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1 TECNOLOGIA MECÂNICA 1. DEFINIÇÕES ........................................................................................................ 06 a. Metalurgia .......................................................................................................06 b. Siderurgia .......................................................................................................06 2. INTRODUÇÃO ..................................................................................................... 06 3. CLASSIFICAÇÃO DOS MATERIAIS .............................................................. 06 4. CARACTERÍSTICAS DOS MATERIAIS ......................................................... 06 a. Propriedades Físicas .......................................................................................06 b. Propriedades Químicas ..................................................................................09 5. GRUPOS DOS MATERIAIS .............................................................................. 09 6. METAIS FERROSOS ......................................................................................... 09 a. Aço ....................................................................................................................09 b. Ferro Fundido .................................................................................................09 7. METAIS NÃO FERROSOS ................................................................................. 10 8. O AÇO .................................................................................................................... 10 9. A IMPORTÂNCIA DO CARBONO NO AÇO .................................................. 10 10. INFLUÊNCIA DOS ELEMENTOS DE LIGA NOS AÇOS EM GERAL . 11 a. Níquel ..............................................................................................................11 b. Cromo .............................................................................................................11 c. Alumínio ..........................................................................................................12 d. Vanádio ...........................................................................................................12 e. Silício ...............................................................................................................12 11. PERFIS DO AÇO CARBONO ......................................................................... 13 12. FERROS FUNDIDOS ...................................................................................... 14 a. Ferro Fundido Branco ...................................................................................14 b. Ferro Fundido Maleável ................................................................................15 c. Ferro Fundido Maleável de Núcleo Preto.....................................................15 d. Ferro Fundido Maleável de Núcleo Branco ................................................15 e. Ferro Fundido Cinzento ................................................................................15 f. Ferro Fundido Nodular .................................................................................16 g. Resumo de Propriedades e Aplicações dos Ferros Fundidos .....................16 13. OBTENÇÃO DO FERRO FUNDIDO E DO AÇO ........................................ 17 a. Calcário ...........................................................................................................17 b. Coque ..............................................................................................................17 c. Ferro Gusa .......................................................................................................18 13.1 Como se obtém o Ferro Fundido? ....................................................................18 13.2 Como se obtém o Aço Carbono? ......................................................................19 2 14. CODIFICAÇÃO DOS AÇOS ........................................................................... 20 15. AÇOS E FERROS FUNDIDOS POR CORES (CLASSIFICAÇÃO) .......... 22 16. AÇOS LIGA ....................................................................................................... 22 16.1 Classificação .......................................................................................................23 16.1.1 Sistema de Classificação .................................................................................23 16.2 Composição química ..........................................................................................23 16.3 Aplicações ...........................................................................................................23 17. TIPOS DE AÇO CONFORME APLICAÇÃO ............................................... 23 a. Aços para Construção Mecânica ..................................................................24 b. Aços estruturais e Chapas .............................................................................24 c. Aços para Ferramentas e Matrizes ...............................................................25 d. Aços inoxidáveis .............................................................................................26 d.a. Austeníticos .....................................................................................................26 d.b. Martensíticos ..................................................................................................26 d.c. Austeníticos Ferríticos ...................................................................................26 d.d. Endurecíveis ...................................................................................................27 e. Tubos ...............................................................................................................27 f. Aços para Construção Civil ..........................................................................28 18. INFLUÊNCIA DOS ELEMENTOS QUÍMICOS NO AÇO ........................ 28 19. METAIS NÃO FERROSOS E SUAS LIGAS ................................................. 31 a. Alumínio .........................................................................................................31 b. Bronze .............................................................................................................32 c. Chumbo............................................................................................................33 d. Cobre ...............................................................................................................34 e. Cromo .............................................................................................................35 f. Estanho ............................................................................................................35 g. Latão ...............................................................................................................36 h. Magnésio .........................................................................................................37 i. Níquel ..............................................................................................................38 j. Titânio ..............................................................................................................39 k. Zinco ................................................................................................................40 20. MATERIAIS NÃO METÁLICOS ................................................................... 40 20.1 Cerâmicas ...........................................................................................................40 20.2 Polímeros ............................................................................................................41 20.2.1 Termoplásticos ................................................................................................4220.2.2 Termoestáveis ..................................................................................................42 20.2.3 Elastômeros .....................................................................................................42 3 20.2.4 Estruturas Cristalinas ....................................................................................44 20.3 Materiais Fibrosos e Laminados ......................................................................44 21. PLÁSTICOS ...................................................................................................... 45 21.1 Isopor ..................................................................................................................47 21.2 PVC .....................................................................................................................47 21.3 Teflon ..................................................................................................................47 21.4 Saran ...................................................................................................................48 21.5 Polietileno ...........................................................................................................48 21.6 Nylon ...................................................................................................................49 21.7 Polipropileno ......................................................................................................50 21.8 Usos e Aplicações ...............................................................................................50 21.9 Propriedades dos Plásticos ................................................................................51 22. DUREZA ............................................................................................................ 