Caracterização termoelástica de atuadores helicoidais da liga Cu- Zn-AI com memória de forma

Abstract

O advento dos materiais inteligentes ocorreu devido à crescente corrida tecnológica com a introdução de novas técnicas para o desenvolvimento de novos materiais capazes de proporcionar a produção de dispositivos heterodoxos resultando em melhorias funcionais aliadas a miniaturização e simplificação. Esses dispositivos desenvolvidos a partir desses novos materiais são disponibilizados como sensores, atuadores, aplicações na medicina, odontologia, robótica, etc.. Entre esses materiais denominados inteligentes destacam-se as ligas com efeito memória de forma, que podem sob determinadas condições apresentar recuperação de forma quando submetidas a alterações na temperatura ou tensão. Este fenômeno denominado efeito memória de forma (EMF) possibilita a utilização desses materiais como sensores ou atuadores inteligentes. O objetivo principal desse trabalho consiste na caracterização de atuadores na forma de molas helicoidais produzidas através da conformação de fios de uma liga de Cu-Zn-Al com efeito memória de forma . A caracterização dessas molas foi realizada através da análise da deformação termoelástica, das temperaturas críticas de transformação, histerese térmica e do rendimento do efeito memória de forma. O principal interesse nos atuadores utilizados como molas helicoidais reside no grande deslocamento linear e na capacidade de carga proporcionado pelo efeito memória de forma que permite a realização de trabalho quando submetido a diferentes condições de temperaturas e tensões. A caracterização desses atuadores na forma de molas helicoidais objeto desse trabalho de pesquisa foi desenvolvida a partir da conformação dos fios da liga Cu-Zn-Al seguida de um procedimento termomecânico de treinamento ou educação realizado com o auxilio de uma máquina de ensaio de tração sob carregamento constante aperfeiçoada no Laboratório de Materiais Inteligentes do Departamento de Engenharia Mecânica da UFPE. Nesses ensaios foram obtidas as temperaturas críticas de transformação em cada ciclo térmico e observou-se o comportamento do efeito memória de forma dos atuadores quando submetidos a diferentes carregamentos. Dentre os principais resultados foi observada a decalagem das curvas tensão versus deformação devido ao processo de reorientação das plaquetas de martensita e ao acúmulo de deformação plástica produzida durante os ciclos térmicos. A deformação plástica induz a redução do efeito memória de forma quando grandes cargas são aplicadas. As molas submetidas a menores cargas apresentaram melhores rendimentos do que aquelas molas submetidas às cargas maiores