Por Alexius Masiukewycz
INTRODUÇÃO
Em todo o mundo, são adotados, praticamente, dois sistemas de classificação de proteção balística: o conhecido como NIJ (National Institute of Justice – USA), estabelecido pelo Departamento de Justiça dos Estados Unidos, e o constante da norma DIN (Deutsche Industrie Norm – ALE). No Brasil, a ABNT (Associação Brasileira de Normas Técnicas) desenvolveu em 2003 a norma NBR 14923, que em 2005 foi cancelada e substituída pela norma NBR 15000 que diferentemente da norma anterior, classifica em conjunto as blindagens transparentes e opacas e estabelece níveis de proteção alternativos.
TABELAS BALÍSTICAS
NORMA – NIJ 0108.01 / NIJ 0101.04:
Norma americana (U.S.A) que serve como referência para qualquer país da America Latina, inclusive para o DFPC (Departamento de Fiscalização de Produtos Controlados) do Exercito Brasileiro, o órgão que regulamenta os produtos balísticos produzidos e comercializados no Brasil.
Figura i1
NORMA – DIN EM 1063 / DIN 52.290:
Norma alemã que está sendo implantada no mercado comum europeu como ERPN 52.290 como sendo mais rigorosa e mais qualitativa que a norma NIJ STD – 0108.01 utilizada nos USA e Brasil. Fazendo uma rápida comparação, uma material aprovado pela norma DIN 52.290, suporta mais disparos em uma menor área de um mesmo calibre em comparação com um material aprovado pela norma NIJ STD – 0108.01.
Figura i2
NORMA – ABNT NBR 15000/2005
Norma brasileira que substituiu a NBR 14923/2003 e foi baseada principalmente na norma NIJ americana.
Figura i3 – Nível de proteção do sistema de blindagem quanto ao impacto balístico.
Legenda:
LRHV – Long Rifle High Velocity; RN – Round Nose
FMJ – Full Metal Jacketed; JSP – Joint Soft Point
SW GC – Semi WadCutter Gas Check ; AP – Armor Piercing
Figura i4 – Nível de proteção alternativa de sistema de blindagemquanto ao impacto balístico.
BLINDAGENS MONOLÍTICAS DE AÇO
No Século XX, as placas monolíticas de aço foram empregadas para proteção dos carros de combate na Primeira Guerra. Estas blindagens consistiam apenas de chapas de aço, fundido ou laminado, que possuíam a dupla função estrutural e de blindagem.
Na Primeira Guerra Mundial a espessura da blindagem dos carros de combate era de cerca de 12 mm. Já ao final da Segunda Guerra Mundial esta espessura se situava em torno de 280 mm, o que conferia a estes carros pesos acima de 60 toneladas e densidade superficial de aproximadamente 3 toneladas por metro quadrado.
Porém, a evolução das munições anti-tanque demonstrou que a blindagem constituída por um único material com propriedades homogêneas ao longo de sua espessura não era capaz de deter as novas ameaças, sem que fosse elevado demasiadamente o peso dos veículos blindados.
Posteriormente as blindagens de aço com face endurecida resultaram da observação da influência da dureza do material na resistência à penetração de uma blindagem. Porém, existe um compromisso entre dureza e tenacidade, sendo concluído que a dureza da chapa de aço da blindagem deveria diminuir ao longo de sua espessura, tendo o seu valor máximo na face externa da viatura. Caso contrário isto aumentaria a probabilidade de ocorrerem estilhaçamentos e apesar da blindagem não sofrer penetração, a tripulação estaria sujeita a ameaça de estilhaços projetados da parede interna do veículo.
BLINDAGENS COMPÓSITAS
O crescente poder de destruição das munições passou a exigir das blindagens uma combinação de propriedades que um único material não poderia suprir sozinho. Sendo assim, o estudo de materiais para emprego em blindagens tornou-se mais amplo, no sentido de melhorar o desempenho e reduzir peso.
De acordo com esta linha de ação, a blindagem deve incorporar diversos tipos de materiais, sendo que cada um desempenha uma função específica dentro do conjunto. Os materiais empregados nas blindagens compósitas mais comuns são: cerâmicas, ligas de alumínio, tecidos de fibras poliméricas e o aço. Além da combinação de vários materiais, um recurso utilizado para aumentar a proteção é a inclinação das paredes do veículo blindado como forma de aumentar a espessura na direção paralela ao solo, sem que seja necessário aumentar a espessura da blindagem.
