Relatorio tecnologia dos materiais

Prévia do material em texto

UNINTER CENTRO UNIVERSITÁRIO INTERNACIONAL
ENGENHARIA DE PRODUÇÃO
Trabalho orientado pelo Professor Marcos Baroncini Proença como parte da avaliação da disciplina de Tecnologia dos materiais.
SELEÇÃO DE MATERIAIS
Tecnologia de Materiais
Felipe Geraldo Coradin
Curitiba - 2018
SUMÁRIO
 
INTRODUÇÃO .........................................................................................3
DESENVOVIMENTO................................................................................4
2.1. MATERIAIS METALICOS.....................................................................4
2.2. MATERIAIS POLIMÉRICOS ................................................................5
2.3. MATERIAIS CERÂMICOS ...................................................................6
3. SELEÇÃO DE MATERIAIS.....................................................................7
3.1. METAL PELO PLÁSTICO................................................................. ...7
3.2. COEFICIENTE FDE DILATAÇÃO E EXPANSÃO TÉRMICA ..............8
3.3. RESISTÊNCIA AO IMPACTO...............................................................9
3.4. DENSIDADE ........................................................................................10
3.5. ETAPAS PARA ANALISE.....................................................................12
4. CONCLUSÃO .........................................................................................13
INTRODUÇÃO
Os materiais estão intimamente ligados à existência e à evolução da espécie humana. Desde o início da civilização, os materiais e a energia são usados com o objetivo de melhorar o nível de vida do ser humano. Dentre os materiais mais comuns, pode-se citar: madeira, cimento, pedra, aço, plástico, vidro, borracha, alumínio, cobre e papel. Existem muitos outros tipos de materiais e, para se notar tal fato, basta observar a constituição dos objetos ao nosso redor.
A produção e transformação de materiais em bens acabados, constitui uma das mais importantes atividades de uma economia moderna. Um produto, para ser manufaturado, requer uma etapa de planejamento de sei processo de produção. Nesta etapa são selecionados diverso materiais, de acordo com custos e, principalmente, com as necessidades técnicas exigidas. A elaboração dessa etapa exige que o responsável pela mesma tenha noção das estruturas internas dos materiais, pois o conhecimento das mesmas, aos níveis submicroscópicos, permite prever o comportamento do material em serviço, bem como possibilita programar e controlar suas propriedades e características.
A engenharia dos materiais está principalmente ligada ao emprego de conceitos fundamentais e empíricos dos materiais, na conversão dos mesmos em produtos finais. 
MATERIAIS METÁLICOS
Os materiais metálicos são substâncias inorgânicas compostas por um ou mais elementos metálicos e podem, também, conter elementos não metálicos. Exemplos de materiais metálicos: aço, cobre, alumínio, níquel e titânio. Elementos não metálicos como carbono, nitrogênio e oxigênio podem estar contidos em materiais metálicos. 
Os metais tem estrutura cristalina, na qual os àtomos estão arranjados de maneira ordenada. Três estruturas cristalinas para os metais:
.Cúbica Simples: CS
.Cúbica de Face Centrada:CFC
.Cúbica de Corpo Centrado:CCC
.Hexagonal Compacta:HC
Fig.1
Eles, em geral, são bons condutores térmicos e elétricos. Quase todos os metais são mecanicamente resistentes, dúcteis e muitos mantém esta resistência mesmo em altas temperaturas. 
MATERIAIS POLIMÉRICOS(PLÁSTICOS)
A maioria dos materiais poliméricos consiste de cadeias moleculares orgânicas (carbono) de longa extensão. Estruturalmente, a maioria destes materiais não é cristalina, porém alguns exibem uma mistura de regiões cristalinas e não-cristalinas. A resistência mecânica e ductilidade dos materiais poliméricos varia enormemente. Devido à natureza da estrutura interna, a maioria dos plásticos conduzem eletricidade e calor de maneira extremamente precária. Isto permite que os mesmos sejam frequentemente utilizados como isolantes, tendo grande importância na confecção de dispositivos e equipamentos eletrônicos. Em geral, os materiais poliméricos tem baixo peso especifico e apresentam temperatura de decomposição relativamente baixa.
Fig 2.
Fig 3.
MATERIAIS CERÂMICOS
Os cerâmicos são materiais inorgânicos constitui-dos por elementos metálicos e não metálicos unidos por meio de ligações químicas. Estes materiais podem ser cristalinos, não cristalinos ou uma mistura de ambos. A maioria dos cerâmicos apresenta alta dureza e elevada resistência mecânica, mesmo em altas temperaturas. Entretanto, tais materiais são, normalmente, bastante frágeis. Uma gama bastante ampla de novos materiais cerâmicos está sendo desenvolvida, tendo como objetivo diversas aplicações, como é o caso de peças para motores de combustão interna. Neste caso, estes materiais têm a vantagem do baixo peso, resistência e dureza elevadas, ótima resistência ao calor e propriedades isolantes.
O fato de ser um bom isolante térmico, bem com ser resistente ao calor, permite que os materiais cerâmicos tenham importante papel na construção de fornos usados na indústria metalúrgica. Uma aplicação recente, que retrata com fidelidade o potencial dos materiais cerâmicos, é uso dos mesmos na construção do ônibus espacial americano. A estrutura deste veículo é de alumínio revestida por milhares de pastilhas cerâmicas. Estas pastilhas dão proteção térmica ao ônibus durante a subida e por ocasião da reentrada do mesmo na atmosfera.
Fig.4
SELEÇÃO DE MATERIAIS
Metal pelo plástico
A evolução dos polímeros de engenharia criou uma nova demanda para muitas empresas: a substituição do metal pelo plástico, o que pode acarretar em várias vantagens, sendo duas delas a redução de custo e a redução de peso final da peça. Entretanto para que a substituição seja precisa, é necessário um estudo desde o início do projeto, por profissionais com experiência em termoplásticos, afim de averiguar precisamente custo beneficio e a efetividade da mudança.
Vantagens da Substituição do Metal por Plástico:
 
