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MATERIAIS - I Introdução
Introdução
FUNÇÃO
MATERIAL
PROCESSO
FORMA
Introdução
METAIS
POLÍMEROS
COMPÓSITOS
VIDROS
CERÂMICAS
Propriedades dos Materiais
Existem várias propriedades que devem ser levadas em
consideração no desenvolvimento de materiais e/ou alternativas de processo e aplicações: • Econômicas • Mecânicas • Superficiais • Fabricação • Físicas e Químicas • Microestruturais • Estéticas
Propriedades Econômicas • Preço
• Custos Financeiros • Valor de Mercado • Incentivos Fiscais • Disponibilidade • Fornecedores Alternativos • Materiais com Propriedades Equivalentes • Atualização Tecnológica • Ciência e Tecnologia Evoluem Rapidamente! • Necessário Estudo Permanente
Propriedades Mecânicas
• Resistências
• Dureza • Ruptura • Fadiga • Escoamento (início da deformação plástica) • Fluência (processo lento de deformação, depende da temperatura e tempo) • Desgaste, etc.
Propriedades Mecânicas
Propriedades Superficiais
• Corrosão • Desgaste • Abrasão • Adesão • Erosão • Revestimento
Propriedades de Fabricação
• Usinagem • Soldagem • Colagem • Fundição • Conformação • Acabamento
FUSÃO • Forno a oxigênio utilizado na fundição de metais
Processo de Fabricação METALURGIA DO PÓ As peças são produzidas a partir de pequenas partículas na forma de pó, aquecidas sob pressão dentro de uma matriz, abaixo da temperatura de fusão. Este
processo
de
consolidação
chamado de “Sinterização”
é
Processo de Fabricação • • • • • • • • •
PROTOTIPAGEM RÁPIDA É o conjunto de tecnologias para se fabricar objetos diretamente a partir de fontes de dados C.A.D. Característica: agregam e ligam materiais, camada a camada, de forma a constituir o objeto desejado. Vantagens: - permitem criar rapidamente protótipos concretos a partir de seus projetos; - auxílio visual excelente na discussão prévia do projeto com colaboradores ou clientes; - permitir testes prévios como ensaios em túnel de vento para componentes aeronáuticos ou análise fotoelástica para se verificar pontos de concentração de tensões na peça; - produzir peças de geometria complexa - confecção rápida e de forma mais barata; - economias de tempo e de custos na construção de modelos: ordem de 70 a 90%.
Propriedades Físicas e Químicas
• Elétricas (resistência, piezo e termoeletricidade)
• Magnéticas • Óticas (cor, transparência, refração, absorção) • Térmicas • Dilatação • Durabilidade Química
Propriedades Microestruturais • Tipo (cristalina, cadeias, amorfa) • Cristalização (CFC, CCC, HC, ...) • Defeitos (discordâncias, vazios) • Fases • Solubilidade • Tratamentos Térmico
Dendrites numa superliga à base de níquel
Propriedades Estéticas
São propriedades que variam muito com o tempo e são difíceis de quantificar, mas têm grande valor econômico.
• Aparência • Textura • Tato • Jeito • Moda
Evolução dos Materiais
Idade da pedra até a revolução desenvolvimento de materiais metálicos.
industrial:
Início dos anos 60: materiais especiais desenvolvidos para a era espacial. Anos 70: alternativas para a crise de energia. Anos 80: tecnologia da informação (avanço dos novos materiais e processos). Hoje: Com o alastramento dos atos terroristas (de guerra), utilizando armas químicas, biológicas, nucleares, etc., o desafio é quanto ao desenvolvimento de materiais, processos e dispositivos que atendam as necessidades sociais.
Causas do colapso das torres: • Deficiência estrutural ? • Fusão das colunas metálicas ? • Falha nos equipamentos contra incêndio ?
Eventos: • Colisão das aeronaves com as colunas. • O fogo provocou o enfraquecimento e distorção da estrutura metálica. • Colapso das torres.
Aplicações • Asas
AERONAVES:
• Fuselagem • Trem de Aterragem • Superfícies de Controle
NAVIOS:
AUTOMÓVEIS:
• Casco • Estrutura • Motor
MOLAS
Aplicações
Utilização
de
metais
em
sistema
complexo numa indústria petroquímica, que trabalha a temperaturas elevadas e com atmosfera agressiva.
Aplicações
Qual liga pode ser usada ?
Quais são as etapas de fabricação das peças ?
Quais são os parâmetros (tempo, temperatura, etc.) de tratamento
das peças ?
Quais as características (propriedades) superficiais ?
Qual o tempo (fadiga) de duração ?
Aplicações • Compósitos de fibras reforçadas (fibras de carbono em matriz polimérica) utilizados na estrutura de bicicletas.
• Partes do “corpo” de carros de corrida, e de alguns veículos comuns, são feitos de fibras de vidro em matriz polimérica.
