Lista 5 Seleção de materiais e Pr. Fabr. do Aço

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Faculdade Estácio
Curso Engenharia mecânica
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Unidade Curricular: Materiais de Construção Mecânica
Docente: Raphael Rezende e-mail: 
Atividade: Avaliação de aprendizagem					Data: __/__/__
Discente:________________________________Assinatura: __________________________
Questões: 
1ª) Objetivo: Verificar o conhecimento do aluno sobre a utilização de materiais no cotidiano.
Enunciado: Qual o objetivo em se estudar e ampliar o conhecimento sobre os diversos materiais?
Ampliar os conhecimentos dos materiais disponíveis: ESTRUTURA X PROPRIEDADES;
Entender seu comportamento (perante trabalho mecânica e vida útil);
Reconhecer efeitos do meio e condições de serviço (corrosão, composição química);
Fornecer subsídios para a seleção de materiais (equipamentos para ensaios mecânicos).
2ª) Objetivo: Verificar o conhecimento do aluno sobre a utilização de materiais no cotidiano.
Enunciado: Qual seria o ciclo básico de um material? Escolha um e comente a respeito.
 (1) a função – o que o objeto deve fazer; (2) em que ambiente deverá operar; (3) por quanto tempo, e (4) qual o custo da solução encontrada e como este se compara com as expectativas. Por exemplo, determinado ambiente industrial pode incentivar a corrosão sob tensão, o que deve ser levado em conta na análise de tensões e no dimensionamento.
3ª) Objetivo: Verificar o conhecimento do aluno sobre a importância na seleção de um material na fase de projeto e confecção de um novo produto.
Enunciado: Com se defini o melhor material e quais os critérios que devem ser adotados no projeto de um produto?
 Nem sempre existirá o melhor material,em primeiro lugar, pode significar o projeto de novos materiais que possuam combinações únicas de suas propriedades. Sob outro aspecto,o projeto pode envolver a seleção de um novo material que possua uma melhor combinação de características para uma aplicação específica: a escolha de um material não pode ser feita sem levar em consideração os processos de fabricação exigidos (por exemplo, conformação, solda, etc), os quais também dependem das propriedades de uma material que possua melhores propriedades. Para uma dada aplicação do futuro projeto onde a seleção de um material apresente uma propriedade ou uma combinação de propriedade que seja desejável ou ótima, os elementos desse processo de seleção envolvem a decisão dos limites e das restrições do problema e, a partir desses limites, o estabelecimento de critérios que possam ser utilizados na seleção de materiais para a maximização do desempenho destes.
4ª) Objetivo: Verificar o conhecimento do aluno sobre as diferentes propriedades dos materiais.
Enunciado: Dentre as diversas propriedades que os materiais possuem escolha três e comente a respeito sobre a sua aplicação em função de sua propriedade?
Maleabilidade e ductibilidade: maleabilidade é a capacidade de moldar os metais em lâminas finas, por martelar o metal aquecido ou passá-lo por cilindros laminadores; e a ductibilidade é a transformação de fios por fazer o metal passar por furos sob aquecimento. Essas duas propriedades resultam do fato de os átomos dos metais poderem “escorregar” uns sobre os outros. As chapas ou lâminas metálicas são muito usadas na produção de veículos, trens, aviões, navios, geladeiras, embalagens de alumínio, decoração, bandejas, etc. Já os fios são usados na confecção de cabos, arames e fios elétricos.
Resistência à tração: os fios metálicos são muito resistentes às forças que se aplicam sobre eles ao serem puxados ou alongados. Isso ocorre porque a intensidade da ligação metálica é muito elevada e difícil de romper.
Em virtude dessa propriedade, esses metais são aplicados em cabos de aço de elevadores ou de veículos suspensos e em vergalhões de aço colocados dentro de estruturas de concreto armado em pontes e edifícios.
5ª) Objetivo: Verificar o conhecimento do aluno sobre processos de fabricação dos materiais. 
Enunciado:  Quais os processos de fabricação mais aplicados para materiais metálicos, cerâmicos, poliméricos e compósitos?
- Materiais metálicos: A indústria siderúrgica abrange todas as etapas necessárias para, a partir das matérias-primas, produzir-se ferro e aço. O processo clássico e mais usado para a redução do minério de ferro é o do “alto forno”, cujo produto consiste numa liga ferro-carbono de alto teor de carbono, denominado “ferro-gusa”, o qual, ainda no estado líquido, é encaminhado à “aciaria”, onde, em fornos adequados, é transformado em aço. Este é vazado na forma de “lingotes”, os quais, por sua vez, são submetidos à transformação mecânica, por intermédio de laminadores, resultando “blocos”, “tarugos” e “placas”. Enfim, pode-se dizer que os metais constituem o mais importante grupo de materiais de construção e podem ser divididos em dois grupos: - ligas ferrosas; - ligas não ferrosas.
