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Atividade 4_Seleção de Materiais Mecânicos

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SELEÇÃO DE MATERIAIS MECâNICOS
ATIVIDADE 4
Pergunta 1
Diferentemente dos materiais isotrópicos que possuem as propriedades mecânicas bem definidas devido à uniformidade no arranjo molecular, os materiais compósitos apresentam alterações nas suas propriedades mecânicas de acordo com a maneira com que são orientadas as partículas e fibras. Dessa forma, compreender como essas propriedades são alteradas acaba se tornando primordial para a seleção do material.
Nesse sentido, assinale a alternativa que indique a influência das orientações das partículas/fibras nas propriedades mecânicas dos compósitos.
· O módulo de elasticidade do compósito na direção do alinhamento é definido de acordo com o módulo de elasticidade da fase reforço e da fibra, bem como da fração volumétrica da matriz e da fibra, .
· Nas fibras descontínuas aleatórias, que são consideradas como materiais anisotrópicos, há uma limitação na eficiência do reforço.
· Nos compósitos de fibras contínuas, há algumas limitações na eficiência do reforço, mas, em geral, eles se comportam como um material isotrópico.
 
· Nos compósitos com fibras contínuas, o reforço e a resistência são máximos na direção transversal do alinhamento e mínimos na direção paralela a do alinhamento.
· Nos compósitos com fibras contínuas, o reforço e a resistência são máximos na direção do alinhamento e mínimo na direção transversal ao alinhamento.
Os compósitos de fibras contínuas unidirecionais se caracterizam por possuir excelentes propriedades mecânicas na direção do alinhamento e baixas propriedades na seção transversal. O OSB ( Oriented Strand Board) é um exemplo de compósito de fibras contínuas, sendo que o conhecimento de como essas placas são orientadas em seu interior se torna primordial em determinadas aplicações, pois, dependendo da orientação, as propriedades mecânicas podem ser máximas ou mínimas.
Pergunta 2
Leia o excerto a seguir.
“Os materiais híbridos são de grande interesse em aplicações comerciais devido às suas propriedades mecânicas, ópticas e térmicas, que combinam estabilidade térmica e química dos materiais cerâmicos, com a flexibilidade dos compostos e polímeros orgânicos [...] O interesse em se desenvolver materiais híbridos se deve às infinitas possibilidades de combinações de compostos [...].”
SILVÉRIO, F. Preparação e caracterização de materiais híbridos formados pela interação entre hidróxidos duplos lamelares e siliconas aniônicas. 2009. Tese (Doutorado em Ciências) - Faculdade de Filosofia, Ciências e Letras de Ribeirão Preto, Universidade de São Paulo, São Paulo, 2009. p. 3.
 
De acordo com o excerto acima e seus conhecimentos adquiridos na disciplina, é correto o que se afirma em:
· Os compósitos estruturais são classificados em laminados ou painéis sanduíche, e são exemplos de materiais híbridos.
· Os compósitos estruturais laminados são constituídos por camadas de placas planas de compósitos, que são coladas exclusivamente em uma única direção das fibras.
· As fibras de vidro e as fibras de carbono são exemplos de materiais que não podem formar um compósito híbrido.
· Os materiais híbridos apresentam na fase reforço apenas um tipo de fibra na sua composição.
· Os materiais híbridos são compósitos que resultam da combinação de uma matriz (polimérica, metálica ou cerâmica) com apenas um tipo de fibra.
Os materiais híbridos são muito utilizados hoje em dia devido à possibilidade de melhorar suas propriedades mecânicas porque combinam duas ou mais fibras na fase de reforço. Os compósitos estruturais são compósitos multicamadas caracterizados como um tipo de material híbrido, que garantem rigidez, boa resistência à compressão, à tração, à torção.
Pergunta 3
É fundamental o conhecimento do ciclo de vida das matérias-primas, pois, por meio dele, é possível conhecer os impactos que os descartes incorretos podem causar ao planeta. Dessa forma, deve-se optar por utilizar materiais e resíduos que, após a sua aplicação, possam ser submetidos ao processo de reciclagem/reuso, sem serem descartados incorretamente na natureza.
A respeito do ciclo de vida das matérias-primas, analise as afirmativas a seguir e assinale V para a(s) verdadeira(s) e F para a(s) falsa(s).
I. ( ) Após as aplicações de matérias-primas/resíduos na agricultura, construção, meio ambiente e saúde, o resíduo obrigatoriamente deve ser descartado.