51 22.1 Escala de Möhs ...................................................................................................51 22.2 Dureza Brinell ....................................................................................................53 22.3 Dureza Rockwell ................................................................................................53 22.4 Dureza Meyer .....................................................................................................54 22.5 Dureza Vickers ...................................................................................................55 22.6 Dureza Knoop ....................................................................................................56 22.7 Dureza Shore ......................................................................................................57 22.8 Dureza Barcol .....................................................................................................57 22.9 Dureza IRHD......................................................................................................58 22.10 Dureza Janka....................................................................................................58 22.11 Equivalência das Principais Escalas de Dureza ............................................59 23. TRATAMENTOS TÉRMICOS ....................................................................... 60 23.1 Têmpera ..............................................................................................................60 23.2 Revenimento .......................................................................................................61 23.3 Recozimento .......................................................................................................62 23.4 Normalização ......................................................................................................62 23.5 Área de ocorrência .............................................................................................63 23.6 Cementação ........................................................................................................63 23.7 Nitretação ...........................................................................................................64 24. PROTEÇÃO DOS METAIS POR REVESTIMENTOS METÁLICOS E NÃO METÁLICOS ...................................................................................................... 64 24.1 Revestimentos Metálicos ...................................................................................65 24.1.1 Polimento .........................................................................................................65 24.1.2 Desengorduramento........................................................................................65 4 24.1.3 Decapagem .......................................................................................................66 24.1.4 Processos Químicos .........................................................................................66 24.1.5 Processo Eletrolítico .......................................................................................66 24.1.6 Metalização das peças (Eletrólise – Galvanização) ......................................66 24.1.7 Imersão em um banho de metal em fusão ....................................................67 24.2 Revestimentos não metálicos.............................................................................68 24.2.1 Revestimentos orgânicos ................................................................................68 25. PROTEÇÃO SUPERFICIAL POR APLICAÇÃO DE TINTAS E VERNIZES .................................................................................................................... 68 25.1 Tipos de Pintura .................................................................................................68 25.1.1 Imersão ............................................................................................................69 25.1.2 Pincel ................................................................................................................69 25.1.3 Rolo ..................................................................................................................70 25.1.4 Pistola ...............................................................................................................70 25.1.5 Elestrotática .....................................................................................................71 25.2 Critérios para reprodução de cores em tintas .................................................72 25.2.1 Padrões de Cores .............................................................................................72 25.2.1.1 Munsell ..........................................................................................................72 25.2.1.2 Tabela de Cores Munsell .............................................................................73 25.2.2.1 Ral .................................................................................................................83 25.2.2.2 Tabela de Cores Ral .....................................................................................84 26. FERRAMENTAS DE CORTE (USINAGEM) ............................................... 85 26.1 Bits e Bedames ....................................................................................................85 26.2 Rebolo .................................................................................................................86 26.3 Brocas Helicoidais ..............................................................................................86 26.4 Brocas de Centro ................................................................................................87 26.5 Escareadores e Rebaixadores ...........................................................................87 26.6 Alargadores ........................................................................................................8826.7 Macho ..................................................................................................................89 26.8 Cossinetes ou tarraxas .......................................................................................89 26.9 Observações sobre roscas ..................................................................................90 26.10 Materiais para Ferramentas de Corte ...........................................................91 26.11 Principais Materiais .........................................................................................91 26.11.1 Aço-Carbono .................................................................................................91 26.11.2 Aço-Rápido ....................................................................................................92 26.11.3 Metal Duro.....................................................................................................92 26.11.4 Diamante Industrial ......................................................................................92 5 26.11.5 Cerâmicas ......................................................................................................93 26.11.6 Nitreto de Boro Cúbico (CBN) ....................................................................93 27. METALURGIA DO PÓ .................................................................................... 94 27.1 Processo...............................................................................................................94 27.2 Sinterização ........................................................................................................94 27.3 Características dos Produtos ............................................................................94 28. MÁQUINAS OPERATRIZES ......................................................................... 95 28.1 Torno Mecânico .................................................................................................95 28.2 Fresadora ............................................................................................................97 28.3 Furadeira ............................................................................................................98 28.4 Aplainadora Mecânica (Plaina) ......................................................................100 28.5 Retificadoras.....................................................................................................100 28.6 Outras máquinas ..............................................................................................101 29. USINAGEM POR ELETROEROSÃO ......................................................... 102 29.1 O que é Eletroerosão........................................................................................102 30. SISTEMAS DE CORTES DE MATERIAIS ................................................ 104 30.1 Serras ................................................................................................................104 30.2 Corte Oxiacetilênico ........................................................................................105 30.3 Corte por Água Pressurizada .........................................................................106 30.4 Corte por Plasma .............................................................................................107 30.5 Corte a Laser ....................................................................................................113 31. PROCESSOS DE SOLDAGEM .................................................................... 