Atividade de Pesquisa 01 - Materiais de Construção Mecânica

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Materiais de Construção Mecânica
Aluno (a): Luis Alfredo de Lima 
Data: 21/08 /2023
Atividade de Pesquisa 01
ORIENTAÇÕES:
· Esta Atividade contém 10 questões, totalizando 10 (dez) pontos.
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Bons Estudos!
QUESTÕES
1. As propriedades físicas estão relacionadas com as informações que podem ser coletadas e analisadas sem que a composição química da matéria mude, ou seja, resultam em fenômenos físicos, e não químicos. As propriedades físicas podem ser subdivididas em?
 As propriedades físicas da matéria são aquelas que podem ser observadas e medidas sem que haja uma mudança na composição química da substância. Elas estão relacionadas a características intrínsecas da matéria que podem ser quantificadas ou percebidas por meio dos sentidos. As propriedades físicas podem ser subdivididas em gerais ou especificas, organoléptica e extensiva ou intensivas.
2. As propriedades mecânicas são o alvo da atenção de uma gama de pessoas e grupos, como, por exemplo, produtores e consumidores de materiais, organizações de pesquisa, agências governamentais, entre outros, que possuem diferentes interesses (CALLISTER; RETHWISCH, 2014). Entre as principais propriedades mecânicas dos materiais. Destaque e detalhe quais são? 
As principais propriedades mecânicas dos materiais são:
· Resistência à Tração: É a capacidade de um material resistir a uma força de tração (alongamento) sem se romper. A resistência à tração é geralmente expressa em termos de tensão máxima que o material pode suportar antes de falhar, e a força é aplicada ao longo do eixo longitudinal do material.
· Resistência à Compressão: Similar à resistência à tração, mas aqui a força é aplicada em direção oposta, causando uma diminuição no comprimento do material. Os materiais compressíveis, como borrachas, têm uma resposta diferente dos materiais rígidos.
· Dureza: A dureza mede a resistência de um material à penetração ou deformação superficial. Existem diferentes escalas de dureza, como a escala de Mohs, a escala Brinell e a escala Vickers, que são usadas para diferentes tipos de materiais.
· Tenacidade: Refere-se à capacidade de um material absorver energia antes de falhar por fratura. Materiais tenazes podem absorver deformações significativas antes de quebrar, enquanto materiais frágeis quebram sem muita deformação.
· Módulo de Elasticidade (Módulo de Young): É uma medida da rigidez de um material. Ele descreve a relação entre a tensão aplicada e a deformação resultante dentro da região elástica do material, ou seja, antes de atingir o limite de elasticidade.
· Resiliência: É a capacidade de um material absorver energia quando é deformado elasticamente e liberá-la quando a força é removida. Está relacionada à área sob a curva de tensão-deformação na região elástica.
· Módulo de Cisalhamento: Mede a rigidez de um material quando submetido a uma força de cisalhamento. É relevante em materiais que sofrem deformações por cisalhamento, como em lâminas ou componentes que sofrem cortes.
· Fluência: É a deformação gradual e permanente de um material sob carga constante e elevada ao longo do tempo. Isso é especialmente relevante em materiais submetidos a altas temperaturas.
3. Quando uma peça metálica é submetida a uma força de tração uniaxial, ocorre deformação, que, segundo Smith e Hashemi (2012), pode ser?
· Deformação Elástica: Nesta fase, a deformação é reversível, o que significa que o material retorna ao seu estado original quando a força é removida. A deformação elástica ocorre dentro da faixa elástica do material, onde a tensão é proporcional à deformação (conforme a Lei de Hooke). O material se deforma temporariamente, mas suas ligações entre átomos ou moléculas não são quebradas.
