Atividade de pesquisa 01 - Elementos de Máquinas

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<p>Elementos de Máquinas</p><p>Aluno (a): Gabriel Victor Rodrigues Cerqueira</p><p>Data: 22 / 07 / 24</p><p>Atividade de Pesquisa 01</p><p>NOTA:</p><p>INSTRUÇÕES:</p><p>· Esta Atividade de pesquisa contém 06 questões, totalizando 10 (dez) pontos.</p><p>· Você deve preencher dos dados no Cabeçalho para sua identificação</p><p>· Nome / Data de entrega</p><p>· Utilize o espaço abaixo destinado para realizar a atividade.</p><p>· Ao terminar grave o arquivo com o nome Atividade de Pesquisa 01(nome do aluno).</p><p>· Envie o arquivo pelo sistema.</p><p>1 – Os aços são ligas que têm o ferro e o carbono como elementos principais, contendo ainda outros elementos, como manganês, fósforo, enxofre, níquel, cromo e outros. Cite e comente sobre os principais tipos de aços.</p><p>Os aços liga, são aqueles que possuem outros elementos em sua estrutura além do ferro e carbono. Estes elementos trazem como objetivo a alteração da as propriedades do aço, como aumento da resistência mecânica, por exemplo. Em geral, os elementos mais encontrados em adição ao aço são: cromo, manganês, níquel, molibdênio, tungstênio, vanádio e silício a depender das propriedades específicas que se deseja atingir. Semelhantemente ao aço carbono, o aço liga pode ser subdividido com base em sua composição, veja:</p><p>Aço baixa liga: Até 5% de elementos aditivos</p><p>Aço média liga: Entre 5% e 12% de elementos aditivos</p><p>Aço alta liga: Acima de 12% de elementos aditivos.</p><p>O aço liga é um produto bastante utilizado na construção civil e na indústria. É um material composto por ligas de ferro e carbono e é utilizado na fabricação dos mais diferentes produtos, dentre eles eletrodomésticos, veículos, materiais de construção, entre outros.</p><p>Tipos de aço quanto à sua composição</p><p>Para início de conversa, todo aço contém carbono, porém quando é necessário que o produto atinja outras propriedades mecânicas que o aço carbono comum não atinge, os elementos de liga - cromo, níquel, cobre, entre outros - são adicionados à composição química. Sendo assim, conheça um pouco agora as classificações desses materiais que se diferem pela composição: Aços carbono Esse tipo de aço é formado pela liga de ferro com carbono, onde o teor de carbono nesse caso é inferior a 2,11%. São chamados de aço carbono todos os produtos derivados apenas da junção do ferro com o carbono -podendo o teor do elemento variar - sem quantidades significativas de outros na composição. Nesse tipo de aço, normalmente existem elementos residuais, como manganês, fósforo ou silício, mas as quantidades não são suficientes para alterar suas propriedades. Os aços carbono são amplamente utilizados em diversas aplicações. Abaixo tem-se uma relação com a variação do teor de carbono nesse tipo de aço: os aços carbono são os mais produzidos, constituindo cerca de 90% da produção mundial. Podem ser divididos ainda emaço de alto carbono – acima de 0,50% até o limite de 2,11%; Aço de médio carbono – entre 0,20% e 0,49%;Aço de baixo carbono – entre 0,05% e 0, 20%;Aço de carbono extra baixo – entre 0,015% e 0, 05%;Aço de carbono ultrabaixo – abaixo de 0,015%.</p><p>Atividade de Pesquisa 01: Elementos de Máquinas Aço liga Já os aços liga contêm, além das ligações entre ferro e carbono, outros elementos em proporções significativas que podem alterar as propriedades químicas ou mecânicas do material. Geralmente, os outros elementos adicionados à composição do aço são: manganês, níquel, cromo, molibdênio, vanádio, tungstênio e silício. Isso vai depender da propriedade que querem que o aço atinja. Esses elementos normalmente são utilizados para aumentar a dureza e a resistência mecânica ou química do aço ou para conferir-lhe outras propriedades que sejam interessantes para sua aplicação. Os aços liga também são divididos de acordo com o teor de elementos em sua composição: Aço baixa liga – a soma dos teores de todos os elementos liga adicionados não ultrapassa 5% d e todo o material. Aço média liga – a soma dos teores de todos os elementos liga fica entre 5% e 12% de todo o material. Aço alta liga – a soma dos teores de todos os elementos liga é no mínimo 12% de todo o material; Aço baixa liga de alta resistência – n esse caso o teor de carbono é menor que 0,25% e o teor dos outros elementos liga é menor que 2%. Geralmente os elementos liga mais utilizados para esse tipo de aço são o Nióbio, Vanádio e Titânio, que ajudam no aumento da resistência do material</p><p>2 – O que é Ductilidade? Cite um exemplo.</p><p>A ductilidade é uma das diversas propriedades mecânicas dos metais que lhe confere a qualidade de suporta a maleabilidade a ponto de sede formar sem se romper. É a capacidade de ser de formado, esticado e dobrado, sem rachar e sem perder sua resistência. E: ouro, prata, cobre etc.