117 31.1 Eletrodo Revestido ...........................................................................................117 31.2 Arco Submerso .................................................................................................118 31.3 MIG/MAG ........................................................................................................119 31.4 Arames Tubulares............................................................................................119 31.5 TIG ....................................................................................................................120 Questionários.........................................................................................................122 6 TECNOLOGIA MECÂNICA MATERIAIS E PROCESSOS 7 TECNOLOGIA MECÂNICA 1. DEFINIÇÕES A Tecnologia Mecânica estuda os materiais usados na indústria de fabricação mecânica e os processos de transformação destes em produtos industriais. Subdivide-se em Metalurgia e Siderurgia. a) METALURGIA é a ciência que estuda os processos de extração, formação e utilização dos metais e suas ligas. b) SIDERURGIA é a Metalurgia do ferro e suas ligas, principalmente com o carbono e outros metais. É uma das mais destacadas ciências do ramo da Mecânica. 2. INTRODUÇÃO Quando imaginamos a confecção de um determinado produto, devemos pensar na seleção do material que irá constituir este produto, visto que o mesmo deverá atender às necessidades quanto às solicitações, ao aspecto técnico, como também, à viabilidade econômica de seu emprego. 3. CLASSIFICAÇÃO DOS MATERIAIS Apresentamos a seguir, uma classificação dos materiais cristalinos mais comumente utilizados, tendo cada um sua importância e emprego definido em função de suas características e propriedades. Podemos especificá-los por grupos e emprego a que se destinam, pois todos os materiais possuem características próprias que devemos conhecer para podermos empregá-los mais adequadamente. 4. CARACTERÍSTICAS DOS MATERIAIS a) PROPRIEDADES FÍSICAS Esse grupo de propriedades determina o comportamento do material em todas as circunstâncias do processo de fabricação e de utilização. Nele, você tem as propriedades mecânicas, as propriedades térmicas e as propriedades elétricas. As propriedades mecânicas aparecem quando o material está sujeito a esforços de natureza mecânica. Isso quer dizer que essas propriedades determinam a maior ou menor capacidade que o material tem para transmitir ou resistir aos esforços que lhe são aplicados. Essa capacidade é necessária não só durante o processo de 8 fabricação, mas também durante sua utilização. Do ponto de vista da indústria mecânica, esse conjunto de propriedades é considerado o mais importante para a escolha de uma matéria-prima. Dentre as propriedades desse grupo, a mais importante é a resistência mecânica. Essa propriedade permite que o material seja capaz de resistir à ação de determinados tipos de esforços, como a tração e a compressão. Ela está ligada às forças internas de atração existentes entre as partículas que compõem o material. Quando as ligações covalentes unem um grande número de átomos, como no caso do carbono, a dureza do material é grande. A resistência à tração, por exemplo, é uma propriedade bastante desejável nos cabos de aço de um guindaste. A elasticidade, por outro lado, deve estar presente em materiais para a fabricação de molas de veículos. A elasticidade é a capacidade que o material deve ter de se deformar, quando submetido a um esforço, e de voltar à forma original quando o esforço termina. Quando se fala em elasticidade, o primeiro material a ser lembrado é a borracha, embora alguns tipos de materiais plásticos também tenham essa propriedade. Porém, é preciso lembrar que o aço, por exemplo, quando fabricado para esse fim, também apresenta essa propriedade. É o caso do aço para a fabricação das molas. Um material pode também ter plasticidade. Isso quer dizer que, quando submetido a um esforço, ele é capaz de se deformar e manter essa forma quando o esforço desaparece. Essa propriedade é importante para os processos de fabricação que exigem conformação mecânica, como, por exemplo, na prensagem, para a fabricação de partes da carroceria de veículos,na laminação, para a fabricação de chapas, na extrusão, para a fabricação de tubos. Isso se aplica para materiais, como o aço, o alumínio e o latão. O que varia é o grau de plasticidade de cada um. A plasticidade pode se apresentar no material como maleabilidade e como ductilidade. A dureza é a resistência do material à penetração, à deformação plástica permanente, ao desgaste. Em geral os materiais duros são também frágeis. A fragilidade é também uma propriedade mecânica na qual o material apresenta baixa resistência aos choques. O vidro, por exemplo, é duro e bastante frágil. Se você colocar dois cubos maciços do mesmo tamanho, sendo um de chumbo e um de plástico, em uma balança de dois pratos, será fácil perceber a propriedade sobre a qual vamos falar. Certamente, o prato com o cubo de chumbo descerá muito mais do que o prato com o cubo de plástico. Isso acontece porque o chumbo é mais denso que o plástico. Em outras palavras, cabe mais matéria dentro do mesmo espaço. Essa propriedade se chama densidade. As propriedades térmicas determinam o comportamento dos materiais quando são submetidos a variações de temperatura. Isso acontece tanto no processamento do material quanto na sua utilização. É um dado muito importante, por exemplo, na fabricação de ferramentas de corte. As velocidades de corte elevadas geram aumento de temperatura e, por isso, a ferramenta precisa ser resistente a altas temperaturas. O ponto de fusão é o primeiro de nossa lista. Ele se refere à temperatura em que o material passa do estado sólido para o estado líquido. Dentre os materiais metálicos, o ponto de fusão é uma propriedade muito importante para determinar sua utilização. O alumínio, por exemplo, se funde a 660ºC, enquanto que o cobre se funde a 1.084ºC. O ponto de ebulição é a temperatura em que o material passa do estado 9 líquido para o estado gasoso. O exemplo mais conhecido de ponto de ebulição é o da água que se transforma em vapor a 100ºC. Outra propriedade desse grupo é a dilatação térmica. Essa propriedade faz com que os materiais, em geral, aumentem de tamanho quando a temperatura sobe. Por causa dessa propriedade, as grandes estruturas de concreto como prédios, pontes e viadutos, por exemplo, são construídos com pequenos vãos ou folgas entre as lajes, para que elas possam se acomodar nos dias de muito calor. O espaço que existe entre os trilhos dos trens também tem essa finalidade. Se você segurar uma barra de metal por uma das pontas e colocar a outra ponta no fogo, dentro de certo tempo ela vai ficar tão quente que você não poderá mais segurá-la. Isso acontece por causa da condutividade térmica, que é a capacidade que determinados materiais têm de conduzir calor. Todos os metais são bons condutores de eletricidade, ou seja, a condutividade elétrica é uma das propriedades que os metais têm. Os fios elétricos usados em sua casa são de cobre, um metal que é um excelente condutor de eletricidade. A resistividade, por sua vez, é a resistência que o material oferece à passagem da corrente elétrica. Essa propriedade também está presente nos materiais que são maus condutores de eletricidade. Para que você não leve choque, os mesmos fios elétricos de sua casa são recobertos por material plástico, porque esse material resiste à passagem da corrente elétrica. b) PROPRIEDADES QUÍMICAS As propriedades químicas são as que se manifestam quando o material entra em contato com outros materiais ou com o ambiente. Elas se apresentam sob a forma de presença ou ausência de resistência à corrosão, aos ácidos, às soluções salinas. O alumínio, por exemplo, é um material que, em contato com o ambiente, resiste bem à corrosão. O ferro na mesma condição, por sua vez, enferruja, isto é, não resiste à corrosão. 5. GRUPOS DOS MATERIAIS Ao estudarmos a classe dos Metais, podemos dividi-los em dois grupos distintos: os ferrosos e os não ferrosos. 6. METAIS FERROSOS Desde a sua descoberta, os metais ferrosos tornaram-se de grande importância na construção mecânica. Os metais ferrosos mais importantes são: a) O AÇO, que é um material tenaz, de excelentes propriedades, de fácil trabalho, podendo também ser forjável. b) O FERRO FUNDIDO, material amplamente empregado na construção mecânica e que – mesmo não possuindo a resistência do aço, pode substituí-lo em diversas aplicações, muitas vezes 10 com grande vantagem. Como esses materiais são fáceis de serem trabalhados, com eles é construída a maior parte das máquinas, ferramentas, estruturas, bem como instalações que necessitam de grande resistência. 7. METAIS NÃO FERROSOS São todos os demais metais empregados na construção mecânica. Possuem empregos nos mais diversos campos, pois podem substituir os materiais ferrosos em várias aplicações e nem sempre podem ser substituídos pelos ferrosos. Esses metais são geralmente utilizados na construção de máquinas, instalações, automóveis, etc. 8. O AÇO O aço é uma liga de ferro e carbono. O teor de carbono varia entre 0,05% a 2,06%. O ferro com teor de carbono superior a 2,06% e inferior ou igual a 6,7% é chamado Ferro Fundido, onde o carbono não é totalmente dissolvido e se apresenta na forma de veios de grafite, que são extremamente frágeis. 