· Deformação Plástica: À medida que a força de tração continua a ser aplicado, o material eventualmente entra na região de deformação plástica. Nessa fase, o material sofre deformações permanentes e as ligações entre átomos ou moléculas começam a se mover ou rearranjar. A deformação plástica ocorre quando a tensão ultrapassa o limite de elasticidade e continua mesmo após a remoção da força aplicada. O material não retorna completamente ao seu estado original.
· Fratura: Se a força de tração aplicada continua a aumentar após a deformação plástica, o material pode eventualmente chegar ao ponto de fratura. A fratura ocorre quando as ligações internas do material são rompidas, resultando em uma quebra total do componente. A fratura pode ser de natureza dúctil ou frágil, dependendo das características do material e das condições de carregamento.
4. Os processos de conformação são comumente classificados em operações de trabalho a quente, a morno e a frio, explique sobre eles?
Os processos de conformação são técnicas utilizadas na indústria para dar forma a materiais metálicos, plásticos e outros tipos de materiais. Esses processos podem ser classificados com base na temperatura em que são realizados. As categorias mais comuns são as operações de trabalho a quente, a morno e a frio.
 Conformação a Quente: Nas operações de conformação a quente, o material é aquecido a uma temperatura elevada antes de ser trabalhado. Isso é feito para melhorar a ductilidade e reduzir a resistência à deformação do material, permitindo que ele seja moldado com mais facilidade. O processo a quente é particularmente adequado para materiais que têm alta resistência à tração a temperaturas ambientes, mas que se tornam mais maleáveis quando aquecidos. Exemplos de processos de conformação a quente incluem forjamento a quente, extrusão a quente e laminação a quente.
Conformação a Morno: As operações de conformação a morno ocorrem em temperaturas intermediárias entre as operações a quentes e a frio. O material é aquecido a uma temperatura menor do que nas operações a quente, mas ainda acima da temperatura ambiente. A conformação a morno combina algumas das vantagens das operações a quente e a frio, pois mantém a ductilidade do material, mas requer menos energia em comparação com o aquecimento a temperaturas muito elevadas. Isso também pode ajudar a melhorar a precisão dimensional das peças produzidas. Um exemplo comum de conformação a morno é a laminação a morno.
Conformação a Frio: Nas operações de conformação a frio, o material é trabalhado a temperatura ambiente ou próxima dela. Esses processos são usados quando se deseja manter a resistência mecânica do material e produzir peças com tolerâncias precisas. A conformação a frio pode ser realizada por dobramento, estampagem, trefilação, entre outros métodos. Embora a deformação a frio não seja tão fácil quanto a deformação a quente, ela é preferida para peças que requerem alta precisão dimensional e resistência.
5. Os campos eletromagnéticos podem interagir com partículas carregadas em materiais, produzindo condutividade, polarização dielétrica e características magnéticas. A extensão na qual o comportamento elétrico e magnético e a condutividade podem ser variados é afetada principalmente? 
 Pela energia dos elétrons na camada de valência; Pelo “spin” dos elétrons nos átomos; Pela estrutura cristalina ou amorfa do material.
 Dessa forma, o conhecimento dessas relações permite a previsão das propriedades elétricas e magnéticas de um material de forma a não se necessitar de tentativas ao se fazer a seleção do material (VAN VLACK,1970)
6. Entre os tipos mais comuns de magnetismo, têm-seos seguintes, de acordo com Callister e Rethwisch (2014). Detalhe?
Magnetismo Ferromagnético: Os materiais ferromagnéticos são aqueles que apresentam uma forte atração por campos magnéticos. Eles possuem domínios magnéticos ordenados, nos quais os momentos magnéticos individuais (gerados pelos spins dos elétrons) estão alinhados em uma mesma direção. O ferromagnetismo é o tipo de magnetismo mais forte e conhecido, e é observado em materiais como ferro, níquel, cobalto e suas ligas. Esses materiais podem manter uma magnetização mesmo após a remoção do campo magnético.