A função da cerâmica na blindagem compósita é, devido a sua elevada dureza, erodir a ponta do projétil, reduzindo, desta forma, o seu poder de penetração. O emprego dos tecidos de fibras poliméricas tem como finalidade principal revestir o interior do veículo para evitar a propagação de estilhaços e, em alguns casos, desempenhar uma função estrutural e de proteção. As ligas de alumínio, por sua vez, além de atuarem na proteção balística, funcionam como encapsulamento da blindagem. O encapsulamento da blindagem evita a projeção de estilhaços de cerâmica, aumentando a vida útil do material.
Devido à fragilidade dos materiais cerâmicos, as blindagens compósitas precisam ser destacáveis, ou seja, devem ser de fácil adaptação à estrutura básica do veículo blindado, para que possam ser substituídas rapidamente, quando necessário.
O estudo da propagação das ondas de choque provocadas por impactos balísticos fez surgir uma propriedade até então desconhecida no campo dos materiais de emprego em blindagem: a impedância de choque. Grande parte dos danos causados pelo impacto de uma munição se deve às ondas de choque, cuja propagação no material se inicia com o impacto do projétil e, ao encontrar uma superfície livre ou outro material de impedância de choque de menor valor, a onda de compressão gerada pelo impacto reflete como uma onda trativa, que promove a fratura de materiais frágeis como as cerâmicas. Sendo assim, foi observado que materiais de baixa densidade tem a capacidade de atenuar ou até dissipar as ondas de choque.
Tabela 1 – Cronologia da Blindagem cerâmica 1910 -1940
Tabela 2 – Cronologia da Blindagem cerâmica 1950 -1970
Tabela 3 – Cronologia da Blindagem cerâmica 1950 -1970
BLINDAGENS
A evolução dos projéteis vem sendo confrontada com a evolução das blindagens. Com o desenvolvimento do poder de penetração dos projéteis, novos aperfeiçoamentos são introduzidos na blindagem para detê-los.
O Aço é tradicionalmente o principal componente de uma blindagem. Gradualmente ele está sendo substituído por outros materiais: Cerâmicos, Compósitos, vidro e explosivos. O conceito da blindagem a ser utilizado depende apenas do destino da aplicação, classificada como:
1. Blindagem corporal (blindagem pessoal);
2. Blindagens Leves (blindagem veicular e aeronáutica);
3. Blindagens Pesadas (blindagem de carros de combate).
A blindagem corporal é destinada à proteção individual inicialmente contra fragmentos de camadas dos altos-explosivos de artilharia, granadas, fragmento de minas, também projéteis de armas pequenas. Na II guerra mundial, a porcentagem de acidentes ocasionados por fragmentos foi de 80%. Além do tradicional capacete de aço, tecidos de nylon, metais, e cerâmicos vêm sendo utilizados em coletes para proteção individual. Os aços austeníticos com alta concentração de manganês, anteriormente aplicados aos capacetes estão sendo substituídos por compósitos reforçados por fibras de KevlarÒ e SpectraÒ, que são fibras de aramida e polietileno, respectivamente, que possuem altas resistências a tração, da ordem de 2-3 GPa e densidades muito baixas (0,97-1.2 g/cm3). Placas cerâmicas apoiadas por anteriores a polímeros reforçados com alumínio ou fibra de vidro também estão sendo utilizados em blindagens corporais. Na França o termo “Appliqué” é utilizado.
Na categoria de blindagens leves estão incluídas aplicações como por exemplo assoalho de helicópteros, para proteção contra disparos efetuados do solo, e proteção de veículos leves e aviões. Diferentes configurações vem sendo desenvolvidas utilizando-se: metais monolíticos tais como o aço, alumínio, e ligas de titânio; blindagem compósitas cerâmicas; blindagem compósitas poliméricas; e blindagem laminadas. É importante especificar o desempenho da blindagem em termos de sua densidade superficial ou “Areal Density”, isto é, o peso por unidade de área. Para aplicações em veículos e aeronaves, um compósito cerâmico de alumina, carbeto de boro, ou carbeto de silício, apoiada em um compósito orgânico dúctil, tal como polímero reforçado, é bastante eficiente contra projéteis de armas de pequeno e médio calibre e na contenção de fragmentos. A idéia principal é deter o projétil com uma superfície muito dura e então absorver a energia do projétil e/ou fragmentos da blindagem utilizando posteriormente um material dúctil leve.
