8ª aula MCI metais não estruturais

Prévia do material em texto

Profª Msc. Adriana Melo
1
Curso de Engenharia Civil
Disciplina: Materiais de Construção I
4º Período 
Metais não estruturais
INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO,
CIÊNCIA E TECNOLOGIA SERGIPE
Campus Aracaju
1
2
materiais metálicos 
são substâncias inorgânicas que contêm um ou mais elementos metálicos e que também podem conter alguns elementos não-metálicos.
3
Figura: ISAIA (2010)
ligas metálicas 
constituídas pela combinação química 
 dois ou mais elementos metálicos 
 Ex: latão - cobre-zinco
 um ou mais elementos metálicos com um ou mais elementos não-metálicos 
 Ex: aço - aço,liga ferro-carbono
4
Classificação dos materiais metálicos
contêm uma percentagem elevada de ferro em sua composição química, sendo este elemento o seu principal constituinte (aços e ferros fundidos)
não contêm ferro ou contêm o ferro apenas em pequena quantidade (tais como o alumínio, o cobre, o níquel, o chumbo, assim como as suas respectivas ligas)
5
6
as ligas ferrosas 
possuem algumas limitações quando comparadas com as ligas não ferrosas, sendo elas:
Massa específica relativamente alta, 
Baixa condutividade elétrica 
Susceptibilidade à corrosão em alguns ambientes comuns
7
As ligas não ferrosas são classificadas em função do seu elemento químico principal ou de alguma característica específica que compartilham.
Dentre as ligas não ferrosas mais importantes na construção civil estão as de alumínio, cobre e zinco.
O uso de ligas não ferrosas para muitas aplicações se dá em função de uma combinação mais adequada de propriedades.
8
Produção de materiais metálicos não ferrosos
obtenção do alumínio bauxita
 
óxido hidratado (Al2O3.H2O), óxido de ferro, sílica, óxido de titânio e outros compostos em menores quantidades
 deve apresentar no mínimo 30% de alumina (Al2O3)
O processo de obtenção de alumínio primário divide-se em três etapas: mineração, obtenção da alumina e eletrólise da alumina
alumínio
9
Processo eletrolítico (processo Hall-Heroult)
O banho eletrolítico é constituído por criolita (fluoreto de sódio e alumínio). No banho de criolita, coloca-se a alumina em solução.
O cátodo corresponde ao fundo da cuba eletrolítica e ao alumínio que se forma, e o ânodo é constituído de eletrodos de carbono
O alumínio (99,4% a 99,85% de pureza) deposita-se no fundo da cuba e é retirado periodicamente, sendo o silício e o ferro as principais impurezas
Para obter-se alumínio de pureza 99,99%, é necessário uma refinação adicional, o que pode ser feita eletroliticamente, numa cuba semelhante à empregada na redução da alumina
10
11
A reciclagem de sucatas,utensílios domésticos, latas de bebidas, esquadrias, componentes automotivos, entre outros pode produzir alumínio, representando uma economia de recursos naturais e de energia elétrica da ordem de 95% da necessária para produção do alumínio primário.
12
Após a obtenção dos alumínios primário ou secundário, em muitos casos, é necessária a realização de processos de conformação mecânica para a obtenção do produto final.
Em tais processos, a forma de uma peça de metal é mudada por deformação plástica.
A deformação deve ser induzida por uma força ou tensão externa com magnitude suficiente para exceder o limite de escoamento do material.
processos de conformação mecânica: 
laminação,extrusão, estampagem e trefilação
13
14
Laminador duo não reversível
 Laminador duo reversível
Laminador trio
Laminador quádruo
Laminador Sendzimir
Laminador universal
15
16
Produção de materiais metálicos não ferrosos
cobre 
originados em etapas distintas dos processos de extração, fundição e refino
1. Minério de cobre – conteúdo oscila entre 0,7% e 2,5% de cobre.
2. Concentrado de cobre – obtido pela moagem das rochas e mistura com água e reagentes, passando a apresentar entre 30% e 38% de cobre.