II. ( ) Entender como o ciclo de vida das matérias-primas ocorre pode facilitar o entendimento das pessoas em realizar o descarte correto dos materiais/resíduos.
III. ( ) Para a obtenção de novos produtos, é preferível utilizar matérias-primas que não podem ser recicladas e reutilizadas.
IV. ( ) Pelo ciclo de vida das matérias-primas, é possível concluir que é preferível utilizar aquelas que sejam recicláveis, pois, dessa forma, evita-se o descarte do material bem como a utilização de novas matérias-primas.
Assinale a alternativa que apresenta a sequência correta:
· F, F, F, F.
· V, V, V, V.
· V, V, F, V.
· V, V, F, F.
· F, V, F, V.
A sequência está correta. O primeiro passo para entender os motivos de diversos problemas nas cidades devido ao descarte incorreto de resíduos e matéria-prima é entender o ciclo de vida delas. Ademais, pode-se saber pelo ciclo de vida da matéria-prima que é preferível utilizar aquelas que sejam recicláveis, a fim de evitar o descarte do material e a necessidade de utilizar novas matérias-primas no processo.
Pergunta 4
O inventário de emissão de gases no efeito estufa (GEE) é uma importante ferramenta a ser utilizada na indústria, pois, com esse inventário, é possível quantificar e controlar as emissões diretas e indiretas dos gases causadores de efeito estufa provenientes de um determinado processo produtivo.
 
De acordo com o seu conhecimento sobre o assunto, é correto afirmar que:
· para elaborar um inventário de emissão GEE, é preciso considerar todo o processo envolvido, desde a sede administrativa até todos os ambientes utilizados durante o projeto.
· o inventário de emissão do GEE existe para controlar e identificar todos os gases que estão presentes na atmosfera e contribuem para o aumento da poluição do ar.
· o principal critério analisado no inventário de GEE é o tempo que o material demora para se degradar e a possibilidade de reciclagem do material quando se tornar obsoleto.
· o inventário de emissão de gases no efeito estufa é uma ferramenta utilizada para controlar a destinação dos produtos após a sua utilização.
· deve-se considerar apenas o processo produtivo da empresa nos relatórios de análise da elaboração do GEE.
O inventário de emissão GEE considera os gases que contribuem para o efeito estufa e, para isso, é preciso considerar todo o processo envolvido na obtenção do produto, desde a sede administrativa até o processo produtivo. Há muitos recursos digitais que auxiliam na elaboração do inventário, como planilhas eletrônicas e softwares.
Pergunta 5
As facas rotativas (contrafacas) são muito utilizadas na produção de rótulos e etiquetas. Ao serem fabricadas, elas devem passar por um processo térmico do aço para modificar as propriedades de dureza e aumentar as propriedades mecânicas e, com isso, aumentar a durabilidade do material. A imagem abaixo mostra um exemplo de contrafaca utilizada na indústria flexográfica.
Faca rotativa (contrafaca)
Fonte: Elaborada pelo autor.
 
A respeito do processo térmico utilizado na fabricação da contrafaca, analise as afirmativas a seguir e assinale V para a(s) verdadeira(s) e F para a(s) falsa(s).
I. ( ) Para aumentar a dureza do material, pode-se realizar o processo de têmpera, pelo qual o material é aquecido e resfriado rapidamente na água, no óleo ou no ar.
II. ( ) Para aumentar a dureza do material, pode-se realizar o processo de recozimento, pelo qual  material é aquecido e resfriado rapidamente na água, no óleo ou no ar.
III. ( ) Além do processo de têmpera, pode-se utilizar o revenimento para eliminar as tensões residuais presentes na contrafaca.
IV. ( ) Pode-se realizar o processo de recozimento para que o carbono das tensões residuaisse dissolva no material. Após isso, o material é deixado para esfriar rapidamente na água.
Assinale a alternativa que apresenta a sequência correta:
· V, V, V, V.
· F, V, F, V.
· F, F, F, F.
· V, F, V, F.
· V, V, F, F.
A sequência está correta. As contrafacas necessitam de uma boa dureza para aumentar a sua durabilidade e assim evitar paradas com máquinas para manutenção. Elas também devem possuir boas resistências mecânicas para evitar trincas e ruptura do material devido a forças de torção presentes no processo. Além disso, faz-se necessário utilizar o processo de revenimento para eliminar as tensões residuais presentes no material, aumentando a sua durabilidade. Dito isso, pode-se utilizar a têmpera e o revenimento para a fabricação da contrafaca.
