Apostila de Mecatrônica   Qualificação Profissional

Apostila de Mecatrônica Qualificação Profissional


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metal utilizado pelo homem. Com o cobre, o homem da antiguidade fez
jóias, objetos de adorno, utensílios domésticos (como vasos e potes), armas e ferramentas. A sua
cor forte e inconfundível certamente teve um grande poder de atração. A sua versatilidade, que
permite inúmeras utilizações, também foi importante.
O cobre podia ser trabalhado a frio, o que facilitava a fabricação de objetos. Por ser mais
mole, era muito mais fácil de ser trabalhado com as ferramentas rudimentares do homem primitivo,
que deve ter ficado fascinado ao descobrir que quanto mais batia no metal, mais duro ele ficava.
O cobre vem sendo utilizado há milhares de anos. Ele é considerado um metal escasso: há
somente 0,007% de cobre na crosta terrestre. Em função disso ele é relativamente caro em
relação a outros metais.
O cobre é um metal não-ferroso e não magnético. Para que ele seja fundido, é necessário
alcançar uma temperatura de 1.080°C. Ele é dúctil e maleável, podendo ser laminado a frio ou a
quente. Ao ser laminado a frio, estirado ou estampado, ele endurece, tornando-se mais resistente
e menos maleável. Em função disso, ele é um metal frágil, mas essa fragilidade pode ser corrigida
por meio de tratamento térmico. Outra característica importante, é que o cobre apresenta ótimas
condições como condutor de calor e eletricidade.
O cobre não oxida, ou seja, não sofre alterações ao entrar em contato com o ar seco em
temperatura ambiente. Mas ao entrar em contato com o ar úmido ele se recobre de uma camada
esverdeada conhecida por azinhavre ou \u201czinabre\u201d (hidrocarbonato de cobre). Essa camada impede
a oxidação do cobre, mas é prejudicial à saúde. Após o manuseio de artefatos de cobre, é recomen-
dável que se lave as mãos.
OBTENDO O COBRE
Apesar de todas as vantagens que o cobre oferece, existe um problema na utilização do
cobre. A maior parte do cobre é encontrada em pequenas quantidades, geralmente combinado com
outros minerais. Existem alguns minerais que permitem a exploração econômica do cobre. São os
seguintes:
\u2022 Alcopirita (Cu2S.Fe2S3), uma mistura de cobre, ferro e enxofre.
\u2022 Calcosita (Cu2S), uma combinação de cobre e enxofre.
Para que o cobre seja obtido, o material bruto extraído da terra precisa passar por processos
complexos para separá-lo dos outros minérios com os quais ele está combinado. Veja as etapas
necessárias:
1 - Trituração e moagem;
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2 - Flotação ou concentração;
3 - Decantação e filtragem;
4 - Obtenção do mate;
5 - Obtenção do cobre blíster;
6 - Refino.
Na primeira etapa, o material passa por um triturador e depois por um moinho de bolas. Isso
faz com que ele seja moído até se transformar em pequenos pedaços, que atingem tamanhos entre
0,05 e 0,5 mm.
Após a trituração, o minério inserido em uma mistura de água com produtos químicos. Isso é
realizado em um tanque especial, cuja base contém uma entrada por onde o ar é soprado. Isso faz
com que as partículas que não possuem cobre sejam encharcadas pela solução líquida. Essas partí-
culas se transformam em \u201cganga\u201d, que é uma espécie de lodo. Esse lodo acaba se depositando no
fundo do tanque. Esse é o princípio que permite que o cobre comece a ser separado, já que o sulfeto
de cobre e o sulfeto de ferro não se misturam na água. Eles acabam se fixando nas bolhas de ar
sopradas, formando uma espuma concentrada na superfície do tanque. Em seguida, a espuma é
facilmente recolhida e desidratada. Essa é a segunda etapa.
Na terceira etapa, o material passa por decantação e filtragem, o que permite obter um
concentrado com 15% a 30% de cobre.
Em seguida, na quarta etapa, esse concentrado é colocado no revérbero, um tipo de forno
com chama direta, junto com fundentes. Nesse momento, parte das impurezas como enxofre,
arsênico e antimônio, é eliminada do concentrado. Os sulfetos de ferro e cobre são transformados
em óxidos. O material obtido nessa etapa contém entre 35 e 55% de concentração de cobre, e que
é chamado de mate.