3. Cobre fundido – concentrados que,por pirometalurgia, transformam-se em cobre blister (98,5% de cobre)e, posteriormente, no ânodo de cobre (99,7%de cobre).
4. Cobre refinado – anodos e soluções (no caso da lixiviação) refinados por processo de eletrólise, resultando nos cátodos (99,9%de cobre).
Processos básicos de produção de cobre primário
•Processo pirometalúrgico – mais utilizado para os minérios sulfetados.
•Processo hidrometalúrgico – para minérios oxidados de baixo teor de cobre.
17
Em relação ao cobre secundário (cobre reciclado), podem-se citar dois tipos principais de sucata:
• Sucata para refino – sucata industrial de processo, assim como a sucata comprada de terceiros no mercado, necessitando processamento de refino.
• Sucata para uso direto – direcionada aos processos de conformação mecânica, sem necessidade de refino.
18
Produção de materiais metálicos não ferrosos
zinco 
•Minério sulfetado – É uma ocorrência primária de zinco com teores médios de 5% de Zn - lavra subterrânea.
•Minério oxidado – silicato hidratado de zinco e silicato de zinco associadas a carbonato de zinco - depósitos superficiais.
lavra, britagem e moagem, 
processo de flotação – separa o zinco dos outros minerais com 
valor econômico
19
Processos básicos de produção de zinco primário:
pirometalúrgico e o hidrometalúrgico (o mais utilizado)
O zinco também pode ser reciclado principalmente do latão
e do bronze, de peças fundidas e do aço galvanizado
(incluindo tubos, eletrodomésticos e componentes elétricos)
20
Tipos, características e aplicações dos materiais metálicos
Aços carbono comuns
Arames recozidos, telas de gabiões, telas soldadas (para cercamentos e alambrados), chapas lisas ou corrugadas (para
revestimento de pisos e paredes), tubos para encanamentos e seus acessórios, painéis de andaimes, telhas e tapamentos laterais, painéis (arquitetônicos e termo-acústicos), forros, esquadrias e seus acessórios, calhas, rufos, condutores verticais de águas pluviais e eletrocalhas.
21
Podem ser revestidos superficialmente (por exemplo, por zinco, estanho, fósforo e materiais poliméricos orgânicos, como as tintas e vernizes) para uma melhor proteção contra a corrosão.
22
Principais aplicações e usos não estruturais:
Elemento decorativo de fachadas (revestimento de superfícies com chapas com acabamento espelhado, lixado, escovado ou colorido), elemento decorativo de interiores (corrimãos, divisórias, revestimento interno de elevadores, etc.), mobiliário
urbano (sinalização, bancos, abrigos, lixeiras, etc.), caixas d´água, cubas, revestimento de pias, válvulas, metais sanitários, coifas, ralos, etc.
Aços inoxidáveis
23
Ferros fundidos
Principais aplicações e usos não estruturais:
Tampões de pista de rolamento e de calçada (para visitas em redes de água, esgoto, telefonia e elétrica), grelhas para águas pluviais, grades decorativas, tubos para redes de água e seus acessórios (válvulas, conexões, etc.), ralos, caixas de correio, entre outros.
24
Alumínio e suas ligas
Os principais elementos de liga do alumínio incluem cobre, magnésio, silício, manganês e zinco.
Propriedade das ligas de alumínio:
a. Densidade relativamente baixa (cerca de 2,7g/cm3 - metal puro);
b. Alta condutividade elétrica e térmica.
c. Boa resistência à corrosão em alguns ambientes;
d. Baixa temperatura de fusão do metal puro (660oC); 
e. Baixa resistência mecânica na forma de metal puro;
f. Boa ductilidade e boa capacidade de conformação mecânica; 
25
Principais aplicações e usos não estruturais :
• Extrudados – destinados à fabricação de esquadrias (portas e janelas), forros, divisórias, acessórios para banheiros, estruturas pré-fabricadas e elementos decorativos de acabamento;
• Chapas e laminados – destinados à produção de telhas e elementos de fachada;
• Transmissão de energia elétrica e ponteiras de pára-raios;
•Elementos de ligação, revestimentos impermeabilizantes, ferragens de esquadrias, elemento de remates (cantoneiras e tiras) e componente de tintas.
