Resumo: O presente trabalho tem como principal objetivo avaliar a efetividade do processo de soldagem por resistência elétrica em compósitos de matriz poli (éterimida) reforçados com fibras contínuas de carbono, a partir do estudo das propriedades térmicas e mecânicas da junta soldada. Para a avaliação das propriedades térmicas, as amostras do material soldado foram submetidas às análises por termogravimetria e por análise termomecânica. Já com o intuito de se estudar a interface resultante da soldagem, estudos foram realizados a partir dos ensaios de cisalhamento ILSS e Iosipescu, assim como por End-Notched Flexure (ENF). Os resultados das análises térmicas em laminados de PEI/fibras de carbono não soldados mostram que o início da degradação para estes compósitos ocorre a 460 °C, e ainda é evidenciado que a temperatura de transição vítrea para amostras soldadas é aproximadamente 15% superior aos resultados provenientes de amostras não soldadas. Nos ensaios mecânicos mostram que houve um aumento de 32% e de 20%, respectivamente, nos resultados de cisalhamento interlaminar por ILSS e por Iosipescu nas amostras soldadas, quando estas são comparadas a amostras não soldadas. Os resultados do ensaio de ENF apresentam valores satisfatórios de tenacidade à fratura interlaminar nos compósitos soldados em relação aos valores encontrados em literatura.

Abstract: This study has as main objective to evaluate the effectiveness of the welding process by electrical resistance in composite poly (éterimida) matrix reinforced with continuous fibers of carbon, from the study of the thermal and mechanical properties of the welded joint. To evaluate the thermal properties of the welded material samples were subjected to analysis by thermogravimetry and by thermomechanical analysis. With the intention to study the resulting weld interface, studies were made from the shear tests ILSS and Iosipescu, as well as end-Notched Flexure (ENF). The results of the thermal analysis in laminated PEI / carbon fiber non-welded show that the beginning of degradation for these composites is 460 °C, and it is also evident that the glass transition temperature of welded samples is about 15% higher than the results from samples not welded. In the mechanical tests show that there was an increase of 32% and 20% respectively in interlaminar shear results for the ILSS and Iosipescu welded samples, when they are compared to samples not welded. The ENF test results show satisfactory values of interlaminar fracture toughness in the composite welded from the values found in literature.

Atualmente, muitos componentes destinados à indústria aeronáutica, que anteriormente utilizavam compósitos com matriz termorrígida, vêm sendo substituídos por aqueles que apresentam matriz termoplástica, devido principalmente às melhores propriedades mecânicas obtidas, possibilidade de reaproveitamento do mesmo e a facilidade na fabricação de peças grandes e complexas, que serão integradas para formar o componente final desejado, assim como a sua temperatura de serviço mais elevada. Entretanto, um dos principais problemas da utilização de compósitos poliméricos em aplicações estruturais consiste em sua união efetiva para a integração de componentes. Nos últimos anos, a soldagem por resistência elétrica vem sendo considerada como uma das mais promissoras técnicas para a união de compósitos, pois se trata de um processo com pouca preparação de superfície e com qualidade aceitável no setor industrial. O principal objetivo deste trabalho consiste no estudo de parâmetros de soldagem por resistência elétrica para o compósito polimérico PEI poli (éter-imida) reforçado com fibras de carbono e de vidro (sistema híbrido) para aplicações aeronáuticas. As amostras do compósito foram soldadas e submetidas ao ensaio de lap shear para obtenção de tensão de ruptura ao cisalhamento de juntas simples. A partir deste ensaio foram estabelecidas as variáveis mais adequadas para utilização neste processo. O método utilizado foi um planejamento experimental fatorial completo que permitiu, com um número menor de experimentos, explorar todo o espaço experimental de interesse, estabelecendo os valores mais adequados de corrente elétrica, pressão e tempo para o processo de soldagem estudado.

Nowadays, many components applied in the aerospace industry, which had been previously used with thermoset matrix composites, are being replaced by those with thermoplastic matrix, which is mainly due to having better mechanical properties, the possibility of reuse and ease in manufacturing large and complex parts which will be integrated to form the desired component with higher service temperature. However, a major problem concerning the use of polymer composites for structural applications consists in its effective integration of components. Electrical resistance welding has been considered as one of the most promising techniques for bonding thermoplastic composites because it is a quick process with little surface preparation. The main objective of this work is to study the resistance welding parameters for PEI (polyether imide), and carbon and glass (hybrid) fibers laminates for aeronautical applications. The composite specimens were welded and subjected to the lap shear test in order to establish the most suitable variable in this process. It was used a full factorial design that allowed, with fewer experiments, exploring the whole experimental area of interest, establishing values of electric current, pressure and time for the studied welding process.