Pergunta 6
A espada samurai foi uma importante arma utilizada pelos japoneses nos séculos passados. O processo de fabricação consiste em aplicar no metal quente uma pressão. Após isso, é necessário remover as impurezas presentes no metal aquecendo-o, golpeando e resfriando diversas vezes. Com esse processo, a espada adquire aumento na resistência mecânica e na ductilidade do material.
Nesse sentido, assinale a alternativa que indica qual é o processo mecânico utilizado na fabricação de espadas samurai.
· O processo citado acima é o de metalurgia do pó, pois o ferro é pressionado dentro do molde que possui a forma da espada e depois é aquecido com temperaturas abaixo do ponto de fusão.
· O processo de fabricação é o de fundição em areia, pois os grânulos de ferros eram derretidos e cobertos de argila para posteriormente tomar a forma geométrica da espada.
· O processo de fabricação utilizado para a produção da espada é o de trabalho a quente (laminação), que é comumente utilizado na fabricação de barras de aço, como formatos específicos de perfis como semioval, redonda, hexagonal e em T.
·  O processo de fabricação é o de trabalho a quente (forjamento), uma vez que o metal é aquecido até a temperatura de recristalização e, após isso, é aplicado ao material uma pressão por martelo manual ou martelo pneumático.
· Para a produção da espada samurai, é necessário realizar o processo de metalurgia do pó, uma vez que o metal é aquecido até a temperatura de recristalização e, após isso, é aplicada ao material uma pressão por martelo manual ou martelo pneumático.
O forjamento é um processo de trabalho a quente classificado por aquecer o material acima da temperatura de recristalização e após isso é necessário golpear o aço diversas vezes para remover as impurezas do material. Devido a isso, o forjamento é um processo que aumenta a resistência e a ductilidade do material.
Pergunta 7
Leia o excerto a seguir.
“A metalurgia do pó é o processo metalúrgico de fabricação de peças metálicas, não metálicas e cerâmicas, que vem se desenvolvendo cada vez mais. Distingue-se dos processos convencionais pela ausência de fase líquida ou presença apenas parcial de fase líquida durante o processamento”.
FERREIRA, I. et al. Sintetização de uma mistura de cavaco de aço inoxidável com pó do mesmo material. Uma nova tecnologia para a reciclagem de metais? Revista Escola de Minas, Ouro Preto, p. 96, 2007.
Nesse sentido, a respeito do processo de metalurgia do pó, é correto afirmar que:
· O processo de metalurgia do pó consiste em utilizar materiais em forma de pó fundido, assim como no processo de fundição em areia.
· O processo de metalurgia do pó consiste em utilizar moldes de areia nos quais é derramado o metal fundido para adquirir a forma do produto final.
· O processo de metalurgia do pó consiste em utilizar materiais em forma de pó e é muito utilizado na reciclagem de metais. É um processo considerado de baixo custo, contudo os moldes são caros.
· O processo de metalurgia do pó pode ser considerado um processo térmico do aço, pois, por meio dele, é possível modificar as propriedades de dureza, ductilidade e tenacidade do material.
· O processo de metalurgia do pó caracteriza-se por utilizar pó de um metal, e não deve ser utilizado na reciclagem de metais.
A alternativa está correta. O processo de metalurgia do pó consiste basicamente em utilizar materiais em forma de pó e é muito utilizado na reciclagem de materiais. O pó é pressionado em moldes, que depois são aquecidos (em temperaturas abaixo do ponto de fusão do principal ingrediente). Além disso, é um processo considerado de baixo custo, contudo, os moldes são caros.
Pergunta 8
O uso da fibra de vidro na construção civil tem ganhado cada vez mais espaço, podendo ser utilizada em vários sistemas construtivos (instalações, acabamentos e estruturas). Utiliza-se fibra de vidro em tubulações de água e esgoto, quadros de distribuição de energia, dentre outras. A fibra de vidro também pode ser utilizada como acabamento em painéis de vedação trazendo benefícios como leveza e durabilidade.
A respeito dos conceitos relacionados à fibra de vidro e suas aplicações, analise as afirmativas a seguir e assinale V para a(s) verdadeira(s) e F para a(s) falsa(s).
I. ( ) Os compósitos com matriz polimérica reforçados por fibras de vidro apresentam resistência elevada e podem ser utilizadas na fabricação de cascos de barcos e carrocerias de automóveis.
II. ( ) A fibra de vidro se caracteriza por ser um compósito com matriz polimérica, assim como a fibra de carbono e as fibras de aramida.