As blindagens pesadas foram inicialmente destinadas a tanques. O aço é o principal material da blindagem devido ao seu baixo custo, fácil fabricação, e eficiência estrutural (ele é ao mesmo tempo parte da blindagem e da estrutura). Diferentes mecanismos de fratura podem operar no elemento de aço: deformação plástica, formação de bandas de cisalhamento ou “Shear Bands”, e trincamento ou “Spalling”.
Munições de cobre do tipo carga oca, com 1” de diâmetro, podem penetrar no aço com espessuras de 25 cm ou mais. Um penetrador por energia cinética de tungstênio, com 5 cm de diâmetro e 50 de comprimento, a uma velocidade de 1500 m/s pode penetrar uma placa de aço com 40 cm de espessura. Então, o peso de um tanque moderno, de 40 a 50 toneladas, deve ser aumentado para fornecer proteção contra estas ameaças.
Outra inovação no conceito de blindagem que também tem sido desenvolvida é a blindagem espaçada, na qual espaços abertos são deixados entre os elementos da blindagem, com objetivo de defletir o projétil assim como aprisionar as ondas compressivas. As seções da blindagem são colocadas em diferentes ângulos para induzir o projétil a defletir. Blindagens laminadas, compostas de materiais com impedância de choque muito diferentes, também podem ser usadas. A blindagem perfurada é simplesmente um aço de alta resistência perfurado colocado como um “Appliqué” na frente da blindagem. Esta perfuração irá aplicar uma rotação no projétil e alterar a sua trajetória em torno do seu eixo longitudinal fazendo perder o paralelismo. Sob tombamento, grande parte da habilidade de penetração do projétil é perdida.
Um desenvolvimento muito criativo que vem sendo empregado com sucesso é a blindagem ativa, desenvolvida por Held e implementada pelos israelenses. Baseia-se em uma camada de explosivo plástico colocado entre duas placas de metal. Este sistema forma a face frontal de uma caixa que é aparafusada na blindagem convencional do tanque. As superfícies vulneráveis são cobertas com essas caixas. O projétil, durante a travessia da blindagem inicia a ignição do explosivo. A sensibilidade do explosivo é ajustada de tal maneira que armas de pequeno calibre não podem dar início a ignição do explosivo. Este explosivo separará as placas de metal confinadas, golpeando o projétil, e provocando sua deflexão e quebra. Estes elementos modulares de proteção são aparafusados na blindagem existente, e portanto os fragmentos da detonação não prejudicarão a tripulação do tanque.
A complexidade do fenômeno envolvendo a penetração em blindagens cerâmicas por projéteis impede o uso de simples modelo analítico. Computações de larga escala são requeridas para este problema, e uma comparação do desempenho de diferentes cerâmicos sob impacto é inicialmente feito de modo experimental. Diboreto de titânio e carbeto de titânio parecem superar outros cerâmicos. Carbeto de silício, carbeto de boro, e alumina também apresentam bom desempenho. Ao projetar uma blindagem cerâmica, deve-se considerar a importância da densidade superficial requerida para a proteção contra uma certa ameaça. Devido a diferença de densidade entre os cerâmicos, para um mesmo valor de densidade superficial corresponde a diferentes espessuras destes materiais.
FRAGMENTAÇÃO DOS CERÂMICOS DEVIDO AO IMPACTO
Os Materiais cerâmicos possuem duas qualidades muito importantes: alta dureza e baixa densidade relativa. A característica de baixa ou nenhuma ductilidade não deve ser um fator importante se estes materiais não forem utilizados como materiais estruturais; mas apenas adicionados na estrutura, como no caso de aplicações balísticas, e sendo denominando “Appliqué”. Os mecanismos de dano destes materiais são bastante diferentes dos apresentados pelos metais. Não pode ser assumido que os materiais cerâmicos possuem baixa resistência a impactos a altas velocidades. A Figura 2 mostra esquematicamente a penetração em materiais cerâmicos.
FIGURA 2: (a) Mecanismos de interação entre projéteis e alvos cerâmicos em função da velocidade de impacto; (b,c) Padrões de fratura do alvo cerâmico impactado por um projétil com alta velocidade: 1- região fragmentada (pulverizada); 2- alvo e projétil ejetados; 3- trincas radiais; 4- trincas por Estilhaçamento ou “Spalling” devida a reflexão da Onda.
