Avaliação dos parâmetros processuais na adesão e no comportamento mecânico em soldagem por atrito rotacional de polipropileno e polietileno de alta densidade

Abstract

Devido ao seu balanço entre leveza, versatilidade e baixo custo, Polipropileno (PP) e Polietileno de Alta Densidade (PEAD) são dois dos principais polímeros com aplicação industrial no Brasil. Para sua utilização no mercado de utilidades térmicas, a união de diversos componentes é geralmente necessária. Entre as técnicas de união disponíveis, destacam-se processos de soldagem polimérica, a qual utiliza calor para fundir ou amolecer a superfície de união, propiciando difusão intermolecular e emaranhamento das cadeias, gerando uma junta de alta qualidade. O presente trabalho avaliou a influência dos parâmetros de soldagem na resistência mecânica de juntas em polipropileno e polietileno de alta densidade em soldagem por atrito rotacional. Para este fim, foram confeccionados corpos de prova com perfil de soldagem/centralização adaptado da norma ASTM D638-02:2014, os quais foram soldados em um torno com controlador numérico computadorizado (CNC), através da variação dos parâmetros velocidade de rotação (RPM) e profundidade de avanço, combinando PP com PP, PEAD com PEAD e PP com PEAD. Os materiais foram caracterizados por Espectroscopia de Infravermelho por Transformada de Fourier (FTIR), ensaios de tração, Calorimetria Exploratória Diferencial (DSC) e avaliados através de análise estatística. Os resultados obtidos mostraram que, para soldagem de PEAD + PEAD e PP + PEAD, o processo escolhido não permitiu controle necessário dos fatores relevantes para obtenção de solda, de forma que não obteve-se união. Já nos resultados obtidos para PP+PP, observou-se uma relação entre o fator RPM e o fator profundidade de avanço, sugerindo que uniões mais resistentes são obtidas utilizando altas RPM com menor profundidade de avanço, propiciando uma solda com resistência máxima a tração de até 81,2% do material base.

Polypropylene and polyethylene of high density are two of the main polymers with industrial applications in Brazil, given to their balance between lightness, versatility and low cost. For using at the thermal utilities market, the join between multiple parts is usually necessary. Among all the joining technics available, the polymeric welding technics stand outs. In this technic, heat is used to fuse or to melt the joining surface, allowing intermolecular diffusion and chain entanglement, creating a high quality join. The current paper evaluate the influence of welding parameters at the mechanical resistance of polypropylene and polyethylene of high density by the spin welding technic. To do this, it were produced body proofs with welding/centering profiles, adapted from the ASTM D638-02:204 norm, which were welded at a CNC lathe, using high and low RPM and welding depth parameters, combining PP with PP, PEAD with PEAD and PP with PEAD. The materials were evaluated by Fourier-Transform Infrared Spectroscopy and the results obtained were tested by tensile strength test and differential exploratory calorimetry and evaluated by statistic analysis. The results showed that, for PEAD+PEAD and PP+PEAD, the chosen process didn’t allow the necessary control of the factors to obtain a good weld. For the results with PP+PP, it showed that there is a connection between the RPM and welding depth parameters, suggesting that stronger joins are obtained using higher RPM’s with lower welding depth, producing a good join, with tensile strength resistance of 81.2% of the original material.