aborda o desenvolvimento de compósitos magnéticos macios (Soft Magnetic Composites - SMC). Os materiais SMC tem sua aplicação principal em núcleos magnéticos de máquinas elétricas. Sem grandes evoluções tecnológicas nos últimos 50 anos, os materiais e a metodologia de fabricação dos rotores e estatores de máquinas elétricas permanecem inalterados devido a alta concentração de pesquisas na área de acionamentos e controle dos motores. Diversos fatores levaram a esta pesquisa, tais como, imenso desperdício de material e processo de fabricação complexo para fabricação de núcleos magnéticos de máquinas elétricas. O processo atual de montagem de núcleos magnéticos conta com cinco principais processos: laminação, estampagem, tratamento para isolação, empacotamento e fixação. O processo de estampagem desperdiça quarenta por cento de matéria prima, devido a geometria final do estator e rotor. Com o uso de técnicas oferecidas pela metalurgia do pó e o avanço das pesquisas de materiais compósitos é possível reduzir o desperdício de matéria prima para menos de dois por cento enquanto que as etapas para produção dos núcleos magnéticos limitam-se a mistura, compactação e cura dos componentes. Para que esta metodologia seja realmente aplicável foi necessário o desenvolvimento de uma liga SMC que apresentasse as propriedades magnéticas e mecânicas solicitadas em máquinas elétricas. Para tal diversas ligas metálicas combinadas a resinas fenólicas e epóxi foram testadas. A partir dos resultados, os melhores compósitos foram aplicados em núcleos magnéticos de servomotores para que as ligas fossem então analisadas em aplicações reais. Neste trabalho, foi desenvolvido, projetado e construído, os núcleos magnéticos de uma máquina síncrona trifásica de 400 W, comercialmente construída pela empresa WEG. Nesta o rotor laminado foi substituído por um bloco maciço de uma liga SMC e o estator laminado foi substituído por um estator obtido a partir de um bloco maciço de compósito magnético macio de ferro. Na elaboração deste projeto, foi dado ênfase aos seguintes aspectos: Avaliação e estudo dos processos metalúrgicos para a obtenção de materiais magnéticos sinterizados e curados. Análise dos pós constituintes das ligas, que podem ser utilizados para fabricação dos núcleos da máquina. Pesquisas sobre pressão de compactação, temperatura e patamares de sinterização destes materiais. Obtenção de amostras para avaliação de propriedades físicas de interesse como a permeabilidade relativa, coercitividade magnética, resistividade elétrica e propriedades mecânicas. Estudo sobre o funcionamento e projeto de máquinas síncronas trifásicas. Avaliação e definição de um tipo de máquina a ser construída, levando-se em consideração as propriedades físicas do material, aspectos construtivos, desempenho e propriedades eletromagnéticas. Definição de um estator e outras partes de uma máquina com alimentação trifásica. Projeto e construção das matrizes para compactação dos núcleos magnéticos, usinagem destes, bem como todas as etapas inerentes a montagem da máquina. Teste de desempenho e obtenção de parâmetros. Finalmente há uma comparação entre o desempenho dos protótipos desenvolvidos neste trabalho e uma máquina elétrica convencional. / The aim of this work is study a new soft magnetic material. Those materials are often used in electrical machine's magnetic core. The process and materials to build an electrical machine have not changed so much in the last 50 years, on the other hand the researches about automation and control of these machines increased significantly. Many factors bring to this research, such as, waste of raw material and complex assembly system in magnetic core production. The actual assembly process of magnetic core has five main stages: rolling, die pressing, grouping and setting of sheets, heat treatment and electrical insulation. In the stamping process misses 40% of raw material due the stator and rotor geometry. Trough powder metallurgy technology and soft magnetic materials research advancement is possible to reduce the waste of raw material to less than two percent while the assembly stages were going to be: mix, pressing and cure of devices. To apply this technology it is necessary to find a soft magnetic material witch develop the properties required in electrical machines (magnetic and mechanical properties). To achieve this aim several magnetic alloys with phenolic resin were tested. From the results, the best composite was chosen to be applied in a servomotor's magnetic core from there the soft magnetic composite could be tested in a real situation. In this research, we have chosen to develop, design and build magnetic cores of a threephase machine, commercially fabricated by WEG Motors. In this machine the laminated cores were replaced by a bulk part made by a soft magnetic material. In the study of this Project, emphasis was given to: Assessment and study about metallurgical processes to obtain sintered and cured magnetic materials. Interesting powder alloys to machines' core analysis. Research about compacting pressure, temperature and sintering curves. Obtainment of samples to physical, mechanical and electromagnetic assessment. Study about three-phase machine operation. Electrical machine assessment and definition taking into account material's physical and electromagnetic properties, electrical machine's constructive aspects and performance. Definition of a stator, rotor and other parts from an electrical machine. Die design and construction to compact magnetic cores, machining as well all the electrical machine production stages .Performance tests to parameters obtainment. Finally there is a performance comparison between the prototype developed and a conventional machine.

A aplicação de materiais compósitos em peças utilizadas em ambientes marítimos permite a fabricação de peças com formatos complexos e que apresentam propriedades específicas elevadas. Hélices e laminados foram preparados utilizando resina éster-vinílica reforçada com manta e tecido de fibra de vidro. A fabricação dos compósitos foi realizada pela técnica de moldagem por transferência de resina (RTM), que permite obter peças com melhores propriedades que técnicas de fabricação manuais. Para a caracterização do compósito desenvolvido, foram realizados ensaios mecânicos de curta duração como tração, flexão, impacto e dureza Barcol. Para avaliação física do compósito, foram realizados ensaios de densidade e foi calculado o teor de vazios. A calorimetria diferencial de varredura foi empregada para determinar o tempo e as temperaturas de gel e de cura. A análise termogravimétrica foi utilizada para determinar o teor de fibras. Também foram avaliadas as propriedades dinâmicomecânicas do compósito com variação de temperatura e de freqüência. Para avaliação da susceptibilidade do material, foi realizado ensaio de absorção de água. De maneira geral, os materiais compósitos produzidos foram considerados uma boa alternativa para a substituição de materiais metálicos, pois os resultados obtidos se mostraram favoráveis ao desenvolvimento de sistemas propulsores através do processo de RTM. / The use of composite materials allows the manufacture of parts with complex shapes and high specific properties which may be used in marine environments. Propellers and laminates were prepared using vinyl ester resin reinforced with mat and fiberglass fabric. The manufacture of composites was carried out via resin transfer moulding (RTM), which is able to produce parts with better characteristics than other manufacturing techniques. For the characterization of the composites, short-term mechanical tests such as tensile, flexural, impact and Barcol hardness were used. For a better physical evaluation of the composite, density and void content were tested. Differential scanning calorimetry was used to determine gel and curing time and temperature. Thermogravimetric analysis was used to determine fiber content. The dynamic mechanical properties of the composites under a range of temperature and frequency were also evaluated. To evaluate the susceptibility of the material to the environment water absorption test was carried out. In general, the composites were considered a good alternative for the replacement of metallic materials, since the results favored the development of propulsion systems through RTM.