</p><p>3 – O que é uma FADIGA? Comente sobre o ensaio de fadiga mais frequentemente utilizado.</p><p>Fadiga é a ruptura decomponentes, sob uma carga bem inferior à carga máxima suportada pelo material, devido a só licitações cíclicas repetidas. Quando a trinca aumenta de tamanho, o suficiente para que o restante do material não suporte mais o esforço que está sendo aplicado, a peça se rompe repentinamente. Tipos de ensaio de fadiga os aparelhos de ensaio de fadiga são constituídos por um sistema de aplicação de cargas, que permite alterar a intensidade e o sentido do esforço, e por um contador de número de ciclos. O teste é interrompido assim que o corpo de prova se rompe. O ensaio é realizado de diversas maneiras, de acordo com o tipo de solicitação que se deseja aplicar: - torção; - tração - compressão; -flexão; - flexão rotativa.</p><p>4 – O processo de falha por fadiga é caracterizado por três etapas distintas. Cite e comente.</p><p>A maioria das falhas em máquinas ocorrem devido a cargas que variam no tempo, e não a esforços estáticos. Essas falhas ocorrem, tipicamente, em níveis de tensão significativamente inferiores aos valores da resistência ao escoamento dos materiais. Assim, quando estão envolvidos carregamentos dinâmicos, as teorias de falha para carregamentos estáticos podem levar a projetos sem segurança. A figura ao lado, mostra uma fratura por fadiga de um parafuso, causada por flexão repetida, unidirecional. O ponto A indica o início da trinca que se propagou, deixando “marcas de praia”, indicada pelo ponto B e finalmente o ponto C indicando a região final da fratura. As falhas por fadiga sempre têm início com uma pequena trinca, pré-existente pela manufatura do material ou que se desenvolveu ao longo do tempo, pelas deformações cíclicas, ao redor dos pontos de concentração de tensões. A falha por fadiga é geralmente de natureza frágil mesmo em materiais dúcteis e a fratura ou rompimento do material geralmente ocorre com a formação e propagação de uma trinca que se inicia em pontos onde há imperfeição estrutural ou de composição e/ou de</p><p>Atividade de Pesquisa 01: Elementos de Máquinas alta concentração de tensões (que ocorre geralmente na superfície). A superfície da fratura é geralmente perpendicular à direção da tensão à qual o material foi submetido. Os esforços alternados que podem levar à fadiga podem ser: Tração, tração e compressão, flexão e torção. Portanto, é fundamental que o projeto de peças dinamicamente carregadas, sejam elaborados de modo a minimizar a concentração de tensões. Estágios na Falha por Fadiga: Costuma-se dividir o processo de fadiga em três ciclos: Estágio I (Nucleação / Início da Trinca): Corresponde à nucleação da trinca por deformação plástica localizada e o seu crescimento inicial, ao longo de planos de escorregamento, sob a i influência de tensões de cisalhamento. As trincas começam a se nuclear e a se propagar por planos orientados a aproximadamente 45° do eixo de tensão. Crescimento das trincas neste estágio é da ordem de micrometros por ciclo. Uma vez iniciada, a trinca se propaga nos correspondentes planos cristalográficos</p><p>até encontrar contornos de grão. Este estágio NÃO é visível a olho nu na superfície da fratura, pois normalmente não se estende por mais de 2 a 5 g aros. Pode corresponder de 0% a 90% do número total de ciclos que o componente suporta antes de fraturar. Presença de entalhes e altas tensões localizadas reduz a duração deste estágio. Ocorre devido a imperfeições, partículas, inclusões, etc. (em escala microscópica os metais não são os mognos e isotrópicos) pontos de concentração de tensão, que contenha uma componente detenção de tração. Pode ter uma pequena duração para o seu início;</p><p>Elementos de Máquinas Estágio II (Propagação): Corresponde ao crescimento da trinca num plano perpendicular à direção da tensão principal de tração. A transição do estágio I p para o estágio II se dá através da formação de numerosos degraus, também não visíveis a olho nu. Já a f fratura no estágio II sempre visível, pode corresponder à maior parte da área da fratura e é amais característica do processo de fadiga. A p propagação se dá em uma direção perpendicular ao eixo de t pensão. Neste estágio, a trinca normalmente apresenta estrias características, visíveis apenas ao microscópio eletrônico, que correspondem às posições da frente de propagação nos vários ciclos de tensões. Já no aspecto macro g tráfico a fratura apresenta as chamadas marcas de praia, produzidas devido a alterações no ciclo de tensões, seja no valor ou na frequência de aplicação das tensões; paradas intermediárias também podem produzir estas marcas. As marcas de praia podem se a resentarnítidas, ocupando área considerável na superfície de fratura, ou pequena área e podem ser dif. ceeis de d distinguir em consequência do escorregamento entre as superfícies ou de solicitação