- Cerâmicos : A argila é a matéria-prima mais utilizada, por ter facilidade de obtenção e de conformação. Os produtos à base de argila são divididos em: produtos estruturais à base de argila (tijolos, azulejos, telhas, etc.) e as louças brancas (porcelanas, louças de mesa, vitrificadas e sanitárias, etc.O branco é devido a um cozimento em temperatura elevada. As argilas são compostas de alumina e sílica. O processo de fabricação utiliza a conforma- ção hidroplástica (a mistura com água facilita a moldagem). A técnica usada é a extrusão e fundição por suspensão, que consiste na “mistura” da argila em água e em seguida no seu derramamento dentro do molde poroso, a água é absorvida, restando uma camada sólida sobre a parede. Após esses processos, as peças passam pela secagem e cozimento. A vitrificação é uma reação complexa que ocorre em elevadas temperaturas, formando um vidro líquido que preenche parte do volume dos poros. O tempo e a temperatura determinam o grau de vitrificação.
-Polímeros : Polímero é a combinação de monômeros (menor unidade molecular que constitui partícula elementar da matéria), por um processo chamado “polimerização”, formando uma cadeia. Exemplo de um monômero é o gás etileno C2H4 , e de polímeros são o polietileno e o polipropileno. O processo de polimerização que produz os polímeros a partir dos monômeros consiste de aplicação de calor, pressão, utilização de processos químicos e aditivos, de modo a resultar estruturas em forma de cadeia. Os polímeros são, no comércio, freqüentemente chamados de “resinas”.
- Compósitos: O material composto ou compósito é aquele em que há uma mistura de componentes. O material matriz é o que confere estrutura e também serve para preencher os espaços vazios que ficam entre os materiais do reforço, mantendo-os em suas posições relativas. Essa combinação possibilita obter vantagens e melhorias que nenhum dos componentes poderia fornecer isoladamente. As propriedades mecânicas, eletromagnéticas ou químicas são caracterizadas pelo material reforço. Os componentes podem ter a forma de fibras, lâminas, escamas, partículas e substâncias de enchimento. A fibra de vidro é um exemplo: combina uma resina polimérica com fibras de natureza cerâmicas (vidro).
6ª) Objetivo: Verificar o conhecimento do aluno sobre processos de fabricação dos materiais. 
Enunciado:  Um processo de fabricação qualquer trará como conseqüência para o material ?
a) O processo de fabricação não altera em nada o material.
b) Malefícios com relação as suas propriedades químicas. 
c) Um microestrutura específica com propriedades específicas. 
d) Sempre a presença de defeitos e imperfeições.
e) NDA.
7ª) Objetivo: Verificar o conhecimento do aluno sobre processos de fabricação dos materiais.
Enunciado: Comente de forma sucinta a respeito do processo de produção do aço e a quantidade de etapas quanto ao processo de fabricação.
O processo mais utilizado consiste na produção de ferro fundido no alto-forno e após refinamento, em que o ferro fundidose transforma em aço no conversor de oxigênio.
1- PREPARAÇÃO DA CARGA
A carga é levada por caçambas e introduzida na parte superior do alto-forno e é formanda fundamentalmente por: minério de ferro, carvão coque (queima produzindo o calor necessário ao funcionamento do forno, e produz também o CO que é o principal redutor do minério de ferro), fundente (considerando que as impurezas do minério de ferro são, em geral, sílica (SiO2) e silicatos de difícil fusão, usa-se como fundente o calcário (CaCO3). O produto da reação, o CaSiO3, irá formar a escória, que será retirada na parte inferior do forno.
2- ALTO-FORNO
As impurezas presentes no minério de ferro são removidas com seu
aquecimento -juntamente com carvão mineral e outras substâncias – em altoforno. O alto-forno é um forno especial com revestimento para resistir a altas
temperaturas – a mais de 1200 °C Desse processo de aquecimento resulta o ferro-gusa – usado na produção do aço – e a escória, constituída de impurezas que são removidas (podendo ser usadas na fabricação de cimento).
3- REFINO: FERRO GUSA
Pela parte inferior, são escoados, a cada 4 ou 5 horas, em primeiro lugar a escória (que é utilizada para pavimentação ou fabricação de cimento) e, em segundo lugar o ferro-gusa. O ferro-gusa é aquecido em um forno chamado conversor. A injeção de oxigênio ajuda a eliminar
as impurezas restantes. Outras substâncias são acrescentadas para conferir propriedades. Ao fim do processo é produzido o aço na forma líquida.
4 - LINGOTE
O aço refinado é transportado à unidade de lingotamento contínuo e ali vazado em um distribuidor com diversos veios. Em cada veio, o aço líquido passa por moldes de resfriamento para solidificar-se no formato conveniente para a laminação.
5- LAMINAÇAO
Na laminação o lingote de aço passa por entre dois cilindros que o comprimem para reduzira espessura da peça de modo semelhante ao que ocorre nas máquinas de preparo de massa para pastéis.