- Redução do peso da peça;
- Consolidação de peças (ganhos produtivos em processos de montagem);
- Melhor acabamento;
- Eliminação de operações secundarias( pintura);
- Melhor resistência química a corrosão;
- Redução de custo final;
Coeficiente de Dilatação e Expansão Térmica
FIG.5
Resistência ao Impacto
Fig.6
Densidade
Fig.7
ETAPAS PARA ANÁLISE
Não deve-se apenas o preço da matéria prima, mas sim tudo aquilo que engloba a substituição do metal pelo plástico.
O processo de avaliação de substituição deve considerar o custo total da peça:
- Processamento;
- Mão de Obra;
- Operações Secundárias;
- Maquinário empregado;
 
Analise por elementos finitos(FEA): cálculo de propriedades mecânicas com análise linear e não linear. Influência da temperatura das propriedades mecânicas como por exemplo alongamento sob determinada tensão.
Analise de fluxo: analisar e otimizar os parâmetros de processo de injeção como perfil de temperatura no canhão, pressão, tempo de injeção, localização de linhas de solda, orientações de fibras.
Analise de custo: analise de todas as etapas do processo através da quantificação de custo envolvido em cada fase de produção.
CONCLUSÃODesta forma, podemos concluir que todos os trabalhos desenvolvidos industrialmente, deve-se primeiramente identificar com quais materiais serão realizados tais procedimentos, seguindo de qual finalidade e disposição para todas as peças do projeto.
Ao se projetar um material para determinada aplicação, uma serie de fatores precisa ser considerada. O material deve alcançar as propriedades mecânicas e físicas desejadas, deve permitir o processamento ou a fabricação em um formato específico e deve oferecer uma solução econômica aos problemas do projeto. Também é importante proteger o meio ambiente estimulando, se possível, a reciclagem dos materiais.
No caso citado em meu relatório, a substituição do metal pelo plástico pode ser extremamente viável e trazer vantagens competitivas para quem adota a mudança. Entretanto tudo deve ser feito meticulosamente, sem deixar de avaliar todos os itens citados anteriormente.