Viechinicki dividiu os mecanismos de penetração em três regimes de velocidades: Baixa, Intermediária e Hipervelocidades (VSL, VSI, VSH). Em baixa velocidade o cerâmico deforma o projétil, enquanto sofre uma fratura cônica. Em velocidades intermediárias é iniciada a penetração no cerâmico. Em altas velocidades a erosão do cerâmico ocorre. O confinamento do material cerâmico é importante nas blindagens compósitas pois mantém os fragmentos cerâmicos no lugar, continuando a serem efetivos, sob tensões compressivas produzidas pelo projétil.
Quatro tipos de fraturas são mostradas na Figura 2.(c). Uma zona fragmentada é formada na frente do projétil. Esta zona fragmentada, também chamada de “Zona de Mescall” em homenagem a John Mescall, que previu sua formação em simulação computacional, é resultado direto da alta tensão compressiva. Esta região fragmentada pode sofrer cisalhamento localizado durante a deformação plástica. Trincas radiais (3) são geradas a partir do ponto de impacto. Estas trincas radiais são produzidas pelas ondas trativas (tensões Hertzianas) resultantes da compressão do centro. Quando a onda de tensão produzida pelo impacto reflete na superfície posterior ou livre, trincas de reflexão podem ser produzidas (4). O material fragmentado é ejetado a partir do alvo, junto com o projétil altamente deformado e fraturado.
A Figura 3 mostra o esquema da formação do cone. Este cone é produzido pelas tensões trativas geradas pelas alta tensões de contato.
Estas tensões foram estudadas por Hertz. O mesmo tipo de trinca foi observada sob condições estáticas de indentação do vidro. Trincas trativas ocorrem em forma de cone a partir do ponto de contato, interagindo com as tensões refletidas da superfície livre, produzindo a ejeção do cone. O vértice e o topo do cone formam superfícies muito suaves, produzidas pelas tensões Hertzianas, enquanto a base do cone é formada por diferentes sistemas de tensões onde as tensões refletidas desempenham um importante papel neste processo.
FIGURA 3: Esquema das trincas Hertzianas e reflexão trativa para a formação e ejeção do cone.
MATERIAIS COMPÓSITOS SOB IMPACTO
O desempenho de compósitos balísticos depende da taxa de absorção de energia e dos mecanismos de fratura dinâmica durante o impacto. Teoricamente, o comportamento de materiais sob carregamento pode aproximadamente ser dividido em três regimes, como discutido na Tabela 1.
TABELA 1: Comportamento dos Materiais sob Carregamento.
REGIME | TEORIA GOVERNANTE | VELOCIDADE DE CARREGAMENTO | TAXA DE TENSIONAMENTO | EXTENSÃO DA DEFORMAÇÃO | MECANISMO DE FALHA |
ELÁSTICO | LEI DE HOOKE | 10^(-3) – 10^(-4) | 100 | – | – |
PLÁSTICO | VISCOELASTICIDADE | 10^0 – 10^(-1) | 10¹ – 10^(-2) | GLOBAL | FLUXO PLÁSTICO |
HIDRODINÂMICO | ONDA DE CHOQUE | >10³ | >10^5 | LOCAL | SEPAREÇÃO FÍSICA DO MATERIAL |
A Lei de Hooke é aplicada em materiais submetidos a condições de carregamento que resultem em tensões abaixo da tensão de escoamento. Conforme a intensidade de carregamento aumenta, os materiais são levados para dentro da extensão plástica onde podem ser governados pelas equações da viscoelasticidade. Testes de Izod e/ou impacto de queda de peso falham dentro deste regime cujos mecanismos de carregamento são deformações extensas, aquecimento e freqüentemente falha global. Ainda com o futuro aumento na intensidade de carregamento, os materiais comportam-se de forma hidrodinâmica uma vez que as pressões geradas excedem por várias vezes o valor da resistência ao impacto do material. Um exemplo típico é a desempenho balística de compósitos cujo os mecanismos de falha pode somente ser descrito por ondas de choque.
O comportamento do material durante um intenso carregamento de impacto é bastante complexo. Para materiais compósitos, é ainda mais complexo já que existem pelo menos dois componentes, e ainda interfaces extras entre os componentes que precisam ser consideradas. Esforços bem sucedidos tem sido iniciados para entender a resposta ao impacto de compósitos através de análises rigorosas e testes significantes no regime de carregamento de baixa velocidade. Entretanto, para materiais compósitos sob carregamento hidrodinâmico, poucos resultados publicados e/ou modelos de simulações são satisfatórios.