9. A IMPORTÂNCIA DO CARBONO NO AÇO O carbono é o elemento que faz com que alguns aços sejam mais duros do que os outros. Por esta razão, os aços se classificam segundo o teor de carbono que contenham. Assim temos: TEOR DE CARBONO % TIPO EM RELAÇÃO À DUREZA TEMPERABILIDADE UTILIZAÇÕES 0,05 a 0,15 Extra Macio Não adquire têmpera Chapas – Fios – Parafusos – Tubos estirados – Produtos de Caldeiraria 0,15 a 0,30 Macio Não adquire têmpera Barras laminadas e perfiladas – Peças comuns de mecânica 0,30 a 0,40 Meio Macio Apresenta início de têmpera Peças especiais de máquinas e motores – Ferramentas para 11 a agricultura 0,40 a 0,60 Meio Duro Adquire boa têmpera Peças de grande dureza – Ferramentas de Corte – Molas- Trilhos 0,60 a 1,50 Duro até Extra Duro Adquire têmpera fácil Peças de grande dureza e resistência – Molas – Cabos – Cutelaria 10. INFLUÊNCIA DOS ELEMENTOS DE LIGA NOS AÇOS EM GERAL: Devido às necessidades industriais, a pesquisa e a experiência possibilitaram a descoberta de aços especiais, mediante a adição e a dosagem de certos elementos no aço carbono. Conseguiram-se desta forma, Aços Liga com características tais como a resistência à tração e à corrosão, elasticidade, dureza e outras, bem melhores do que as dos aços ao carbono comuns. Conforme as finalidades desejadas, os elementos adicionados aos aços ao carbono para obtenção de Aços Liga são: o níquel, o cromo, o manganês, o tungstênio, o molibdênio, o vanádio, o silício, o cobalto e o alumínio. a) NÍQUEL: Foi um dos primeiros metais utilizados com sucesso para dar determinadas qualidades ao aço. O níquel aumenta a resistência e a tenacidade do aço, eleva o limite de elasticidade, dá boa ductibilidade e boa resistência à corrosão, eleva a resistência elétrica, resistência à temperatura e temperabilidade. Reduz a dilatação térmica nos aços. O aço-níquel contém de 2% a 5% de níquel e de 0,1% a 0,5% de carbono. Os teores de 12% a 21% de níquel e cerca de 0,10% de carbono produzem Aços Inoxidáveis (Stainless Steel) e apresentam grande dureza e alta resistência. b) CROMO: Também aumenta a resistência, dureza, limite de elasticidade, resistência à corrosão e ao desgaste, eleva a temperatura de têmpera e a resistência à temperatura. O aço contém de 0,5% a 2% de cromo e de 0,1% a 1,5% de carbono. O aço-cromo especial, do tipo inoxidável, contém de 11% a 17% de cromo. Estacao002 Nota 12 c) ALUMÍNIO: Desoxida o aço. No processo de tratamento termoquímico, chamado nitretação, combina-se com o nitrogênio, favorecendoa formação de uma camada superficial duríssima. d) VANÁDIO: Melhora nos aços a resistência à tração sem perda de ductibilidade e elevam os limites de elasticidade, de fadiga, dureza, tenacidade e resistência à temperatura. Os aços-cromo- vanádio contém geralmente de 0,5% a 1,5% de cromo; de 0,15% a 0,30% de vanádio e de 0,13% a 1,10% de carbono. e) SILÍCIO: Eleva a elasticidade, a resistência mecânica, temperabilidade, a dureza a quente, resistência à corrosão e a separação do grafite no ferro fundido. Reduz a soldabilidade. Os aços-silício contém de 1% a 2% de silício e de 0,1% a 0,4% de carbono. O silício tem como característica suprimir o magnetismo residual. 13 11. PERFIS DO AÇO CARBONO Nos aços-carbono, não só a qualidade está normalizada, mas também os diversos perfis ou formas. Estes perfis podem ser: › Barras › Chapas › Tubos 14 › Perfilados redondos, quadrados, sextavados, etc. › Fios e arames 12. FERROS FUNDIDOS (Fofos – FerrO FundidO) a) O FERRO FUNDIDO BRANCO é formado no processo desolidificação, quando não ocorre a formação da grafita e todo o carbono fica na forma de carboneto de ferro (ou cementita), daí sua cor clara. Para que isso aconteça, tanto os teores de carbono, quanto os de silício devem ser baixos e a velocidade de resfriamento deve ser maior. Nos ferros fundidos brancos ligados, elementos como o cromo, o molibdênio e o vanádio funcionam como estabilizadores dos carbonetos, aumentando a dureza. Por causa da elevada dureza, os ferros fundidos brancos são frágeis, embora tenham uma grande resistência à compressão, ao desgaste e à abrasão, mesmo em temperaturas elevadas. Portanto, este tipo de material ferroso é empregado em equipamentos de manuseio de terra, mineração e moagem, rodas de vagões e revestimento de moinhos. 15 b) O FERRO FUNDIDO MALEÁVEL é um material que reúne as vantagens do aço e as do ferro fundido cinzento. Assim ele tem, ao mesmo tempo, alta resistência mecânica e alta fluidez no estado líquido, o que permite a produção de peças complexas e finas. O ferro fundido maleável é produzido a partir do ferro fundido branco submetido a um tratamento térmico por várias horas, o que torna as peças fabricadas com esse material, mais resistente ao choque e às deformações. Dependendo das condições do tratamento térmico, o ferro pode apresentar núcleo preto ou branco. c) O FERRO FUNDIDO MALEÁVEL DE NÚCLEO PRETO (ou americano) passa por tratamento térmico de atmosfera neutra, em que a cementita se decompõe em ferro e carbono e no qual o carbono forma uma grafita compacta, diferente da forma laminada dos ferros fundidos cinzentos. Ele é usado para fabricação de molas, caixas de direção, cubos de rodas, bielas, conexões para tubulações hidráulicas e industriais. d) O FERRO FUNDIDO MALEÁVEL DE NÚCLEO BRANCO passa por um tratamento térmico em atmosfera oxidante, no qual o carbono é removido por descarbonetação, não havendo formação de grafita. Por causa disso, ele adquire características semelhantes às de um aço de baixo carbono e pode ser soldado, sendo um material indicado para a fabricação de barras de torção, corpos de mancais, flanges para tubos de escapamentos. e) O FERRO FUNDIDO CINZENTO apresenta boa usinabilidade e grande capacidade de amortecer vibrações. Por isto, são 16 empregados na indústria automobilística, na fabricação de máquinas, blocos, cabeçotes de motores, embreagens e outros. f) O FERRO FUNDIDO NODULAR apresenta partículas arredondadas de grafita. Isto é obtido com adição de elementos como o magnésio, na massa metálica ainda líquida. Com o auxílio de tratamentos térmicos adequados, esse material pode apresentar propriedades mecânicas como a ductibilidade, a tenacidade, a usinabilidade e as resistências mecânicas e à corrosão até melhores do que as de alguns aços-carbono. Devido a isto (e ao menor custo de processamento), está substituindo alguns tipos de aço e o ferro fundido maleável na maioria de suas aplicações. Mancais, virabrequins, cubos de roda, caixas de diferencial, peças de sistema de transmissão de automóveis, caminhões e tratores são produtos fabricados com ferro fundido nodular. g) RESUMO DE PROPRIEDADES E APLICAÇÕES DOS Fofos. TIPO DE FERRO FUNDIDO PROPRIEDADES APLICAÇÕES Ferro Fundido Cinzento Boa usinabilidade. Capacidade de amortecer vibrações. Blocos e cabeçotes de motor, carcaças e platôs de embreagem, discos e tambores de freio, suportes, bases e barramentos de máquinas industriais. Ferro Fundido Branco Dureza e fragilidade. Elevada resistência à compressão. Equipamentos de manuseio de terra, mineração e moagem, rodas de vagões, revestimentos 17 Resistência ao desgaste e à abrasão. de moinhos. Ferro Fundido Maleável (preto ou branco) Alta resistência mecânica e alta fluidez no estado líquido. Resistência ao choque e às deformações. Suportes de molas, caixas de direção, cubos de roda, conexões para tubulações hidráulicas e industriais, suportes de barras de flanges para tubos de escapamento. Ferro Fundido Nodular Ductibilidade, tenacidade, usinabilidade. Resistência mecânica e à corrosão Mancais, virabrequins, caixas de diferencial, carcaças de transmissão, caixas satélites para automóveis, caminhões e tratores. 13. OBTENÇÃO DO FERRO FUNDIDO E DO AÇO. De todos os materiais apresentados, à disposição da indústria, certamente o ferro fundido e o aço são os mais utilizados. Pode não parecer, mas ambos tem origem em um minério: o minério de ferro, que é simplesmente uma rocha que contém uma alta concentração de ferro. A principal destas rochas é conhecida como hematita (Fe2O3). O primeiro passo é retirá-lo das minas, normalmente a céu aberto. O minério de ferro brasileiro é um dos melhores do mundo, por contar com baixos índices de enxofre e fósforo, que são as impurezas de mais difícil remoção. Uma vez retirado, o minério de ferro é levado para uma usina siderúrgica, lá é sinterizado com coque e calcário e levado ao alto forno. Nesta junção de elementos, cada um tem sua função: a) Calcário: escorificar a sílica e a alumina e parte do enxofre (pode ser substituído pela dolomita). b) Coque: elevar a temperatura da fusão, quando em contato com o ar injetado e principalmente, combinar com o metal ferro (Fe) desprendido no alto forno, formando a base para o ferro fundido e o aço, o Ferro Gusa. 18 c) O ferro gusa é o produto da primeira fusão do minério de ferro (somente) e é composto basicamente por ferro e carbono (que veio do coque) em teores de 6 a 7% e extremamente fácil de quebrar. 13.1) COMO SE OBTÉM O FERRO FUNDIDO O ferro fundido é obtido no forno cubilot, que é alimentado pela parte superior com ferro gusa, silício, manganês e coque, com injeção de ar na parte inferior, provocando a combustão do coque, saindo os gases pela parte superior, enquanto que na parte inferior são separados o ferro fundido líquido da escória formada pelo calcário e impurezas restantes no gusa, enquanto que o percentual de carbono no ferro passa a ser de 2 a 4,5%. 19 Como o forno cubilot não é muito preciso, para a produção de ferros fundidos de alta qualidade, são usados fornos elétricos ou fornos cubilot em conjunto com os fornos elétricos. O ferro fundido é uma liga ternária. Isto quer dizer que é uma combinação entre ferro, carbono (2% a 4,5%) e silício (1% a 3%). Dentro da indústria, uma das principais qualidades do ferro fundido é a de poder assumir formas diversas. Existe ainda o ferro fundido ligado, ao qual outros elementos de liga são acrescentados para dar alguma propriedade especial à liga básica. Dependendo da quantidade de cada elemento e da maneira como o material é resfriado ou tratado termicamente, o ferro fundido será cinzento,branco maleável ou nodular. O que determina a classificação em cinzento ou branco é a aparência da fratura do material depois que ele resfriou. 13.2) Como se obtém o aço-carbono? 