Magnetismo Ferrimagnético: Os materiais ferrimagnéticos também têm domínios magnéticos ordenados, mas os momentos magnéticos de diferentes átomos ou íons não se cancelam completamente, resultando em uma magnetização líquida não nula. Os ferrimagnetos são encontrados em óxidos complexos e minerais, como a magnetita (Fe3O4), onde diferentes proporções de íons de ferro resultam em momentos magnéticos líquidos.
Magnetismo Antiferromagnético: Nos materiais antiferromagnéticos, os momentos magnéticos dos átomos ou íons adjacentes são antiparalelos, o que leva ao cancelamento mútuo das magnetizações. Portanto, esses materiais não exibem magnetização líquida macroscópica. A ordem magnética dos antiferromagnetos é geralmente mais complexa do que nos ferro e ferrimagnetos. O manganês e alguns compostos de óxido de cobalto são exemplos de materiais antiferromagnéticos.
Magnetismo Paramagnético: Materiais paramagnéticos possuem momentos magnéticos individuais que se alinham temporariamente com um campo magnético externo, mas não mantêm uma magnetização líquida significativa quando o campo é removido. A intensidade do magnetismo paramagnético é bastante fraca e é afetada pela temperatura. Materiais como alumínio e platina exibem esse tipo de magnetismo.
Magnetismo Diamagnético: Os materiais diamagnéticos têm momentos magnéticos individuais que se opõem ao campo magnético externo. Como resultado, eles são fracamente repelidos pelo campo magnético, mas essa repulsão é muito fraca para ser observada em materiais do dia a dia. Todos os materiais exibem algum grau de diamagnetismo, mas é geralmente mascarado por outros tipos de magnetismo mais fortes.
7. A grande maioria dos metais e ligas, assim como semicondutores, cerâmicas e alguns polímeros possuem estrutura cristalina na qual os átomos ou íons apresentam íons de longo alcance. O arranjo atômico espacial estende-se a distâncias bem maiores (acima de 100 nm). Os átomos ou íons desses materiais formam uma grade regular, repetitiva e tridimensional que compõem os chamados materiais cristalinos. Descreva como são apresentados por Askeland e Wright (2015)?
· Material monocristalino (ou monocristal) — formados por um único cristal, são usados em várias aplicações eletrônicas e ópticas, como os chips de computadores, por exemplo, são f eitos de silício sob a forma de grandes cristais individuais. 
· Material policristalino — composto de várias pequenas regiões com diferentes orientações espaciais, materiais menores são conhecidos como grãos. As fronteiras entre eles e essas regiões em que há desalinhamento entre os cristais recebem o nome de contornos de grãos.
8. A deformação plástica de uma amostra metálica policristalina a temperaturas consideradas baixas em comparação à sua temperatura absoluta de fusão produz alterações microestruturais e mudanças nas suas propriedades que incluem, segundo Callister Jr. e Rethwisch (2014)? 
· Uma aleração na forma do grão.
· O endurecimento por encruamento.
· Um aumento na densidade das discordâncias.
9. As imperfeições nas redes cristalinas são classificadas de acordo com sua geometria e forma, e podem envolver uma irregularidade na posição ou no tipo dos átomos. O tipo e o número de defeitos dependem? 
O tipo e o numero de defeitos dependem:
· Tipo de material.
· Do meio ambiente
· Das circunstancia sob as quais o cristal é processado.
10. Askeland e Wright (2015) mencionam que o emprego dos métodos de cálculo em conformação plástica tem por objetivo determinar os esforços, tensões e deformações a que estão submetidas às peças conformadas e as ferramentas, a fim de?
· Prever possíveis falhas durante o processamento tais como imperfeições de escoamento, acumula de tensões em regiões criticas nos produtos.
· Definir o tipo e a capacidade dos equipamentos a empregar.
· Definir o numero de etapas necessárias ao processamento de uma dada peça metálica.
Atividade de Pesquisa 01: Materiais de Construção Mecânica