Alumínio e suas ligas
26Esquadrias Alumínio e suas ligas
27
A pintura eletrostática é o processo mais conhecido e utilizado na decoração e proteção do alumínio 
• Nesse processo, inicialmente, é promovido um pré tratamento da superfície (envolvendo etapas de desengraxe,
desoxidação, cromatização e secagem, intercalados com
lavagens).
• A aplicação de tinta eletrostática (líquida ou em pó) é feita
automaticamente por meio de pistolas especiais em cabines
de pintura.
28
Esquadrias Alumínio e suas ligas
29
Cobre e suas ligas
Propriedade das ligas de cobre e suas ligas:
a. Estrutura cristalina cúbica de faces centradas (CFC); 
b. Ponto de fusão de 1085°C;
c. Densidade de 8,93g/cm3;
d. Elevadas condutividades térmica e elétrica (após a prata, o cobre é o melhor condutor de calor e eletricidade);
e. Boa resistência à corrosão em diversos ambientes; 
f. Boa ductilidade, facilidade de conformação mecânica a frio e resistência mecânica mediana.
30
Principais grupos de ligas de cobre capazes de serem
submetidas à conformação mecânica (trabalho mecânico)
Cobre não-ligado – Possui elevada condutividade elétrica e, assim, é usado em larga escala na indústria elétrica
Ligas de cobre-zinco (latões) – Ligas de cobre com adição de zinco entre 5% e 40%
Ligas cobre-estanho (bronzes de estanho) – Ligas de cobre com 1% a 10% de estanho. Estes bronzes têm maior resistência que os latões (especialmente no estado deformado a frio) e melhor resistência à corrosão. 
Cobre e suas ligas
31
Principais aplicações e usos não estruturais
Cobre e suas ligas
Fios e cabos para condução de energia elétrica. O mais comum é o uso do cobre cobre eletrolítico (EMR)
Ligas de cobre (principalmente latões e bronzes):
a. Fabricação de tubulações (para condução de água potável, gás, água quente e água fria) e de suas conexões rosqueáveis e soldáveis;
b. Componentes de sistemas de combate a incêndio (hidrantes,
sprinklers) e de sistemas de aquecimentos;
c. Confecção total ou parcial de ferragens para esquadrias (fechos, puxadores, fechaduras, dobradiças, etc.) e de metais sanitários (válvulas, torneiras e acessórios).
32
Tubos e conexões de cobre
33
34
35
Zinco e suas ligas
Propriedade das ligas de cobre e suas ligas:
a. Estrutura cristalina hexagonal compacta (HC);
b. Ponto de fusão baixo de 420°C;
c. Densidade de 7,14g/cm3;
d. Módulo de elasticidade de cerca de 95.000 Mpa;
e. Condutividade térmica razoável; 
f. Pequena dureza, boa maleabilidade e facilidade de moldagem
e de conformação mecânica;
g. Boa resistência à corrosão quando exposto ao ambiente atmosférico, sendo, contudo, reativo com ácidos (como clorídrico e sulfúrico).
36
O aço galvanizado é um substrato de aço carbono comum que foi revestido por uma fina camada de zinco.
Zinco e suas ligas
Principais elementos de liga– alumínio, cobre e magnésio
Galvanização de produtos siderúrgicos (aço carbono comum):
• Telhas, chapas lisas ou onduladas, arames, telas comuns ou soldadas, tubos para encanamentos e seus acessórios, elementos de ligação (pregos, parafusos e seus complementos e rebites), calhas, rufos, condutores verticais de águas pluviais e eletrocalhas.
37
As ligas à base de zinco são utilizadas principalmente em:
• Componentes fundidos de ferragens para esquadrias 
• Pigmento em tintas (zinco na forma de óxido)
• Componente de outras ligas metálicas, como das ligas de cobre zinco (latões)
38