moderada. Em ligas de alumínio de alta resistência a superfície de fadiga pode ser facilmente confundida com fratura frágil. As marcas de praia não se formam quando não há alteração no ciclo de tensões. É o que se observa em corpos de prova fraturados em laboratório sob ciclo constante. Envolve o maior tempo de vida da peça e se houver a presença de</p><p>Atividade de Pesquisa 01: Elementos de Máquinas corrosão sua velocidade irá aumentar (na corrosão sob fadiga, a trinca aumenta até mesmo sob carregamento estático). Estágio III (Falha catastrófica): Corresponde à fratura brusca final que ocorre no último ciclo de tensões quando a trinca desenvolvida progressivamente atinge o tamanho crítico para propagação instável. Assim, a área da fratura desenvolvida progressivamente depende das tensões aplicadas e da tenacidade do material. Em princípio é possível que o material se deforme antes da ruptura final, mas normalmente as fraturas de fadiga são macroscopicamente “frágeis”, ou seja, não apresentam deformações macroscópicas. Aspectos a ressaltar na fratura por fadiga. A área ocupada pela região de fratura brusca final diminui com o aumento da tensão para o mesmo material; Múltiplos pontos de nucleação indicam severa concentração de tensões; isto é mais nitidamente observado quando as tensões são elevadas. Estas múltiplas frentes eventualmente se unem à medida que as trincas se propagam. Antes de constituírem uma única frente, as trincas são separadas por degraus, constituindo um aspecto característico conhecido como marcas de catraca; A trinca avança mais nas regiões de maior triaxial idade de tensões, adquirindo por isso uma forma convexa (exemplo: high stress, no stress concentrai-o, tensiona); quando a região de maior triaxial idade é deslocada para a periferia, devido a entalhe, a frente da trinca pode</p><p>Atividade de Pesquisa 01: Elementos de Máquinas adquirir a forma de M (high stress, mil concentrai-o, tensiona) ou inverter completamente a curvatura, que passa a côncava (ló stress, severa concentrai-o, tensiona); A diferença entre o aspecto das fraturas resultantes de flexão unidirecional e tração é basicamente a localização do início da trinca, que no primeiro caso corresponde à fibra externa mais solicitada a tração. Em flexão bidirecional a zona de fratura brusca final é central quando a solicitação máxima for a mesma em ambos os sentidos. Em flexão-rotação centro de curvatura da frente de propagação se desloca em sentido contrário ao da rotação do eixo e a zona de fratura final tende a se deslocar para o centro com o aumento da tensão. Em torsão unidirecional a fratura tende a se propagar a 45º com o eixo de torção, formando superfícies em hélice, como é típico em molas helicoidais. Quando a torção é bidirecional a fratura se mantém no plano normal ao eixo com degraus tipo dente de serra. Em flexão unidirecional de eixos engastados a fratura tende a se propagar para dentro do engastamento</p><p>5 – O que é Fotoelasticidade dos Materiais?</p><p>A Foto elasticidade é uma ferramenta eficiente para determinação detenções no interior de materiais fotoelásticos. Esses materiais apresentam propriedade da dupla refração ou birrefringência temporária quando submetidos a esforços externos, q lê ocorre devido às alterações nos estados de polarizações da luz transmitida através de sua est rutura. Partir de um polariscópio linear de transmissão é possível obter imagens coloridas de franjas que são utilizadas para encontrar as diferenças detenções p o meio de na alise com um método de F Oti elasticidade. Objetivo desse trabalho foi determinar as distribuições dessas diferenças de tensões em duas franjas consecutivas de imagens monocromáticas produzidas em amostras f fotoelásticas: pura e com um parafuso metálico inserido na estrutura, do rente a cura. Os resultados apontam a possibilidade de uma análise quantitativa no estudo das propriedades pó meio de u m método da Foto elasticidade, ligeiramente modificado em relação ao método tradicional. A Foto elasticidade é um ramo da óptica composto por técnicas e métodos que permitem investigar as tensões e deformações em materiais envolvidos com resinas que a ressentem dupla refração ou birrefringência temporária. Estudar tensões e d deformações e a forma com que elas agem em componentes de versos tornaram-se importante para fins científicos e tecnológicos. Por essa razão muitas técnicas e métodos foram e estão sendo produzidos com essa finalidade</p><p>6 – O que é Fratura e quais os tipos?</p><p>Fratura dos materiais é a separação de um corpo de um material em duas ou mais partes quando este é submetido a um esforço mecânico, como a tensão. Os materiais que caracteristicamente sofrem fraturas frágeis são ditos materiais frágeis, como as rochas, o vidro e os materiais cerâmicos</p><p>Atividade de Pesquisa 01: Elementos de Máquinas</p><p>image1.png</p><p>image2.png</p>