20 O aço é uma liga de Ferro-Carbono, produzido nas siderúrgicas por diferentes processos, na maioria das vezes pelo refino do gusa. Comercialmente todo aço produzido pode ser dividido em 2 grupos: Aços Não Ligados, que são aqueles que não possuem nenhum elementos de liga. São basicamente compostos de ferro, além de Manganês (Mn), Silício (Si), Fósforo (P) e Enxofre (S) e principalmente o Carbono (C), que conforme o seu teor percentual irá aumentar ou diminuir a resistência do aço. Aços Ligados, onde o acréscimo de elementos de liga específicos como Cromo (Cr), Níquel (Ni), Molibdênio (Mo), Tungstênio (W), Vanádio (V), entre outros, conferem ao aço, conforme a sua aplicação, diversas propriedades sejam elas de resistência, elasticidade, temperabilidade, resistência a corrosão, tenacidade, dureza, etc. Portanto, a estrutura e as propriedades dos aços dependem do teor de carbono ou da presença ou não de elementos de liga. 14. CODIFICAÇÃO DOS AÇOS Existem várias entidades que estabelecem normas para codificação de aços de acordo com o teor de carbono e dos elementos de liga. Na tabela a seguir, alguns códigos da SAE (Society of Automotive Engineers) adotados também pela ABNT (Associação Brasileira De Normas Técnicas). Os dois últimos algarismos (xx) indicam o teor de carbono em 0,01%. Exemplo: um aço SAE 1020 tem 0,20 % de carbono Código SAE Descrição ou principais elementos de liga 10xx Aços-carbono de uso geral 11xx Aços de fácil usinagem, com enxofre. 21 13xx Manganês (1,75%) 15xx Manganês (1,00%) 23xx Níquel (3,50%) 25xx Níquel (5,00%) 31xx Níquel (1,25%), cromo (0,65%) 33xx Níquel (3,50%), cromo (1,55%) 40xx Molibdênio (0,25%) 41xx Cromo (0,50 ou 0,95%), molibdênio (0,12 ou 0,20%). 43xx Níquel (1,80%), cromo (0,50 ou 0,80%), molibdênio (0,25%). 46xx Níquel (1,55 ou 1,80%), molibdênio (0,20 ou 0,25%). 47xx Níquel (1,05%), cromo (0,45%), molibdênio (0,25%). 48xx Níquel (3,50%), molibdênio (0,25%) 50xx Cromo (0,28% ou 0,40%) 51xx Cromo (0,80, 0,90, 0,95, 1,00 ou 1,05%) 61xx Cromo (0,80 ou 0,95%), vanádio (0,10 ou 0,15%). 86xx Níquel (0,55%), cromo (0,50 ou 0,65%), molibdênio (0,20%). 87xx Níquel (0,55%), cromo (0,50%), molibdênio (0,25%). 92xx Manganês (0,85%), silício (2,00%) 93xx Níquel (3,25%), cromo (1,20%), molibdênio (0,12%). 22 15. AÇOS E FERRO FUNDIDO POR CORES (CLASSIFICAÇÃO) 16. AÇOS LIGA Os Aços-liga contêm quantidades específicas de elementos diferentes daqueles normalmente utilizados nos aços comuns. Estas quantidades são determinadas com o objetivo de promover mudanças nas propriedades físicas e mecânicas do produto, permitindo ao material desempenhar funções específicas. De acordo com a ABNT (Associação Brasileira de Normas Técnicas), os aços-liga são aços que possuem outros elementos, não se considerando como tais os elementos adicionados para melhorar sua usinabilidade. A soma de todos esses elementos, inclusive carbono, silício, manganês, fósforo e enxofre não pode ultrapassar 6%. No caso de elementos como silício, manganês e alumínio, sempre presentes nos aços carbono, os aços são considerados ligados quando seus teores ultrapassarem 0,6%, 1,65% e 0,1%, respectivamente. Os aços-liga costumam ser designados de acordo com o elemento predominante. Por exemplo: aço-níquel, aço- cromo, aço-cromo-vanádio. A introdução de outros elementos se dá quando é desejado alcançar efeitos específicos dos aços. São eles: aumentar a dureza e a resistência mecânica; conferir resistência uniforme através de toda a secção em peças de grandes dimensões; diminuir o peso. De modo a reduzir a inércia de uma parte em movimento ou reduzir a carga-morta em um veículo ou em uma estrutura; conferir resistência à 23 corrosão; aumentar a resistência ao calor; aumentar a resistência ao desgaste; aumentar a capacidade de corte e melhorar as propriedades elétricas e magnéticas. 16.1) CLASSIFICAÇÃO Os aços-liga seguem as mesmas classificações do aço-carbono, ou seja, são divididos em Grau, Tipo e Classe. Os sistemas de designação também são os mesmos, destacando-se o SAE, AISI, ASTM e UNS. 16.1.1) SISTEMA DE CLASSIFICAÇÃO A designação SAE-AISI considera como aço-liga aqueles que ultrapassam os limites de 1,65% de Manganês, 0,60% de Silício ou 0,60% de Cobre. Além disso, são considerados aços-liga todo e qualquer aço que possua quantidades mínimas especificadas de Alumínio, Boro, Cromo (até 3,99%), Cobalto, Nióbio, Molibdênio, Níquel, Titânio, Tungstênio, Vanádio, Zircônio ou qualquer outro elemento de liga adicionado com o intuito de melhorar as propriedades mecânicas e a tenacidade, após a realização de tratamentos térmicos. 16.2) COMPOSIÇÃO QUÍMICA Aço baixa liga: Aço em que a soma dos teores dos elementos de liga não ultrapassa 5%. Aço média liga: Aço em que a soma dos teores dos elementos de liga está entre 5% e 12%. Aço alta liga: Aço em que a soma dos teores dos elementos de liga é no mínimo 12%. Aço baixa liga de alta resistência: Aço com teor de carbono inferior a 0,25%, com teor total de elementos de liga inferior a 2,0%. Neste grupo de aço, os elementos mais comuns são o Nióbio, o Vanádio e o Titânio. 16.3) APLICAÇÕES Os aços-liga, por apresentarem propriedades distintas e vastas, possuem diversas aplicações. Podem ser encontrados em praticamente todos os segmentos industriais, desde a construção civil até a construção naval, passando pela indústria petrolífera, automobilística e aeronáutica. 17. TIPOS DE AÇO CONFORME A APLICAÇÃO Diversas aplicações podem ser descritas e divididas nas principais classes abaixo: A – AÇOS PARA CONSTRUÇÃO MECÂNICA B – AÇOS ESTRUTURAIS E CHAPAS 24 C – AÇOS PARA FERRAMENTAS E MATRIZES D – AÇOS INOXIDÁVEIS E – TUBOS F – AÇOS PARA CONSTRUÇÃO CIVIL ALGUMAS APLICAÇÕES DOS AÇOS A – AÇOS PARA CONSTRUÇÃO MECÂNICA Os aços para construção mecânica possuem uma aplicação especificamente voltada para as indústrias mecânicas em geral. Indústrias de usinagem, de parafusos, de molas, forjarias, indústria naval, petrolífera, mineração, implementos agrícolas, e todas aquelas que produzem, por exemplo, peças como eixos, engrenagens, peças automotivas , peças para máquinas em geral, ferramentas, ou seja, indústrias que servem de apoio para atenderem outras maiores que adquirem os mais variados tipos de peças usinadas sejam para compor produtos de suas linhas de produção ou para manutenção de suas próprias máquinas. Basicamente, esses aços são divididos em 2 classes: • Aços ao Carbono, aqueles sem acréscimo de elementos de liga • Aços Ligados que possuem uma variedade bem grande de tipos de ligas diferentes conforme a aplicação ao qual se deseja. Os aços ligados ainda podem ser subdivididos em aços para beneficiamento, aços para cementação, aços de usinagem fácil, etc. B – AÇOS ESTRUTURAIS E CHAPAS São aços geralmente sem elementos de liga que combinam boa resistência mecânica, soldabilidade, e baixo custo e possuem uma extensa aplicação em todos os campos da engenharia como estruturas em geral, pontes, prédios, indústria ferroviária, indústria naval, indústria automobilística, serralheria, etc. Os principais produtos fabricados nesta linha são chapas finas, chapas grossas, 25 cantoneiras, barras chatas, perfis “U” , perfis “I” , perfis “T”, barras redondas, quadradas, etc. C – AÇOS PARA FERRAMENTAS E MATRIZES São aços utilizados na confecção de ferramentas em geral, devendo sempre apresentar propriedades mecânicas e metalográficas bem adequadas. Uma ferramentade corte ( trabalho a frio ), por exemplo, deverá ter uma resistência ao desgaste grande. Uma matriz de forjamento ( trabalho a quente ) deverá possuir uma grande resistência mecânica e a corrosão a altas temperaturas. Uma ferramenta para britadeira deverá resistir ao choque. Por necessitar dessas diversas propriedades específicas, os aços para ferramentas exigem maiores cuidados em sua fabricação, desde a sua fundição, sua transformação mecânica até o tratamento térmico final considerando-se sempre os tipos de condições de serviços a que se destinam. Quanto as suas aplicações eles são divididos principalmente em: • Aços para trabalho a frio e aços resistentes ao choque; • Aços para trabalho a quente, aços rápidos, que são os conhecidos aços utilizados em ferramentas para usinagem, e por isso, com elevada resistência a abrasão. Quanto a composição química esses aços podem ser denominados como de baixa, média ou alta liga. Os tratamentos térmicos, como foi dito anteriormente, são de importância fundamental para obtenção das propriedades adequadas nas ferramentas e matrizes. 26 D – AÇOS INOXIDÁVEIS São todos os aços que contém pelo menos 11% de Cromo em sua liga e que tem como sua principal qualidade a resistência a corrosão. A proteção contra a corrosão se dá por causa de uma película protetora ( camada passiva ) que se cria espontaneamente sobre a superfície do aço. Uma combinação instantânea do cromo com o oxigênio do ar permite a formação desta camada bem fina, estável e não porosa bloqueando assim a ação da corrosão atmosférica e de diversos meios agressivos. Os aços inoxidáveis podem ser classificados em quatro grupos: d.a) AUSTENÍTICOS - que compreendem basicamente as ligas de Ferro, Cromo, Níquel e Carbono ( ≤ 0,08% ) e não são endurecíveis; d.b) MARTENSÍTICOS (ou endurecíveis) - ligas basicamente nas faixas de 0,10 a 0,95% de C e 12 a 16% de Cr, reúnem boa resistência mecânica e a corrosão após o tratamento térmico, não contendo níquel em sua liga. d.c) AUSTENÍTICOS FERRÍTICOS ou Duplex - são considerados também não endurecíveis possuindo elevada resistência a corrosão de produtos químicos. São utilizados geralmente na indústria petroquímica. 