Ciência e Propriedade dos Materiais (EPR24) Avaliação Final (Discursiva) Individual e sem Consulta

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Disciplina:
	Ciência e Propriedade dos Materiais (EPR24)
	Avaliação:
	Avaliação Final (Discursiva) - Individual e sem Consulta ( peso.:4,00)
	
	
	
	
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	1.
	Um dos processos de fabricação mais comuns na área industrial é a usinagem. Mesmo empresas que não utilizam esse processo especificamente na fabricação de seus produtos, muitas vezes dispõem de um setor de manutenção mecânica, que faz uso de tornos mecânicos para fabricar ou ajustar ferramentas e elementos de máquinas para o processo. Outras empresas optam por terceirizar parcialmente ou totalmente esses processos com empresas especializadas. Contudo, é importante que o profissional da área de Engenharia de Produção tenha conhecimento sobre esse tipo de processo de fabricação, para que possa mediar essa relação com fornecedores internos ou externos, fundamental para a tomada de decisão. Acerca do processo de usinagem, responda:
a) Em que consiste um processo de usinagem? Cite pelo menos três métodos de usinagem.
b) Tipos de ferramentas (insertos), atualmente relativamente comuns nos processos de usinagem, são fabricados em metal duro (Widia). Em que consiste esse material e quais as suas principais características?
	Resposta Esperada:
a) A usinagem é um processo no qual uma ferramenta entra em contato com a peça a ser usinada, gerando cavaco. Métodos típicos de usinagem: torneamento, fresamento, retificação, fresamento, mandrilamento, brunimento, serramento, roscamento, dentre outros.
b) O metal duro é um material compósito metal/cerâmica. A matriz é um metal, mais comumente Cobalto. Nessa matriz ficam dispersas partículas cerâmicas, tais como o carboneto de tungstênio (WC), ou carbonetos de outros metais, tais como Titânio, Nióbio ou Tântalo. A fase metálica absorve os impactos mecânicos da usinagem e ajuda a conduzir o calor gerado pelo atrito com a peça, enquanto a fase cerâmica, de elevada dureza, propicia resistência ao desgaste.
	2.
	Os diagramas de fase apresentam as composições químicas de ligas e a proporção entre as diferentes fases em função da temperatura. No diagrama de fases Fe-C, onde encontram-se as principais composições de aços e ferros fundidos comerciais, há regiões com a presença de uma ou mais fases, no estado sólido e no estado líquido, para diferentes temperaturas. Ao observarmos uma linha vertical no diagrama de fases, partindo de uma temperatura em que haja somente fase líquida, até a temperatura ambiente, é possível entender como as fases da microestrutura final são formadas. No entanto, em condições de processamento industriais, o estado de equilíbrio previsto no diagrama de fases é alterado, formando a denominada estrutura zonada. Explique como ocorre esse efeito na microestrutura e as consequências para as propriedades finais do material.
	Resposta Esperada:
A solidificação em um processo industrial não atende às condições de equilíbrio descritas em um diagrama de fases. Isso ocorre porque as taxas de difusão no estado sólido são bastante inferiores quando comparadas as de um líquido. Na prática, para que houvesse o equilíbrio, seria necessário em um tempo excessivamente longo, dependendo de taxas de resfriamento muito lentas. Essas taxas de resfriamento são economicamente impraticáveis. Como resultado, a composição química dos grãos formados na solidificação não é homogênea, mas varia do centro para as bordas do grão, formando a estrutura zonada. Ligas como Cu-Ni podem apresentar temperaturas de fusão diferentes do presente no diagrama de equilíbrio de fases: as regiões dos contornos de grão fundirão a uma temperatura abaixo do previsto para a liga no diagrama, o que pode gerar um problema técnico na aplicação do produto, visto que a fusão parcial nos contornos de grão pode comprometer a integridade física da peça.
Para resolver esse problema, pode ser tecnicamente conveniente realizar um tratamento térmico na liga solidificada. Esse processo é realizado aquecendo a peça até uma temperatura próxima e abaixo da linha "solidus" da liga, onde ocorrem taxas de difusão maiores, mantendo a peça nessa temperatura para que haja a difusão dos átomos em direção à condição de equilíbrio prevista no diagrama de fases.
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