Embora os princípios básicos, isto é, o princípio de conservação de energia e o princípio da conservação do momento, sejam simples, atualmente não existe uma teoria generalizada ou equação para modelar ou descrever os mecanismos de impacto de compósitos balísticos. A maioria dos resultados foram obtidos pela realização de testes balísticos ao invés de derivados a partir de equações. É esperado que os mecanismos de impacto balístico em compósitos possam ser compreendidos no futuro e modelados baseados em conclusões empíricas obtidas a partir do aumento do número de resultados experimentais.
EFEITO DA VELOCIDADE DE IMPACTO
Parte da energia de impacto a baixa velocidade pode ser absorvida através da flexão global do compósito permitindo transferir a energia para localizações distantes do ponto de impacto. Uma vez que o tempo de contato entre o projétil e o compósito é consideravelmente menor à alta velocidade, o carregamento por impacto induz a respostas localizadas sem nenhuma deformação global do compósito. Estes dois diferentes tipos de impactos, como sugerido por Cantwell e Morton, são representados graficamente na Figura 4. Os autores demonstraram este conceito pela procura de delaminações em vigas, de vários comprimentos, impactadas a baixas e altas velocidades. O tamanho do dano diminui conforme o aumento do comprimento da viga quando impactada a baixas velocidades. Contudo, em altas velocidades, o nível de dano depende do comprimento da viga e, com o aumento da razão entre a altura e a massa da viga, as condições de contorno da viga possuem efeitos desprezíveis nos resultados de impactos balísticos.
FIGURA 4: Representação da deformação Global em Impacto a baixa Velocidade (a) e Deformação Local em Impacto a Alta Velocidade.
MECANISMO ADICIONAL DE DANO E O PROCESSO DE PENETRAÇÃO
Uma vez que a energia a alta velocidade de impacto é dissipada sobre uma pequena região, um mecanismo adicional de dano atua em impactos à altas velocidades, conhecido como “Shear Plug” ou Cisalhamento. Devido a alta tensão de cisalhamento criada no ponto de impacto, o material em torno do perímetro do projétil é cisalhado e inicialmente empurrado causando um orifício ou “plug” um pouco maior do que o diâmetro do projétil que aumenta conforme a sua penetração no compósito, conforme mostra a Figura 5.
FIGURA 5: Representação do mecanismo de Dano por Cisalhamento ou “Shear Plug”.
Todo processo de penetração de projéteis a alta velocidade envolve a combinação de cisalhamento através dos mecanismos de “Shear Plug”, crescimento de trincas na matriz, delaminação, e falha das fibras por tração. A seqüência de eventos para um laminado com camadas cruzadas foi descrito em grande detalhe por Cristescu.
Sob impacto na primeira camada, a energia do projétil é alta o suficiente para romper as fibras por cisalhamento. Este processo de cisalhamento continua em sucessivas camadas até que a energia de impacto do projétil é diminuída ao ponto que as fibras possam fornecer alguma resistência ao cisalhamento. Quando isto ocorre, as fibras em contato com o projétil são empurradas, causando uma linha de trincas na matriz dentro desta camada propagando para fora, entre as fibras, em ambos os lados do projétil.
Isto é demonstrado graficamente na Figura 6 (vista superior) onde a camada (a) cujas fibras são mostradas na direção vertical estão na frente da camada (b) que contém fibras mostradas na direção horizontal.
FIGURA 6: Processo de Delaminação em um Compósito por Camadas Cruzadas durante Velocidade Alta ou Balística.
As duas linhas verticais cheias representam as trincas formadas. As fibras em contato com o projétil são inicialmente empurradas e o trincamento da matriz continua a crescer na direção vertical até que todas as fibras naquela faixa são totalmente cisalhadas. Contudo, até que as fibras sejam cisalhadas, a faixa a partir da lâmina (a) carrega transversalmente a segunda lâmina (b) adiante da linha da trinca da matriz e também a empurra. Isto causa a delaminação entre as fibras não-carregadas da camada (a) e as carregadas da camada (b). Já que estas fibras são todas cortadas na camada (a) o processo é repetido em (b). Este processo de delaminação continua conforme o projétil viaja através do compósito. Uma vez que este mecanismo leva mais tempo para penetrar cada lâmina sucessiva, a separação entre as camadas possui mais tempo para propagar, causando uma área de delaminação, e estendendo o crescimento da trinca na matriz conforme o projétil percorre o compósito. Isto é continuado até que o projétil é detido no interior do compósito ou o perfura completamente.