27 d.d) ENDURECÍVEIS por precipitação – combinam elevada resistência mecânica e a corrosão com grande estabilidade dimensional e são utilizados em peças para aeronaves, equipamentos de campos de petróleo, molas, instrumentos cirúrgicos, etc. Um vasto campo de aplicações pode ser descrito para os aços inoxidáveis, nos mais variados setores da economia. Por possuírem principalmente facilidades na limpeza e na manutenção, além de diversos tipos de acabamentos superficiais suas aplicações mais típicas são decorações e “ornamentações” utensílios de domésticos ( pias, cozinhas industriais, talheres ) equipamentos para indústria química, petrolífera, naval, indústria de alimentos, transportes, fins estruturais, fornos, indústria automotiva e demais peças que trabalham em meios corrosivos e que necessitam de uma maior durabilidade do que os fabricados em aço comum. As formas encontradas mais comuns são chapas, bobinas, tubos, barras, tiras, arames. E – TUBOS Os tubos de aço tem uma importância muito grande na indústria e na construção por possuírem um grande campo de aplicações: condução de água, líquidos, ar comprimido, indústria química e petrolífera, indústria mecânica, estruturas, eletrodutos e outros inúmeros empregos. Quanto a sua fabricação podem ser divididos em dois tipos básicos: Tubos sem Costura – produzidos por conformação a quente a partir de tarugos de aço por processos de mandrilagem ou extrusão e Tubos com Costura – obtidos a partir de tiras de aço que são dobradas (perfiladas) na forma cilíndrica por meio de uma matriz e em seguida soldadas as extremidades em todo o seu comprimento até se constituir um tubo. Alguns tipos ainda passam por outros processos de conformação como a trefilação que irá conferir aos tubos mais precisão dimensional e resistência mecânica ou processos para proteção dos tubos contra a corrosão como a galvanização. F – AÇOS PARA CONSTRUÇÃO CIVIL 28 Vulgarmente conhecidos como ferros de construção, são aqueles utilizados em obras para armaduras de concreto podendo ser nervurados ou corrugados, ou lisos. Conforme a sua resistência são classificados basicamente nos tipos CA-25, CA-50 e CA-60. Além dos vergalhões, podemos destacar as telas soldadas para construção de lajes e pré-moldados de concreto, telas para tubos de concreto e os arames, empregados principalmente nas amarrações de armaduras para concreto armado, e como matéria prima para fabricação de pregos. 18. INFLUÊNCIA DOS ELEMENTOS QUÍMICOS NO AÇO Al - Alumínio Alumínio – ponto de fusão 650º C. É um poderoso desoxidante dos aços. Combina com o nitrogênio, reduzindo sua suscetibilidade do aço ao envelhecimento pela deformação. Em pequenas adições, impede o crescimento dos grãos dos aços. Endurece a ferrita. B - Boro Boro - ponto de fusão 2040º C. Aumenta a profundidade da camada temperada e a dureza do núcleo nos aços temperados. Nos aços inoxidáveis austeníticos, aumenta o limite elástico, diminuindo a resistência à corrosão. C - Carbono Carbono - ponto de fusão 3737º C. É o principal elemento de liga no aço. Por definição, “Aço é a liga ferro-carbono, contendo geralmente entre 0,008 até 2,0% do peso em carbono.” O carbono encontra-se combinado com o ferro, formando a cementita, cuja fórmula é Fe3C. Enquanto que o ferro puro é bem maleável, a cementita é bem dura. Portanto, pode-se dizer que a principal propriedade conferida ao aço pelo carbono é a dureza. Aumenta, também, o limite de resistência à tração e a temperabilidade, mas diminui a tenacidade e soldabilidade. 29 Co - Cobalto Cobalto - ponto de fusão 1492º C. Aumenta a resistência ao revenimento, a condutividade térmica e aumenta consideravelmente o magnetismo residual, aumentando também o limite de resistência à tração a quente. Não é elemento formador de carbonetos. Cr - Cromo Cromo - ponto de fusão 1920º C. Elemento que favorece a formação de carbonetos em um aço. Por conseguinte, aumenta a dureza e a resistência à tração do aço. Aumenta, também, a temperabilidade e em grandes quantidades a resistência à corrosão, mas diminui um pouco a tenacidade e bastante a soldabilidade. Em média, o limite de resistência à tração aumenta 8 a 10 kg/mm2 com a adição de 1% de Cr, mas a resistência ao impacto diminui. Cu - Cobre Cobre - ponto de fusão 1084º C. Melhora os limites de resistência à tração e o limite de escoamento dos aços, mas diminui as propriedades de elasticidade. Em pequenas quantidades, torna o aço resistente à ferrugem. H - Hidrogênio Hidrogênio - ponto de fusão -262º C. Elemento indesejável, porque fragiliza o aço, diminui a elasticidade sem aumentar o limite de escoamento ou o limite de resistência à tração. Pode causar o defeito chamado “flocos”. Mb - Molibdênio Molibdênio - ponto de fusão 2610º C. Aumenta a resistência a quente e, em presença do níquel e do cromo, aumenta o limite de resistência à tração e o limite de escoamento. O molibdênio dificulta o forjamento, melhora a temperabilidade, a resistência à fadiga e propriedades magnéticas. Exerce notável influência nas propriedades da solda. É elemento formador de carbonetos. Em ações rápidas, aumenta a tenacidade, mantendo as propriedades de dureza a quente e retenção de corte. Nos aços rápidos substitui o tungstênio para a formação de carbonetos, na proporção de1% de molibdênio para 2% de tungstênio. Mn - Manganês Manganês - ponto de fusão 1244º C. Aumenta a temperabilidade, a soldabilidade e o limitede resistência à tração, como diminuição insignificante na tenacidade. O manganês combina-se em primeiro lugar com o enxofre, para formar o sulfeto respectivo (MnS), o excedente liga-se em parte com o carbono, dando o respectivo carboneto (Mn3C), composto análogo à cementita (Fe3C), à qual se associa, e , em parte, se difunde na ferrita. A cementita contém teores variáveis de Mn3C. Em grandes quantidades e em presença de carbono aumenta muito a resistência à abrasão. O manganês é poderoso desoxidante. 30 N - Nitrogênio Nitrogênio - ponto de fusão -210º C. Prejudicial ao aço de baixa liga porque diminui a tenacidade, além de causar corrosão intergranular. Em aços inoxidáveis austeníticos, o nitrogênio estabiliza a estrutura, aumenta a dureza e o limite de escoamento. Nb - Nióbio Nióbio - É um elemento muito interessante, quando se deseja elevada resistência mecânica e boa soldabilidade; teores baixíssimos deste elemento permitem aumentar o limite de resistência e limite de escoamento. Promove o refino de grão. É um componente quase que obrigatório nos aços de alta resistência e baixa liga: além de não prejudicar a soldabilidade, permite a redução dos teores de carbono e de manganês, melhorando, portanto, a soldabilidade e a tenacidade. Ni - Níquel Níquel - Ponto de fusão 1453º C. Confere ao aço maior penetração de têmpera, pois diminui consideravelmente a velocidade crítica de resfriamento. O níquel, quando ligado ao cromo, aumenta a tenacidade do aço beneficiado. Em grandes teores, junto ao cromo, torna o aço resistente à corrosão e ao calor. Influi diretamente para que o grão se torne mais fino. Não é elemento formador de carbonetos. P - Fósforo Fósforo - Ponto de fusão 44º C. É uma impureza indesejável, nocivo à qualidade do aço porque acentua a tendência à segregação. Porém, é encontrado em todos os aços, como consequência de contaminação da matéria-prima. Aços de qualidade têm sempre especificações quanto as porcentagens máximas admitidas de fósforo, que é em torno de 0,05%. Pb - Chumbo Chumbo - Ponto de fusão 327º C. Quando adicionado em teores de 0,15% a 0,50% em função de sua distribuição fina e homogênea no aço, resulta na formação de cavacos finos e curtos, melhorando a usinabilidade sem afetar as propriedades mecânicas. S - Enxofre Enxofre - Ponto de fusão 118º C. Existe em todos os aços como impureza, sendo permitidos teores de até 0,05%. Os aços resulfurados admitem altos teores de enxofre e manganês que, combinados na forma de sulfeto de manganês (um composto plástico), facilita a usinagem. Se - Selênio 31 Selênio - ponto de fusão 217º C. É usado da mesma forma que o enxofre para melhorar a usinabilidade dos aços, tendo a vantagem de apresentar resultados mais eficazes, além de diminuir menos a resistência à corrosão em aços inoxidáveis. Si - Silício Silício - ponto de fusão 1410º C. Eleva os limites de escoamento de resistência dos aços. Prejudica o alongamento, a tenacidade, a condutividade térmica e a usinabilidade. Reduz a formação de carbonetos porque, de certa forma, auxilia a decomposição de cementita em ferrita. Praticamente é impossível ter-se um aço isento de silício, já que, além de se achar presente no minério de ferro, encontra-se também nos materiais refratários dos fornos, de onde é absorvido quando do processo de fusão. Um aço pode ser considerado aço ao silício somente quando o teor deste elemento for superior a 0,40%. Os aços ao silício apresentam boa capacidade de têmpera, por ter reduzida velocidade crítica de resfriamento. Ti - Titânio Titânio - Ponto de fusão 1812º C. Adicionado em pequenas quantidades tem a função de refinar o grão. Em certos aços inoxidáveis austeníticos, o titânio é adicionado em relações bem definidas com o carbono para estabilizar o aço contra a formação de carbonetos de cromo no contorno de grão. V - Vanádio Vanádio - Ponto de fusão 1730º C. Pequenas adições de vanádio aumentam a dureza a quente e diminuem o tamanho do grão. Em aço rápido o vanádio melhora a retenção do corte, aumenta o limite de resistência à tração e o limite de escoamento. Do ponto de vista de formação de carbonetos, substitui o molibdênio na proporção de 1% de vanádio para 2% de molibdênio e o tungstênio da proporção de 1% vanádio para 4% de tungstênio. W - Tungstênio Tungstênio - Ponto de fusão 3380º C. Aumenta o limite de resistência à tração, a resistência à abrasão e a dureza a quente, mas reduz a condutividade térmica do aço. Usado em aço rápido, o tungstênio melhora a retenção do corte. É elemento formador de carbonetos. 19. METAIS NÃO FERROSOS E SUAS LIGAS. a) Alumínio Tem como matéria-prima a bauxita, mineral com cerca de 60% de óxido de alumínio (Al2O3). Na produção, o óxido de alumínio é separado quimicamente e disposto em cubas onde ocorre a redução ao alumínio por eletrólise. A metalurgia do alumínio é consumidora intensiva de energia elétrica. 