Análise de bates propelentes KNSU produzidos utilizando compactação a frio e sinterização

• Autor(a) principal: Walber, Wanderson da Cruz
• Data de Publicação: 2021
• Tipo de documento: Trabalho de conclusão de curso
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT))
• Texto Completo: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/27006
• topic: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA; Foguetes (Aeronáutica); Sinterização; Rockets (Aeronautics); Sintering

Propelentes sólidos são constituídos por uma mistura de compostos redutores e oxidantes. O desenvolvimento de novos propelentes ocorre primeiramente em escala laboratorial, com análises de repetibilidade do processo de fabricação e eficiência energética das formulações propostas. As principais características para propelentes utilizados em competições de foguetes experimentais são: disponibilidade de recurso; facilidade de fabricação; repetibilidade; e segurança. Tais características são encontradas no propelente KNSU, produzido a partir de nitrato de potássio e sacarose. A produção deste propelente é dividida em três etapas: moagem; derretimento dos grãos; e secagem/compactação. A etapa de derretimento dos grãos é vista como a mais crítica, devido à baixa repetibilidade do processo, dificuldade em moldar no formato desejado (devido à alta viscosidade) e fatores de segurança. O processo de sinterização trata-se do aquecimento abaixo da temperatura de fusão de um determinado material compactado, técnica muito utilizada para produção de materiais com alta densidade e melhores propriedades mecânicas. O presente trabalho visa estudar a substituição da etapa de derretimento dos grãos por uma etapa de sinterização do pó compactado, analisando diferentes tempos e temperaturas de sinterização, suas características mecânicas, repetibilidade do processo e a higroscopicidade do propelente sinterizado. Esse processo de produção, obteve um desvio padrão médio de 0,013 g/cm3 nas 72 amostras produzidas. Foram realizados ensaios mecânicos de compressão axial e compressão diametral, para o primeiro, as amostras foram submetidas a uma escala gradual de temperatura no início da sinterização. No segundo ensaio, o processo de sinterização iniciou-se já na temperatura desejada. No ensaio de compressão axial foi obtida uma tensão máxima 589% maior com a sinterização a 137 °C e 4,5 horas. No ensaio de compressão diametral, amostras sinterizadas por 1,5 horas e 110 °C suportaram 40% a mais de carga. Supõe-se que o menor desempenho das amostras do segundo ensaio, deva-se à mudança no processo inicial de sinterização entre os dois testes. Quanto à higroscopicidade, não houve mudanças significativas entre o pó compactado e o pó compactado sinterizado.