APLICAÇÃO DE MOLAS POLIMÉRICAS LEVES EM SISTEMAS DE SUSPENÇÃO AUTOMOTIVA

APLICAÇÃO DE MOLAS POLIMÉRICAS LEVES EM SISTEMAS DE SUSPENSÃO AUTOMOTIVA

Resumo

Para o desenvolvimento deste trabalho, foi designado a cada grupo um componente automotivo feito de polímero, os componentes em questão são as molas que fazem parte do conjunto de suspensão do automóvel. Neste estudo foram abordados os seguintes assuntos: o melhor material para a aplicação desejada, o regime de trabalho no qual o produto será submetido bem como o stress sofrido pelo mesmo, características do produto final, aditivos que por ventura podem ser adicionados a fim de melhorar o desempenho da peça, o processo de fabricação com o qual é possível obter o produto, e as vantagens e desvantagens da utilização do produto na função designada.

Palavras-chave: molas, polímero, componente, automotivo.

Abstract

For the development of this paper it was assigned to each group an automotive component made of polymer. This case presents the set of springs that composes the car suspension assembly. At this study the following subjects were approached: the best material for the desired application, the working arrangements in which the part will be used as well as the stress that it will be submitted to, the characteristics of the final product, any additional product required to improve the outcome of the material in order to achieve the best performance, the most indicated manufacturing process to obtain the spring, yet, the advantages and disadvantages of using the polymer in the designated function.

Key-words: springs, polymer, component, automotive.

1. INTRODUÇÃO

O trabalho consiste em analisar as forças atuantes sobre o componente em questão (molas automotivas), bem como o trabalho realizado pelo mesmo, a fim de possibilitar a escolha de um polímero que supra a função com desempenho igual ou superior a dos componentes comumente utilizados (molas de aço).

A atuação do sistema de suspenção do carro consiste em absorver impactos e variações no terreno objetivando o isolamento da massa suspensa, o automóvel, das oscilações que ocorrem durante o deslocamento pelo contato das rodas com o solo, gerando conforto aos passageiros e mantendo a estabilidade do veículo.

O sistema de suspensão é composto por um conjunto de eixos móveis, amortecedores e molas, estas ultimas sendo as responsáveis por absorver tanto os impactos como as variações no terreno.

Para que a mola realize devidamente sua função, atendendo ao seu regime de trabalho, ela deve ter a capacidade de comprimir e descomprimir sob fortes cargas (veículos pesando entre 1100 e 1800 kg) à temperatura ambiente sem sofrer deformação plástica mesmo sendo cobrada inúmeras vezes durante sua vida útil e possuir resistência a impactos que por ventura podem ocorrer, em outras palavras, a mola deve apresentar boa tenacidade.

2. POLÍMERO UTILIZADO E CARACTERÍSTICAS

Para atender as especificações requeridas à função da mola em um automóvel, o grupo optou por utilizar resina epóxi. Essas resinas demonstram grande amplitude e variedade de propriedades, pois reagem com um grande número de endurecedores e podem ser modificadas pela utilização de misturas de resinas e diluentes. Adaptam-se também a uma grande variedade de condições de processos pelo amplo espectro de viscosidade e velocidade de cura que podem apresentar. Vale ressaltar que a baixa contração por cura traz uma boa precisão dimensional na fabricação de peças e sua natureza polar permite excelente adesão em uma grande variedade de fibras e substratos, e ainda possui um bom custo benefício.

No entanto, como a maioria dos polímeros termofixos, as resinas epóxi apresentam elevada fragilidade devido à presença de um grande número de reticulações, tornando-se necessário não só a aditivação do polímero como a utilização de cargas de reforço. Essas cargas normalmente são de fibra de vidro já que essa possui alta relação entre resistência mecânica e peso, ótima elasticidade, estabilidade dimensional, resistência a corrosão e por essa ser mais barata, no entanto não se descarta a possibilidade da aplicação de outras fibras como, por exemplo, a de carbono, que não é aplicada devido ao seu alto custo.

O papel da matriz polimérica em um material compósito é, além de proteger contra danos superficiais e ataques químicos, unir as fibras e distribuir as tensões entre elas uma vez que somente uma pequena fração da força aplicada é absorvida pela matriz.

O tipo mais comum de resina epóxi é a do grupo Bisfenol-A por ser muito versátil e de baixo custo, no entanto esse grupo apresenta elevada dureza e inflexibilidade tornando-se inaplicável para a produção de uma mola. A fim de atingir as características do produto final a resina do grupo Bisfeno-A é substituída por uma resina flexível, onde, nas longas cadeias do epóxi, o Bisfenol é substituído por Poliglicol, óleo sintético, de poucas ramificações permitindo obter uma resina de baixa reatividade e atuando como flexibilizante na cadeia, permitindo que o polímero realize trabalho sem ocorrer a fratura do material.

2.1 CARACTERÍSTICAS DO PRODUTO FINAL

Como o produto final visa substituir as molas comumente utilizadas, de aço, é indispensável que as novas peças igualem se não superem em desempenho as antecessoras. Elas comprimir e descomprimir sem sofrer deformação plástica, não podem sofre danos por eventuais impactos e tampouco desgaste por contato com eventuais químicos ou água.

Mais uma característica muito importante é a redução de peso que ao juntar as 4 molas que compõem o sistema de suspensão, chega a reduzir 4,4 kg, o que pode parecer pouco, mas quando se trata de desempenho e consumo, cada quilo importa. Outro aspecto relevante, apontado pela fabricante, Sogefi, é a possibilidade de diferenciação por cores de cada tipo de mola e sua respectiva carga, facilitando a separação e aumentando a velocidade com a qual cada produto pode ser escolhido, uma vez que para alterar a cor basta trocar o corante da mistura.

2.2 ADITIVOS

Como dito anteriormente, para que uma mola realize sua função ela deve apresentar boa tenacidade e ser capaz realizar compressão e descompressão sob altas cargas de peso, e para conferir tenacidade a