32 • Condutividade elétrica: embora de menor que a do cobre (cerca de 62%), é compensada pela menor massa específica. Para o mesmo peso, um cabo de alumínio pode conduzir cerca do dobro da eletricidade que um de cobre conduz. • Condutividade térmica: é alta, cerca de 3 vezes a do aço. Por isso, é usado em dissipadores e calor e em utensílios de cozinha (para esta última aplicação, também contribui o fato de não ser tóxico). • Massa específica: o alumínio é um dos mais leves metais comercialmente disponíveis. A massa específica é cerca de 1/3 da do aço e do cobre. O resultado é uma elevada relação resistência mecânica/peso, o que faz do alumínio o metal padrão para estruturas de aviões. • Resistência à corrosão: no contato com o ar, é logo formada uma fina camada de óxido que impede a corrosão. Razoavelmente resistente a ácidos e pouco resistente a álcalis. A boa resistência à corrosão atmosférica é motivo para importantes aplicações na construção civil (telhas, perfis, etc.). • Resistência mecânica: no estado puro, não é das maiores. Mas pode ser incrementada com a adição de alguns elementos de liga. É adequado para baixas temperaturas, não se torna quebradiço. • Reflexão: a superfície polida é boa refletora, da radiação infravermelha até a ultravioleta. Por isso, usado em luminárias, proteções térmicas e similares. Elementos de liga mais comuns são cobre, zinco, magnésio, silício, manganês e lítio. Pequenas quantidades de ferro estão sempre presentes e ainda pode receber pequenas proporções de cromo, titânio, zircônio, chumbo, bismuto ou níquel. O alumínio pode ser facilmente fundido e trabalhado a frio (laminação, extrusão, prensagem, etc.) para fabricar tubos, arames, chapas, perfilados, etc. A facilidade de usinagem depende da composição. No estado puro apresenta mais dificuldades devido à consistência muito macia dos cavacos. Alguns tratamentos térmicos são possíveis, dependendo da composição da liga. A soldagem é possível com o uso de substâncias que removem a camada de óxido. Acabamentos superficiais mais comuns são pintura e anodização. b) Bronze Originalmente o termo bronze era empregado para ligas de cobre e estanho, este último como principal elemento. Na atualidade, bronze é nome genérico para ligas de cobre cujos principais elementos não são níquel nem zinco. Uma das principais propriedades é a elevada resistência ao desgaste por fricção, o que faz do bronze um material amplamente usado em mancais de deslizamento. Bronzes podem ser agrupados em famílias de acordo com o processo de produção e a composição. Alguns exemplos na tabela abaixo. Trabalhados Fundidos » Bronzes de fósforo (Cu, Sn, P). » Bronzes de chumbo e fósforo (Cu, Sn, Pb, P). » Bronzes de estanho (Cu, Sn). » Bronzes de estanho e chumbo (Cu, Sn, Pb). 33 » Bronzesde alumínio (Cu, Al). » Bronzes de silício (Cu, Si). » Bronzes de estanho e níquel (Cu, Sn, Ni). » Bronzes de alumínio (Cu, Al). A tabela abaixo dá características básicas de alguns tipos de bronze. Oportunamente, novos tipos poderão ser adicionados. Ref. Composição (1) Estado σu (2) MPa HB (3) Comentários NT Cu 2Sn <0,3P Trabalhado 310 78 Boa ductilidade, trabalhável a frio, resistente à corrosão. Parafusos, molas, tubos, rebites, contatos elétricos. NT Cu 4Sn <0,4P Trabalhado 380 92 Boa ductilidade, trabalhável a frio, resistente à corrosão. Parafusos, molas, tubos, rebites, contatos elétricos. NT Cu 6Sn <0,4P Trabalhado 450 118 Resistente à corrosão e ao desgaste. Membranas, peças para bombas, soldas, telas de peneiras, eletrodos, etc. NT Cu 8Sn <0,4P Trabalhado 490 130 Resistente à corrosão, boas características de deslizamento. Telas, molas, membranas, peças para serviços pesados. NT Cu 10Sn <0,5Zn <1Pb <0,4P <1Ni Fundido 280 75 Resistente ao desgaste e à corrosão da água do mar. Boa tenacidade. (1) Os números antes dos símbolos químicos indicam percentuais. Para o cobre é subentendido o restante. (2) Tensão máxima antes da ruptura. São valores médios de fontes diversas. (3) Dureza Brinell em kgf/mm². São valores médios de fontes diversas. c) Chumbo Chumbo é um metal que apresenta uma combinação de propriedades que o torna adequado para importantes aplicações. Algumas dessas propriedades são: • Elevada massa específica (cerca de 11,34 kg/dm³). • Baixo ponto de fusão (327 °C) e baixa dureza. É bastante maleável. • É quimicamente estável, resistindo à corrosão de diversos meios. Mas o elemento é tóxico, ecologicamente danoso e, por isso, algumas aplicações foram reduzidas ou banidas. Por exemplo, não é mais usado em tubos para água, em soldas de baixo ponto de fusão, em aditivos para gasolina.Tintas à base de chumbo estão em declínio. 34 Entretanto, alguns usos continuam pela impossibilidade ou inviabilidade de substituição: • Baterias para automóveis e outros fins (o principal uso, cerca de 71% da produção mundial). • Pigmentos e outros compostos (12%). • Laminados diversos para, por exemplo, proteções contra radiações (raios- X e gama), peças decorativas e outros (7%). • Munições (6%). • Revestimentos de cabos (3%). • Ligas diversas (1%). A produção de chumbo é distribuída entre dezenas de nações. A maioria dos países adota programas de prevenção e controle da contaminação por chumbo, reciclagem e recuperação de áreas contaminadas no passado. d) Cobre Principais matérias-primas são o sulfeto de cobre e ferro (CuFeS2) e o sulfeto de cobre (Cu2S). O enxofre é removido por calcinação e o cobre obtido é transformado em cobre metalúrgico por meio de fornos ou cobre eletrolítico por eletrólise. Provavelmente, cobre foi o primeiro metal que o homem extraiu da natureza, o que deu início à Idade do Bronze. Cobre é um dos metais mais versáteis. A combinação de propriedades mecânicas, elétricas, térmicas e químicas entre outras dá ao metal uma extensa gama de aplicações, seja na forma pura, seja em ligas como bronze, latão e outras. Os pontos a seguir destacam algumas características. • Condutividade elétrica: inferior apenas à da prata. Por isso, cobre é o material padrão para condutores elétricos. Entretanto, em linhas de transmissão de alta potência, o alumínio pode ser economicamente mais vantajoso porque, apesar da menor condutividade, tem massa específica também menor, com um resultado líquido a favor. Mas a menor resistência mecânica do alumínio demanda uso de algum meio de reforço como fios de aço. • Resistência à corrosão: tem boa resistência à água doce, água do mar, soluções salinas em geral, solos, soluções cáusticas e ácidos orgânicos. É atacado por ácidos orgânicos, soluções contendo íons de amônia, halogênios, sulfetos. De forma genérica, pode-se dizer que a resistência à corrosão é boa e, por isso, usado em tubulações para água quente, vapor, circuitos de refrigeração sem amônia, radiadores, condensadores, etc. • Algumas outras propriedades: é facilmente soldável, não magnético, boa resistência à ação biológica, alta condutividade térmica, pode ser usinado e trabalhado a quente ou a frio para a produção de tubos, fios, chapas, etc. No estado puro, cobre pode ter tensão máxima (antes da ruptura) da ordem de 200 MPa (sem deformação a frio ou com recozimento leve) até 420 MPa ou mais (deformado a frio, como arames estirados). Cobre para uso geral (elétrico, doméstico, automotivo, peças diversas, etc.), fornecido em forma de barras, chapas, tarugos e outros, tem composição 99,9% Cu min, resistência á tração ≈ 280 MPa, dureza Vickers 95-105. Cobre para tubos 35 (refrigeração, construção civil e similares) tem em geral 99,85% Cu min, estado recozido, resistência à tração ≈ 220 MPa, dureza Vickers 45-60. Ligas de cobre: as principais são bronze e latão, objetos de tópicos à parte. De modo simplificado pode-se resumir os efeitos dos elementos de liga adicionados ao cobre conforme tabela abaixo. Propriedade Ag Al As Cd Cr Fe Mn Ni P Pb S Si Sn Te Zn Zr Cor • • • Resistência à corrosão • • • • • • • Resistência ao desgaste • • • • • Resistência mecânica • • • • • • • • • • Trabalhabilidade • • • • e) Cromo Não é encontrado puro na natureza. O principal minério é a cromita (FeCr2O3), do qual é obtido por redução. Tem boa resistência à corrosão e baixa ductilidade. No estado puro, não é usado para fins estruturais. Quando depositado sobre uma superfície metálica polida, o resultado é uma superfície bastante lisa, que não atrai, por capilaridade, água ou óleo. Principais aplicações: • Elemento de liga para ferro, níquel e cobalto. A adição de cromo aumenta a dureza e a resistência à corrosão. É componente fundamental para aços inoxidáveis. Também em aços resistentes ao calor, aços de alta resistência, ligas para resistências elétricas. • Revestimentos superficiais decorativos ou resistentes à corrosão ou ao desgaste. • Pigmentos, processamento de couros, catalisador, etc. f) Estanho Apresenta características parecidas com as do chumbo, mas o ponto de fusão é ainda mais baixo (232 °C) e a massa específica também (7,3 kg/dm 3 ). Segue relação de algumas aplicações com percentuais estimados de participação no consumo total. • Soldas (32%): nos últimos anos, a demanda tem sido incrementada pela substituição do chumbo (maior teor de estanho). • Revestimentos (27%): na indústria de alimentos, embalagens (latas) de aço revestidas com estanho dividem mercado com as de alumínio. Em alguns casos, as de aço são preferidas devido à maior resistência mecânica. • Outros usos (21%): conservantes para madeiras, pesticidas, etc. • Ligas (14%): em especial com o cobre para formar bronzes. Exemplo: estanho ligado com cobre, chumbo e antimônio, produz um metal antifricção, 36 usado em mancais de deslizamento (também conhecido como metal patente ou metal branco). • Fabricação de PVC (6%): usado como estabilizante. g) Latão É o nome de ligas de cobre e zinco com pelo menos 50% de cobre, podendo conter pequenas proporções de outros elementos. Há basicamente dois tipos: o tipo alfa, que contém menos de 34-37% de zinco. É bastante dúctil e pode ser trabalhado a frio. Do contrário, é chamado tipo alfa-beta ou beta, que é mais duro, menos dúctil, apresenta menores resistência à corrosão e condutividade elétrica. Nos itens