Title

ESTIMATIVA DO TAMANHO DA TRINCA EM CORPO DE PROVA COM LINHA DE SOLDA SIMULAÇÃO X RESULTADO EXPERIMENTAL

PREDICTION OF THE SIZE OF THE TRINE IN BODY OF WITH OF WELD LINE, SIMULATION X EXPERIMENTAL RESULT

Authorship

Bom, Ricardo Pedro; Kalnin, Flávio Alexandre

Bom, Ricardo Pedro

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Kalnin, Flávio Alexandre

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DOI

10.5151/2594-5327-0065

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Abstract

Este trabalho tem por objetivo apresentar os resultados obtidos por simulação numérica realizada com o aplicativo desenvolvido neste laboratório, o qual permite prever o tamanho da trinca em corpo de prova com linha de solda. Os resultados da simulação serão comparados com os resultados experimentais obtidos a partir de corpos de prova moldados pelo processo de injeção, em diferentes temperaturas e caracterizados a partir de ensaio de tração. O aumento do tamanho da trinca em produtos moldados pelo processo de injeção pode provocar a diminuição da tensão de ruptura efetiva na região de sua existência devido à diminuição da área de contato ou de interpenetração, este problema pode ser de grande importância em peças estruturais. A partir de equações que descrevem: o resfriamento de polímeros, a reologia de polímeros, a difusão e a interpenetração molecular e tomando-se como base o modelo de reptação descrito por De Gennes, determinou-se o perfil da difusão molecular na interface de junção dos fluxos e a interpenetração ao longo da espessura, bem como se determinou a interpenetração crítica utilizando-se o valor da trinca. Por fim, com a diminuição da temperatura de injeção, o corpo de prova solidifica mais rapidamente, diminuindo a difusão e a interpenetração molecular na interface da linha de junção. Com o aumento da interpenetração molecular, aumenta-se a tensão máxima de ruptura do polímero termoplástico Polystyrol 158 K da Basf. Determinou-se uma dependência entre a interpenetração máxima no centro do corpo de provas e a interpenetração crítica correspondente à trinca obtida por ensaios de tração, em função da variação da temperatura. Assim, foi desenvolvido um aplicativo que descreve com muita coerência a dimensão da trinca.

This paper presents the results from numeric simulation performed by program developed in this research center, which become possible to determine the crack length in sample with weld line. The simulations results will be compared with experimental results come from samples molded by injection process in several melt temperatures e characterized by tensile tests. Large crack length in injected articles means low fracture tensile, and this can be explained by the contact area reduction or low interpenetration. So this defect is relevant for structural parts. Using appropriated equations to describe the polymer cooling and rheology, the molecular inter-diffusion and interpenetration, and the De Gennes’s reptation model as the base it was possible to determine the inter-diffusion profile in the weld line interface and the interpenetration along the thickness. The critical interpenetration was determined by crack length value. Finally reducing the melt temperature the sample solidified faster, and the molecular inter-diffusion and interpenetration in the weld line interface will be reduced too. The lower the interpenetration the lower the fracture tensile for thermoplastic polymer Polystyrol 158K by Basf. It was determined a relation, as a melt temperature function, between the total interpenetration in the sample thickness center and the critical interpenetration related to crack from tensile tests. So a program become possible to determined the crack length with good accuracy.

Keywords

Difusão molecular; Tempo de resfriamento; Linha de solda; Interpenetração molecular.

Molecular diffusion; Cooling time; Weld line; Molecular interpenetration.