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Na seqüência, o mate é levado aos conversores para a oxidação, o que servirá para retirar
enxofre e ferro do mate. No conversor, o ferro acaba se oxidando e unindo-se à sílica, formando a
escória, que é eliminada. O enxofre que sobra é eliminado sob a forma de gás. Nessa etapa, o cobre
obtido apresenta uma pureza entre 98% e 99,5% de cobre. Esse material recebe o nome de
blíster, e ainda apresenta algumas impurezas, como antimônio, bismuto, chumbo, níquel, etc, além
de alguns metais nobres, como ouro e prata.
A última etapa é a refinação do blíster, que pode ser feita por dois tipos de processo:
\u2022 refinação térmica: esse processo faz com que o blíster seja fundido. Parte das impurezas
restante é eliminada. O cobre obtido, contém um nível de pureza de 99,9%. É o tipo de cobre mais
utilizado comercialmente. Ele é usado para a fundição de lingotes que serão transformados em
chapas, tarugos, barras, fios, tubos, etc.
\u2022 refinação eletrolítica: esse processo envolve eletrólise. Nesse caso, é preciso descarregar
uma corrente elétrica em uma solução saturada de sulfato de cobre com 15% de ácido sulfúrico. O
cobre impuro é decomposto. Já o cobre puro se deposita em catodos feitos de folhas finas de cobre
puro.
BRONZE
Trata-se da liga mais antiga conhecida pelo homem. Ele contém cobre (Cu) e estanho (Sn). O
bronze tem um alto teor de dureza e oferece boa resistência mecânica e à corrosão. Ele também é
reconhecido como um bom condutor de eletricidade.
As ligas de bronze são elaboradas de acordo com a utilização que se pretende dar ao material
e com as propriedades que se quer aproveitar.
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Nas ligas utilizadas hoje em dia, a proporção do estanho adicionado ao cobre chega a até
12%. O bronze com até 10% de estanho é ideal para ser laminado e estirado, além de oferecer alta
resistência à tração, à fadiga e à corrosão. Esse tipo de liga é útil para a fabricação de engrenagens
destinadas a trabalhos pesados e peças que serão submetidas a níveis elevados de compressão.
Tubos, parafusos, componentes industriais e varetas e eletrodos para soldagem são outras destinações
do bronze.
Existem ligas com 98,7% de cobre e 1,3% de estanho, e que são muito utilizadas. Ele tem
algumas propriedades vantajosas: pode ser unido por meio de solda forte, de solda de prata e solda
por fusão, além de ser facilmente conformado por processos como dobramento, recalcamento,
prensagem e forjamento em matrizes. Esse tipo de cobre é usado na fabricação de contatos elétri-
cos e mangueiras flexíveis.
Além do estanho, o bronze também pode receber pequenas quantidades de outros materi-
ais:
\u2022 Chumbo: facilita a usinagem.
\u2022 Fósforo: oxida a liga e melhora a qualidade das peças que sofrem desgaste por
fricção.
\u2022 Zinco: eleva a resistência ao desgaste.
Hoje existem bronzes especiais que não contêm estanho. São ligas com uma grande resis-
tência mecânica e térmica, além de sofrerem menos corrosão. É o caso do bronze de alumínio, que
é produzido com até 13% de alumínio. Essa liga é usada na laminação a frio de chapas resistentes
à corrosão, na fabricação de recipientes para a indústria química; instalações criogênicas, compo-
nentes de torres de resfriamento; autoclaves de tubos de condensadores, hastes e hélices navais;
evaporadores e trocadores de calor; engrenagens e ferramentas para a conformação de plásticos;
buchas e peças resistentes à corrosão.
Outra liga com alta resistência à corrosão e à fadiga é o bronze ao berilo, que contém até 2%
de berilo. É um material que, após passar por tratamento químico, adquire maior dureza e
condutividade elétrica.Em função da sua elevada resistência mecânica e propriedades antifaiscantes,
essa liga é muito utilizada na fabricação de equipamentos de soldagem e ferramentas elétricas não
faiscantes.