FABRICAÇÃO DE VIDROS BLINDADOS
Os vidros blindados são produzidos atualmente utilizando dois materiais balísticos deferentes, com variações nas suas configurações. São eles:
1 – o policarbonato que pode ser utilizado em duas diferentes configurações, entre laminas de vidro ou externamente.
2 – a resina inomérica: assim denominada pelo processo no qual os materiais Noviflex, sentry Glass ou Miraplay se tornam compostos balísticos. Tais compostos podem ser utilizados apenas em uma única composição, entre laminas de vidros, e requerem uma camada de spall shield após a ultima lamina de vidro, material este anti-fragmento.
EXEMPLO DE FABRICAÇÃO DE VIDRO
EMPRESA GEPCO
As principais matérias primas utilizadas na produção do vidro blindado são:
1) Vidro Float, material desenvolvido em processo de flutuação que permite superior paralelismo entre as duas partes da chapa de vidro.
2) Policarbonato, um plástico de engenharia que possui maior capacidade de absorção energética entre os materiais transparentes disponíveis.
PROCESSO DE FABRICAÇÃO
O Float é cortado de acordo com molde pré-definido e é encaminhado para a lapidação. O próximo passo é a serigrafia. Que consiste na pintura da borda do vidro para torná-lo o mais próximo do original de fabrica. Depois de pintado, o material vai para um primeiro forno onde é feita a fusão da tinta cerâmica e, em seguida, para um segundo forno para a execução de sua curvação.
A próxima etapa é a montagem, em que as diversas camadas do vidro recebem uma camada de policarbonato. Posteriormente, o laminado (vidro + policarbonato) é prensado em autoclave em alta pressão e temperatura.
Figura i10 – Exemplo de fabricação de vidro da PG PRODUCTS
EXEMPLO DE UMA PORTA BLINDADA
Fabricada com chapa tripla ou dupla de aço com as espessuras adequadas ao nível balístico solicitado.
BLINDAGEM MAIS UTILIZADA
– Anti-Invasão / Nivel II (ABNT) – Resiste armamentos até Magnum 357 e Pistola 9mm.
– Nivel III-A (ABNT) – Resiste armamentos até Magnum 44 e Submetralhadora 9mm.
– Nivel III (ABNT) – Resiste armamentos até fuzil AR15 – AK47 e FAL 7.62
FABRICAÇÃO
– A porta blindada é fabricada com chapa tripla ou dupla de aço com as espessuras adequadas ao nível balístico solicitado. Seu interior é estruturado por perfis de aço soldados entre si, através de solda MIG (Metal Inert Gas), e preenchido com material especial isolante termo-acústico.
– O batente blindado é fabricado com chapas de aço dobradas com as espessuras adequadas ao nível balístico solicitado.
LAPIDAÇÃO
GENERALIDADES
Processo de fabricação com remoção de cavaco, utilizando grãos abrasivos os grãos são soltos e suspensos em um líquido ou pasta a partir de movimentos aleatórios, os grãos promovem a forma da ferramenta.
Pode-se obter superfícies de formas geométricas e dimensões variadas Este processo compete com a usinagem de ultraprecisão e com o brunimento em vista da qualidade da superfície usinada obtida.
VANTAGENS
- Peças finas e frágeis (> 0,1 mm) podem ser trabalhadas com precisão extrema.
- Remoção regular de cavacos mesmo para materiais compostos.
- Superfícies lapidadas podem evitar a necessidade de materiais de vedação para líquido e gás.
- Influência térmica pode ser desprezada.
- Ausência de tensões residuais na superfície usinada.
DESCRIÇÃO DO PROCESSO
- Processo de remoção ocorre a partir do deslizamento entre as superfícies da peça e da ferramenta.
- O material abrasivo na fenda de trabalho promove a remoção através da rolagem entre a ferramenta e a peça.
- A profundidade de impressão depende da carga aplicada (5 a 10% do diâmetro dos grãos).
