[pt] Ameaças contra a vida, principalmente por disparos de armas de fogo,
impulsionam a pesquisa de novos materiais para fabricação de soluções para
proteção balística individual. Os compósitos poliméricos reforçados por fibras
de polietileno de ultra alto peso molecular revolucionaram esse campo nos
últimos 15 anos e têm sido extensivamente estudados, principalmente por suas
excepcionais propriedades mecânicas e baixa densidade, visando desenvolver
materiais com alta capacidade específica de absorção de energia. Em desacordo,
a produção desses compósitos é dominada por poucas empresas no mundo, e
sua disponibilidade relativamente limitada, além do fato das placas balísticas
serem materiais controlados e de domínio de fabricação restrito, o que dificultou
a obtenção de informações. Neste sentido, a presente pesquisa buscou projetar,
fabricar e caracterizar seis modelos de placas balísticas para proteção contra
disparo de munição de fuzil, utilizando diferentes tipos de compósitos (préimpregnados)
com a adição de camada da liga de titânio. A caracterização
contou com ensaios de FTIR do CBPF, TGA e DSC da PUC-Rio, ensaio
de tração (EMT) das fibras, de dureza, MEV e metalografia no CTEx. A
análise do desempenho das placas foi realizada no CAEx e contou com câmera
de ultra alta velocidade, equipamentos para ensaios balísticos e equipamento
de varredura 3D a laser. Os resultados dos ensaios foram mensurados pela
velocidade dos disparos e pela profundidade da deformação da face posterior
de 16 placas. Foi possível concluir que a fabricação de protótipos mantendo os
valores de espessura ou densidade de área da solução semelhante a de placas
controle somente em pré-impregnado foi eficiente. O emprego da chapa da liga
de Ti-6Al-4V com espessura de apenas 1mm se deu em substituição de até 30 por cento
do material pré-impregnado. Na situação limite, foi possível obter placas que
resistiram aos impactos de munição de fuzil com cerca de 95 por cento da velocidade
especificada na norma, dentro da tolerância de deformação posterior. / [en] Life threats, mainly from firearms, incentive research into new materials
for manufacturing personal ballistic protection. Polymer composites reinforced
with ultra high molecular weight polyethylene fiber have revolutionized this
field over the last 15 years and have been extensively studied, especially for
their exceptional mechanical properties and low density, to develop materials
with high specific energy absorption capacity. In disagreement, the production
of these composites is dominated by few companies in the world, and their
availability is relatively limited, besides the fact that ballistic plates are controlled
materials and restricted manufacturing domain, which made it difficult
to obtain information. In this sense, the present research aims to design, manufacture
and characterize six models of ballistic plates for protection against
firing of rifle ammunition, using different types of composites (prepregs) with
the addition of a titanium alloy layer. The characterization included FTIR at
CBPF, TGA and DSC tests at PUC-Rio, fiber tensile strength, SEM, and metallography
at CTEx. The plate performance analysis was performed at CAEx
and included an ultra high speed camera, ballistic testing equipment and 3D
laser scanning equipment. Test results were measured by firing speed and depth
of the back face deformation of 16 plates. It was possible to conclude that the
prototyping keeping the thickness or areal density values of the solution similar
to control plates only in prepreg was efficient. The use of Ti-6Al-4V alloy plate
with thickness of only 1mm by replacing up to 30 percent of prepreg material. In the
border situation, it was possible to obtain plates that withstood the impact of
rifle ammunition at about 95 percent of the speed specified in the standard, within
the back face deformation tolerance.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:puc-rio.br/oai:MAXWELL.puc-rio.br:48531 |
| Date | 09 June 2020 |
| Creators | MARCEL PASSOS ZYLBERBERG |
| Contributors | JOSE ROBERTO MORAES D ALMEIDA |
| Publisher | MAXWELL |
| Source Sets | PUC Rio |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | TEXTO |
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