Caracterização de materiais poliméricos utilizados em componentes automotivos

Abstract

Resumo: Em um cenário em que a busca por novas tecnologias e materiais predominam no meio industrial, o setor automobilístico devido às exigências de componentes com formas complexas, passou a substituir materiais metálicos convencionais por plásticos. Obter automóveis com desempenho cada vez mais elevado é um desafio para as montadoras, pois além disto, busca-se maior segurança, confiabilidade e conforto. Atualmente, o automóvel dispõe, tipicamente, de um motor de combustão interna, de quatro tempos, propulsionado a gasolina, diesel ou álcool; mas este cenário vem migrando para outros tipos de plataformas de locomoção e os materiais vem sendo substituído dia a dia, como já acontece nos casos dos carros elétricos e autônomos que vem abrindo novos mercados. Assim, há uma grande variedade de materiais que estão assumindo a responsabilidade de melhorar o desenvolvimento dos veículos, dentre estes destaca-se os materiais poliméricos e os materiais compósitos. Estes materiais de engenharia passaram a ser essenciais nos automóveis, que visam superar os limites tecnológicos, além de obter proteção à corrosão e redução da massa total. Neste contexto, este trabalho apresenta a caracterização morfológica e térmica de materiais poliméricos, como a poliamida e o polipropileno e ainda, o material compósito de poliamida acrescido de fibra de vidro. Materiais estes utilizados no sistema de lubrificação das partes móveis do motor automotivo e também do sistema de arrefecimento. Os resultados experimentais mostraram que a poliamida, que compõe o material compósito do coletor de óleo, apresentou decomposição térmica iniciando em 397°C, com a finalização do processo próximo de 468 °C, totalizando uma perda de 65,8 % em massa, e que houve boa incorporação do polímero às fibras, não havendo falhas o que seria danoso para o sistema de lubrificação automotivo. Este estudo proporcionou adquirir conhecimento técnico com as análises de caracterização dos materiais poliméricos e também, na interpretação dos resultados, sendo isto, essencial na formação acadêmica de engenheiros.

Abstract: The development of new materials and technologies is a reality in all sectors of the modern industry. In this scenario, the automotive industry has made efforts to replace metallic components having complex geometries with plastic ones. The production of safer, more comfortable and reliable automobiles with improved performance has been a challenge for automakers. Currently, the vast majority of automobiles uses four-stroke internal combustion engines burning gasoline, diesel or alcohol; but there is a tendency to use different types of engines and novel modes of transportation. As a consequence, new materials have been used in, for instance, the construction of electric and autonomous cars. Thus, there is now a great variety of materials in use by the automotive industry which have contributed to improve the performance of new transportation vehicles. Among these materials, polymers and composite materials have attracted increasing interest. These engineering materials have become essential in the industry because they help overcome technological limitations, are corrosion-resistant and reduce the total mass of the vehicle. In this context, this study presents the morphological and thermal characterization of polymer-based materials such as polyamide and polypropylene, as well as polyamide composite reinforced with fiberglass. These materials are used in the lubrication system of the moving parts of the engine and also in its cooling system. The results of the experimental analyzes showed that the polyamide in the composite material used in the engine oil pan presented thermal decomposition beginning at 397°C and ending at around 468°C. There was a mass loss of 65.8%, and a good incorporation of the polymer to the fibers without failures that could damage the automotive lubrication system. The evaluation of these materials has helped increase the knowledge of several techniques for the characterization of polymer-based materials and interpretation of results, becoming an essential tool in the academic formation of engineers.