Ciência dos Materiais NP1 ABR 2010

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UNIP – ALPHAVILLE
15ABR2010 – NP1 – CM – turmas: EA5P06,EA5Q06,EA4P06,EA4Q06,EP5P06,EP5Q06,EP4P06,EP4Q06
Instruções Gerais: ler com atenção a todas as questões; explicar suas hipóteses e considerações quando aplicável; ter atenção nas unidades dimensionais. Prova com consulta somente aos seus apontamentos. 100 minutos.
1a Questão: Uma furadeira/britadeira precisa suportar acelerações da ordem de 15 m/s2, com relação ao esforço transferido para o equipamento durante a sua utilização. Intenciona-se trabalhar sobre uma superfície que possui a dureza de 25 Brinnell (HB 25). Considerando as propriedades mecânicas abaixo, explique a sua escolha do material mais indicado, para a ferramenta “punção”, utilizando argumentos técnicos verificados em aula:
	Material
	Limite Escoamento (MPa)
	Limite Resistência (MPa)
	Tensão Ruptura (MPa)
	E (GPa)
	Along. Max. (%)
	Liga de aço
	450
	550
	400
	207
	35
	Liga de Titanio
	650
	790
	500
	107
	16
	Liga de Alumínio
	255
	400
	300
	70
	40
	Liga de latão
	345
	380
	290
	100
	35
2a Questão: Os dados abaixo foram obtidos de laboratório de testes de materiais, em ensaio à tração, para um corpo de prova com diâmetro de 12,5 mm e comprimento inicial de 500 mm. Determine:
a) O módulo de elasticidade;
b) Limite de resistência à tração;
c) Comprimento final do corpo de prova;
d) A tensão de escoamento;
e) A deformação existente quando retiramos a carga de 89 kN; e
f) A elasticidade total do material
	Ponto
	1
	2
	3
	4
	5
	6
	7
	8
	9
	10
	Força (kN)
	20
	40
	65
	78
	89
	99
	125
	170
	141
	119
	Deform 
	0,002
	0,004
	0,006
	0,0085
	0,010
	0,020
	0,08
	0,019
	0,028
	0,12
3a Questão: Recentemente, a revista Veja (Ed. Abril) reportou fatos relacionados com o naufrágio do navio mercante “Titanic”, que sossobrou após uma colisão com um iceberg. Considerando que no estaleiro a temperatura era da ordem de 15o C e que, durante a viagem, a temperatura variou até –10o C, apresente de forma sucinta como este fator pode ter contribuído para a falha do material. Que tipo de falha material deve ter ocorrido? Considere que naquela época ainda não se empregava a soldagem de forma ostensiva. Ao invés disso, usavam-se rebites (parafusos sem rosca) que eram montados nas chapas por meio de interferência (deformação plástica durante a montagem).
4a Questão: O Alumínio é um metal usado extensivamente nas indústrias mecânicas e eletrotécnica por causa de suas propriedades. Sabemos que sua estrutura cristalina é normalmente é CFC; seu raio atômico 1,43Angstrons; peso atômico 28,98 g/mol. Calcule a sua densidade e compare com valores tabelados. Quais são as razões para as diferenças?
5a Questão: Calcule o coeficiente de difusão do cobre no alumínio para as temperaturas de 50oC e 500oC. Igualmente, calcule o coeficiente de difusão do alumínio no cobre para 500oC. Caso necessário, explique as suas hipóteses e aproximações.
6a Questão: Sabe-se que eixos de carros, de navios e turbinas aeronáuticas são submetidos a carregamentos cíclicos (tração e compressão) nas suas diversas seções transversais. Considerando curvas típicas de fadiga para aço e alumínio, qual é a sua primeira opção na seleção do material? Por quê? Durante o uso, as temperaturas elevam-se por causa do atrito, ainda mais com a queda da lubrificação. Que outro tipo de método de falha está presente? Nessa condição de temperatura elevada, você manteria a sua primeira opção indicada? Por quê?