III. ( ) As fibras de vidro não podem ser utilizadas para formar compósitos híbridos ou um compósito estrutural (multicamadas).
IV. ( ) O híbrido vidro-carbono associa a fibra de vidro (material caro) com a fibra de carbono, resultando em um material mais resistente, tenaz e caro.
Assinale a alternativa que apresenta a sequência correta:
· F, F, F, F.
· V, V, V, V.
· V, V, F, F.
· V, V, F, V.
· F, V, F, V.
A sequência está correta. A fibra de vidro é considerada um compósito com matriz polimérica e pode ser utilizada em diversas aplicações, seja na construção civil, automotiva ou naval, como na utilização de barcos e carrocerias de automóveis. Materiais híbridos que utilizam a fibra de vidro são mais econômicos e podem apresentar melhores propriedades mecânicas.
Pergunta 9
Os materiais compósitos são muito utilizados nos dias de hoje, devido à sua ampla aplicação e por ser capaz de melhorar suas propriedades mecânicas pela união de dois ou mais materiais. Normalmente, esses materiais são constituídos por fibras (fase de reforço) que são dispersas em uma matriz (fase contínua).
A respeito dos seus conhecimentos sobre materiais compósitos, pode-se dizer que:
· Os painéis de madeira são exemplos de materiais compósitos, devido à mistura de diferentes tipos de fibras de madeira e resinas, que conferem um material compacto e resistente.
· Nos compósitos reforçados por dispersão, os materiais têm a resistência mecânica melhorada devido ao tamanho elevado das partículas.
· O concreto é um exemplo de material compósito e se classifica como compósito reforçado por dispersão por possuir partículas grandes.
· Nos compósitos reforçados com fibras, a eficácia na melhoria das propriedades mecânicas depende do diâmetro da fibra.
· Os painéis laminados e painéis em sanduíche podem ser classificados como compósitos reforçados com fibras.
Nos compósitos reforçados com fibras, a eficácia na melhoria das propriedades mecânicas depende do comprimento da fibra e, nos compósitos por dispersão, as propriedades são melhoradas devido ao tamanho reduzido das fibras. Além disso, o concreto é um exemplo de material compósito, mas é classificado como compósito reforçado com partículas grandes. Os painéis laminados são classificados como compósitos estruturais.
Pergunta 10
Estudos recentes afirmam que a utilização do processo de fundição para a fabricação de objetos vem da Antiguidade. Os pesquisadores apontam que o cobre já era modelado com o auxílio de moldes de areia na Mesopotâmia há cerca de 4.000 a.C. Devido à alta frequência de utilização, o processo de fundição passa por diversas melhorias que visam melhorar a qualidade das peças fundidas.
BUDYNAS, R. G. Elementosde Máquinas de Shigley: projeto de Engenharia Mecânica. Porto Alegre: AMGH, 2011.
MENDES, C. S. Processamento de fundição em molde cheio: um experimento em laboratório acadêmico. [2020]. Disponível em: https://semanaacademica.org.br/system/files/artigos/artigo_molde_cheio-converted.pdf. Acesso em: 17 jun. 2020.
A respeitos do processo de fundição, pode-se afirmar que:
· o processo de fundição em areia consiste em utilizar moldes de areia nos quais é derramado o metal fundido, sendo que os moldes, por sua vez, são confeccionados a partir de metal ou madeira. Além de ser um processo de baixo custo, a fundição permite moldes de diversos tamanhos.
· o processo de fundição em areia consiste em utilizar moldes de areia nos quais é derramado o metal fundido, sendo que tais moldes são confeccionados a partir de metal ou madeira. Esse processo pode ser utilizado apenas em caso de moldes com tamanhos reduzidos.
· o processo de fundição em areia consiste em utilizar moldes de areia nos quais é derramado o metal fundido e esses, sendo que tais moldes são confeccionados a partir de metal ou madeira. Além disso, esse processo possui um alto custo de produção.
· o processo de fundição em areia consiste em utilizar moldes de areia que são confeccionados a partir de um “padrão” feito em areia, como protótipo do modelo da peça que é utilizado para formar a cavidade na areia no formato da peça.
· o processo de fundição em areia consiste em utilizar moldes de areia que são confeccionados a partir de um “padrão” feito vidro, como protótipo do modelo da peça que é utilizado para formar a cavidade na areia no formato da peça.
O processo de fundição utiliza moldes de areia nos quais é derramado o metal a ser fundido. Além disso, a principal vantagem desse processo é a obtenção de peças grandes ou de geometrias complexas, além de possuir baixo custo de fabricação.