Embora as juntas de sobreposição única sejam mais comumente utilizadas em componentes de materiais compósitos, existem várias outras abordagens. Embora pareçam bastante diferentes, observa-se que se comportam de forma muito semelhante em relação às juntas de sobreposição única. Este artigo propõe um breve resumo dos demais tipos de juntas para adesivos e uniões utilizadas em peças e estruturas de materiais compósitos.

Junta de sobreposição dupla

O comportamento da junta dupla em termos de tensões de cisalhamento e descolamento é melhor que o da junta simples, mesmo considerando a concentração de tensões nas bordas. Para juntas sobrepostas duplas, em alguns casos, as tensões térmicas devem ser consideradas. Por exemplo, ao unir o alumínio ao CFRP, é necessário lidar com uma grande diferença no coeficiente de expansão térmica. Para o alumínio, o valor é cerca de 23,4•10-6 °C-1. Isto significa que, quando esses materiais são curados juntos, o alumínio tende a curar mais rapidamente. Porém, para evitar isso, ele é curado com a interposição de um filme adesivo e a fibra de carbono.

Então deve-se levar em conta que, no processo de resfriamento, estes materiais sofrerão uma contração diferente. Portanto, com certeza serão geradas tensões de cisalhamento na interface. Estas são representadas na Figura 2 pelas linhas cruzadas e se somarão às tensões mecânicas quando a junta é tracionada. Isso significa que, se houver tensões térmicas no interior, a distribuição final das tensões pode não ser simétrica, mas será enviesada para um lado. Então, deste lado (Figura 2), as tensões de cisalhamento estruturais e as tensões de cisalhamento térmico serão somadas. Isto pode ser evitado realizando a etapa de relaxamento das tensões após o resfriamento.

Características do aderentes

Os aderentes devem ser calculados considerando que o módulo de cisalhamento é muito inferior ao elástico. Esta é uma característica peculiar do material compósito. No caso dos metais, esta diferença é muito menor, por isso é comum assumir que essas tensões são iguais. Em materiais compósitos assume-se que a deformação longitudinal do aderente é uniforme na direção da espessura e a tensão de cisalhamento transversal no aderente é linear ao longo da direção da espessura. Portanto, é necessário corrigir o módulo de tensão de cisalhamento para levar em conta esses aspectos. Isto é feito dividindo Ga por um coeficiente Ksh, que leva em conta as propriedades dos aderentes e adesivos.

Lenço/juntas chanfradas

O lenço e as juntas chanfradas são, teoricamente, muito boas. Se obedecidas as condições de igualdade de aderência, relação t/L em torno de 1/10 e ausência de degraus nas extremidades do lenço, proporcionam o máximo desempenho da junta. No entanto, projetar e usinar um canto afiado perfeito de uma junta de encaixe é muito difícil e caro. Por esta razão, esta configuração é normalmente referida como a condição ideal. Uma solução possível é o drop-off das camadas, que é um método para obter um comportamento semelhante ao das juntas de lenço. Contudo, o resultado não é uma reprodução perfeita de uma junta de lenço. O principal objetivo deste tipo de junta é obter uma ligação equilibrada no que diz respeito à rigidez. Isto é definido pela espessura e módulo de Young dos aderentes. Se um deles aumentar de espessura em relação ao outro, o módulo de elasticidade deverá ser reduzido para compensar esta diferença. Se isto não fosse feito, a distribuição da rigidez ao longo da ligação não seria desequilibrada. Conseqüentemente, surgirão concentrações de tensão. O módulo de cisalhamento é igual ao médio.

Junta duplicadora

Uma junta dupla é usada para reforçar uma estrutura fixando outra placa sobre a principal. Esta segunda placa é chamada de duplicadora. Funciona de forma semelhante a uma configuração de cisalhamento duplo. Assim, o objetivo é reduzir os esforços cortantes na placa principal. O duplicador é capaz de dividir a carga na placa principal, reduzindo-a pela metade do valor inicial. Embora a tensão máxima ocorra em apenas uma extremidade do adesivo, ela diminui ao longo de sua direção.

Juntas cilíndricas

As juntas cilíndricas são bastante necessárias em torção e cisalhamento. No entanto, a sua configuração e comportamento são muito semelhantes às juntas sobrepostas simples ou duplas. Na verdade, em termos de tensões de cisalhamento, o padrão usual é uma tensão muito elevada nas extremidades do adesivo. É possível mitigar uma parte significativa destes efeitos afunilando o adesivo nas suas extremidades. O mesmo padrão é exibido para as tensões de descascamento, as altas ficam nas extremidades, enquanto ao longo do comprimento longitudinal do adesivo as tensões são muito baixas ou nulas.

Junta de descascasmento

A junta de descascamento apresenta a característica de que a tensão de descascamento tem um comportamento oscilatório juntamente com um comportamento exponencial. O valor máximo está muito concentrado no ponto de descascamento. Isto é testado porque é muito exigente para o adesivo. Assim, é possível testar muito bem se a ligação está boa, principalmente do ponto de vista do adesivo. Além disso, o teste também separa a junta em duas partes com uma concentração de tensão em um ponto que é quase uma fissura acentuada. Idealmente, se esta for mais rígida do que uma fissura aguda, existe uma relação entre a carga de descolamento e a tenacidade à fratura. Às vezes, isso pode ser estimado pelo carregamento da casca.

Referências

• Adams, R.D. Comyn, J.W.C. Wake, Structural Adhesive Joints in Engineering. Edition 2, Chapman & Hall, 1997;
• MIL-HDBK-17-3F, Volume 3, Department of Defence (DoD) USA, 2002.

Figure de Capa

• Juntas Adesivas.