- A trajetória dos grãos permite que todos eles trabalhem de forma cíclica
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LAPIDAÇÃO DE POLIMENTO
- Também chamada de lapidação fina, tem como objetivo trazer qualidades de superfície excepcionais
- O disco de lapidação normalmente é constituído de cobre, estanho, ou material plástico, todos pulverizados com pó de diamante
- Os anéis de dressamento são constituídos de cerâmica, para evitar a sua adesão ao disco de polimento
- Os tamanhos de grãos variam desde ultrafinos (0,5 a 1,5 micrometros) até extremamente grossos (20 a 40 micrometros), e o material normalmente empregado é o diamante policristalino.
LAPIDAÇÃO PLANA PARALELA
- Utilizada quando há necessidade de peças com superfícies de grande paralelismo entre si.
- Deve ser feita a lapidação simultânea de pelo menos 3 peças em uma gaiola.
- Inicialmente as peças são colocadas como primeira superfície plana sobre o disco de lapidação, no seu lado oposto é colocado um disco elástico, e sobre este um disco de pressão.
- Na medida que a pressão de contato aumenta, a remoção ocorre de forma mais intensa nas peças mais grossas, garantindo a mesma espessura para todas as peças.
- Ao fim desta etapa, colocam-se as peças de forma invertida na gaiola, já sem o disco de pressão.
DISCO DE LAPIDAÇÃO
- Serve como suporte para o meio de lapidação e das peças, bem como dos discos ou dos anéis de suporte.
- A rotação é escolhida de forma a evitar que as forças centrífugas sejam muito grandes, evitando que a pasta de lapidação seja jogada para fora da área de trabalho de forma muito rápida.
- Abaixo do disco normalmente é colocado um sistema de refrigeração, para evitar que a temperatura exceda o desejado.
MEIO DE LAPIDAÇÃO
- A taxa de remoção é função da granulometria e da quantidade grão/meio de suspensão.
- Pós de lapidação: SiC, Al2O3, B4C e diamante.
- Meios de suspensão: óleos, parafinas, vaselina e querosene.
- São importantes a distribuição regular dos grãos na suspensão, a dureza, o tipo e o número de gumes nos grãos.
- A mistura de grãos abrasivos e o meio de suspensão dever ser feita em função da sua missibilidade.
- A alimentação do meio de lapidação deve ser feita de forma contínua.
CARACTERÍSTICAS E RESULTADOS DE TRABALHO
PRECISÃO DE TRABALHO
Influenciada pelo tamanho do grão abrasivo, composição do meio de lapidação, pressão efetiva de lapidação, característica da superfície da peça, oscilações na temperatura, construção da máquina-ferramenta etc.
PRESSÃO DE LAPIDAÇÃO
Exerce grande influência na taxa de remoção, maior do que a dimensão dos grãos abrasivos. Deve-se buscar o ponto ótimo de pressão que concilie a agilidade no processo e a obtenção das tolerâncias exigidas.
CONCENTRAÇÃO DO MEIO DE LAPIDAÇÃO
Influi na taxa de remoção e também tem um valor ótimo. Acima do valor ótimo não se verifica aumento na formação de cavacos.
POTENCIALIDADE
Grandezas específicas do meio de lapidação: tipo e composição do meio de lapidação, caracterizado pela forma tamanho, dureza e distribuição dos grãos, viscosidade da suspensão etc.
Grandezas específicas do processo: tipo e dureza do material da peça, pressão de lapidação, tamanho e forma da superfície a ser lapidada, velocidade de lapidação, tipo do trabalho prévio, alimentação do meio de lapidação, movimento do processo de lapidação, tipo de estado da ferramenta de lapidação e exigências de qualidade.
MATERIAL PARA O DISCO DE LAPIDAÇÃO
Utilizam-se materiais duros para altas taxas de remoção, e materiais moles para melhor acabamento da superfície usinada. Há, entretanto exceções para esta regra.
CONCLUSÃO
Foi muito interessante e construtivo pesquisar sobre o tema blindagem; sua historia, dinâmica, mecânica e fabricação. Vimos que a essência da blindagem esta na fabricação e escolha dos materiais bases da mesma e que esses na sua maioria são constituídos de um material de elevada dureza na superfície da blindagem e materiais dúcteis no seu interior. Na fabricação o mais comum é usar o processo de lapidação, no caso de vidros e solda MIG no caso de portas.
Tivemos bastante dificuldade em achar o tema abordado, em sites em geral, porém vimos que o assunto era rico em teses e pesquisa cientifica de instituições, tais como ITA e IME, como também de patentes sobre o assunto.
- Fonte: ebah