Desempenho de blindagens híbridas alumina/alumínio em mosaico com material de preenchimento

Abstract

As blindagens híbridas são proteções compostas por placa cerâmica e placa de apoio dúctil. A primeira destrói o projétil e a segunda evita a flexão da cerâmica e absorve a energia cinética restante do impacto. Devido ao aperfeiçoamento dos armamentos, as blindagens híbridas tornaram-se necessárias para substituir blindagens metálicas que estavam se tornando muito pesadas para resistirem ao poder de fogo. A alumina é a cerâmica mais comumente empregada em armaduras devido a sua boa relação custo benefício. Painéis balísticos híbridos na forma de mosaicos são empregados com o objetivo de manter o máximo de cerâmica preservada após um impacto. O encaixe entre placas não é perfeito, deixando espaços vazios. As interfaces são vulneráveis ao impacto e, ainda, a expansão da placa atingida pode danificar as adjacentes. Neste trabalho estudou-se a influência de materiais de preenchimento no desempenho balístico de mosaicos. Variou-se a impedância dos mesmos para alterar a quantidade de onda transmitida para as placas adjacentes. O desempenho foi comparado com a placa cerâmica monolítica. Os materiais estudados para preenchimento foram resina epóxi, argamassa de cimento Portland CP V, materiais odontológicos e geopolímero. Placas de alumina de 99% de pureza com 8 mm de espessura foram obtidas de um fornecedor nacional, caracterizadas e comparadas com aluminas balísticas estudadas por outros autores. As placas foram fixadas com adesivo epóxi bicomponente em blocos de alumínio. Quatro diferentes painéis foram montados: (1) monolítico; (2) sem material de preenchimento; (3) material de preenchimento tipo I e (4) tipo II. Os painéis foram submetidos a ensaio balístico DOP com projétil 7,62 mm perfurante. A alumina nacional mostrou características semelhantes à alumina 98% estudada na literatura, indicando que as placas tem qualidade balística, apesar de um pouco inferior a uma alumina de mesma pureza. O estudo dos materiais de preenchimento indicou a resina epóxi pura e o geopolímero com carga de quartzo como os ideias para aplicação nos gaps, propiciando 9 e 20% de transmissão de ondas, respectivamente. O teste balístico indicou que a curvatura das placas monolíticas afetou a qualidade da camada adesiva, prejudicando seu desempenho. A placa que apresentava boa planaridade teve boa reposta ao impacto, com diâmetro de dano de 98 mm. O mosaico sem preenchimento foi o que apresentou maior dano nas placas adjacentes. Em uma das amostras, todas as placas adjacentes foram fraturadas. Apesar do dano, não houve penetração, apenas impressões deixadas pelos fragmentos, sugerindo que a espessura e as dimensões da placa foram suficientes para obstruir o projétil. O emprego do material de preenchimento se mostrou benéfico, pois evitou a expansão da placa atingida, reduzindo o dano nas outras placas. O epóxi, porém, se mostrou mais eficiente, por apresentar maior adesividade e elasticidade. O emprego de geopolímero evitou a expansão da placa porém levou ao descolamento das adjacentes. Para as condições testadas, o mosaico sem preenchimento não apresentou vantagem sobre a placa monolítica. A condição com preenchimento de epóxi apresentou desempenho significativamente maior do que a condição sem preenchimento.