a seguir, efeitos de alguns elementos que podem ser adicionados ao latão. » Alumínio: proporções usuais variam de 0,5 a 1%. Aumenta a dureza e a resistência à tração, com algum prejuízo para a ductilidade. Algumas ligas usam teores mais altos, até6%, para obter elevada resistência à corrosão marítima. » Arsênio: proporções de 0,03 a 0,25% reduzem a corrosão do zinco da liga. » Chumbo: quando necessário, usado em proporções de 1,5 a 4,5%. Não é solúvel na liga e se distribui em finas partículas que atuam como "quebradores de cavacos" nas operações de usinagem. Isso proporciona maior velocidade de corte e menor desgaste de ferramenta. » Ferro: pequenos teores, até 0,5%, aumentam a resistência à tração. Proporções maiores dificultam a usinagem e aumentam o desgaste de ferramentas. » Estanho: são comuns proporções de até 1%. Aumenta ligeiramente a resistência à tração e melhora a resistência à corrosão marítima. » Manganês: teores de 0,5 a 2,5%, normalmente em conjunto com ferro, melhoram a resistência à tração e a dureza, com pequena redução de ductilidade. » Níquel: proporções de 1 a 2% ajudam a resistência à tração sem prejuízo para a ductilidade. A tabela abaixo dá alguns tipos comerciais. Tipo Designação comercial Composição principal Alfa C22000 - Latão comercial 90% Cu - 10% Zn " C23000 - Latão vermelho 85% Cu - 15% Zn " C24000 - Latão baixa liga 80% Cu - 20% Zn " C26000 - Latão para munição 70% Cu - 30% Zn Beta C27000 - Latão amarelo 65% Cu - 35% Zn " C28000 - Metal Muntz 60% Cu - 40% Zn 37 Deszincificação: é um processo corrosivo que ocorre em latões e também em outras ligas de zinco. É uma corrosão seletiva, na qual o metal mais anódico (o zinco) é removido pelo meio corrosivo, restando o cobre e produtos da corrosão. O resultado é uma estrutura porosa e frágil, que permite a entrada de líquidos e gases. Ocorre em geral com o contato prolongado de água com oxigênio e dióxido de carbono. Pode ser minimizada com o uso de ligas de baixos teores de zinco e/ou adição de inibidores como arsênio ou antimônio. Corrosão sobtensão: pode ocorrer devido à ação simultânea de tensões residuais e meios corrosivos como amônia e seus compostos. Ligas com menos de 15% de zinco são mais resistentes a esse tipo de corrosão. Tensões resultantes de trabalhos a frio podem ser reduzidas com recozimento. Temperaturas e tempos usuais são: C22000: 1 hora a 205ºC C26000: 1 hora a 260ºC C28000: 0,5 hora a 190ºC Comercialmente latões são disponíveis em várias formas e trabalhados por uma variedade de meios (fundidos, forjados, laminados, extrudados, usinados, etc.). Algumas aplicações: • Válvulas para altas pressões são comumente fabricadas com latão de alta resistência (conforme já mencionado, com adição de pequenas quantidades de alumínio, ferro ou manganês). Também em sedes e conexões de válvulas e bombas (com adição de um pouco de arsênio e tratamento térmico). • Peças decorativas: com 10 a 20% de zinco, o aspecto é bastante parecido com o ouro e, por isso, usado em arquitetura e outros objetos. • Peças marítimas (com adição de alumínio) como hélices de barcos e outras. Condensadores, radiadores de automóveis, metais sanitários, munições, etc. h) Magnésio É um dos metais mais leves, com massa específica de 1,74 kg/dm 3 , inferior à do alumínio. Entretanto, a resistência mecânica é relativamente baixa e é comum o uso na forma de ligas com outros metais como alumínio, manganês, zinco. Elas têm aplicações especiais, nas quais o baixo peso e alta precisão dimensional são importantes. 38 A resistência à corrosão não é das melhores devido ao elevado potencial eletronegativo. Muitas vezes há necessidade de revestimentos anticorrosivos. Peças podem ser usinadas, mas com cuidados especiais porque os cavacos incendeiam-se facilmente. Grosso modo pode-se dizer que a metade da produção de magnésio é usada em ligas com alumínio. Há outras aplicações importantes, como dessulfurização de aços, produção de ferros fundidos, reagentes químicos, etc. i) Níquel A principal característica é a elevada resistência à corrosão. Isto faz do níquel um metal adequado para indústrias químicas e de alimentos. Bastante usado como revestimento anticorrosivo de outros metais, por meio de galvanoplastia. Pode ser facilmente deformado a frio e soldado. Uma importante aplicação é como material de resistências elétricas, neste caso em forma de liga com cobre e manganês ou outros metais. i.a) Ligas de níquel: Em geral, a presença de níquel em ligas proporciona ou melhora características como: resistência à corrosão, resistência em altas temperaturas, propriedades magnéticas e expansão térmica. Nos parágrafos seguintes, alguns tipos mais importantes. i.b) Aços inoxidáveis: Geralmente contêm de 8 a 10% de níquel e um outro percentual de cromo. Um tipo comum é o 304, que contém 8% de níquel e 18% de cromo. É usado, por exemplo, em talheres e utensílios de cozinha. Outro tipo comum é o 316, que tem os mesmos teores de Ni e Cr do 304, mas com adição de 3% de molibdênio. Apresenta melhor resistência à corrosão. E muitos outros tipos para variadas aplicações. i.c) Ligas de níquel e cobre: São muitas vezes chamadas por nomes comerciais como Monel. Um tipo comum tem 63% (min) de níquel, 28 a 34% de cobre, 2% (máx.) de manganês e 2,5% (máx.) de ferro. São usadas em refinarias de petróleo e em aplicações marítimas, onde uma longa vida útil das partes é importante. Usadas também em trocadores de calor para água do mar, em razão da boa condutividade térmica aliada à resistência à corrosão. i.d) Ligas de níquel e cromo: São também conhecidas em seus nomes comerciais (Hastelloy, Inconel e outros). São usadas onde a resistência ao calor e/ou à corrosão são determinantes (pás e outras partes de turbinas a gás, por exemplo). 39 i.e) Ligas de baixa expansão térmica: Uma liga com 48% de níquel o restante de ferro apresenta um baixo coeficiente de expansão térmica, que pouco varia com a temperatura (8,3 a 9,3 10 - 6 1/ºC de 20 a 400ºC). São usadas, por exemplo, em molas de precisão e em uniões seladas vidro-metal. i.f) Ligas magnéticas: São caracterizadas pela elevada permeabilidade magnética, importante para minimizar o consumo de energia elétrica na produção de campos magnéticos de alta intensidade. Um nome comercial comum é Permalloy, que contém 70 a 80% de níquel, pequenas proporções de molibdênio e/ou cobre e o restante de ferro. Outro tipo comum contém cerca de 45% de níquel, 30% de ferro e 25% de cobalto. A permeabilidade magnética pouco varia com o fluxo magnético e, por isso, usada em dispositivos elétricos nos quais a variação da permeabilidade produz distorção (filtros, por exemplo). j) Titânio O metal apresenta uma favorável combinação de elevada resistência mecânica e térmica, baixa massa específica e alta resistência à corrosão. É usado em aplicações críticas, onde todas ou algumas dessas propriedades são necessárias. A principal contrapartida é o alto custo. Alguns exemplos de aplicação do titânio e suas ligas: construção aeroespacial, turbinas a gás (partes fixas e móveis), reatores nucleares, próteses médicas e implantes dentários, processos químicos e de alimentos, trocadores de calor para refino de petróleo, etc. A massa específica é cerca de 4500 kg/m 3 e a resistência à ruptura varia de aproximadamente 480 MPa para alguns tipos comercialmente puros até cerca de 1100 MPa para algumas ligas estruturais ou mesmo 1700 MPa para algumas ligas especiais. j.a) Ligas tipo α: nome dado ao titânio comercialmente puro, podendo ter pequena proporção da variedade beta, dependendo da concentração de impurezas que estabilizam β, como o ferro. Não aceitam tratamento térmico, mas a adição de cobre permite o tratamento de envelhecimento. j.b) Ligas tipo α-β: alguns elementos de liga (exemplos: ferro, cromo, molibdênio, vanádio) atuam como estabilizadores da variedade β e a adição dos mesmos produz ligas de média para alta resistência (600 a 1250 MPa). Podem ser tratadas mecânicae termicamente, resultando em ligas com propriedades adequadas para diversas aplicações. j.c) Ligas tipo β: contém proporções de elementos estabilizadores de β para formar ligas com apenas essa variedade. O trabalho a frio é mais fácil em relação às anteriores, podem receber tratamento térmico para elevadas resistências e a resistência à corrosão é melhor que a do metal comercialmente puro. Alguns exemplos de ligas de acordo com a resistência mecânica. • Baixa (500 MPa): metal comercialmente puro. 40 • Média (500-900 MPa): Ti 2,5%Cu. • Média-alta (900-1000 MPa): Ti 6%Al 2%Sn 4%Zr 2%Mo. • Alta (1000-1200 MPa): Ti 6%Al 6%V 2.5%Sn. • Muito alta (>1200 MPa): Ti 10%V 2%Fe 3%Al. k) Zinco Baixo ponto de fusão, baixa resistência mecânica, boa resistência à corrosão atmosférica, facilidade de trabalho a frio são suas principais propriedades. Usado em coberturas para telhados, como revestimento anticorrosivo (galvanização), como componente de várias ligas, etc. 20. MATERIAIS NÃO METÁLICOS 20.1) CERÂMICAS Cerâmica é o nome genérico que se dá a materiais preparados, sob altas temperaturas, a partir de compostos inorgânicos como silicatos e óxidos metálicos. Nesse conceito, materiais como vidro e cimento podem ser incluídos, mas às vezes são considerados grupos à parte pela sua importância prática. Em geral, as estruturas são complexas e, em vários casos, são usadas misturas de diferentes compostos. Exemplo de uma composição típica para vidro: 70-74% de sílica (SiO2), 12-16% de óxido de sódio (Na2O), 5-11% de óxido de cálcio (CaO), 1-3% de óxido de magnésio (MgO) e 1-3% de óxido de alumínio (Al2O3). Materiais cerâmicos são extensivamente usados em construção civil (tijolos, telhas, etc.) e em utensílios domésticos. No aspecto técnico da Engenharia, pode-se citar algumas propriedades que são determinantes para o uso dos mesmos: • Dureza alta: rebolos para retíficas, ferramentas de carboneto de tungstênio. 41 • Elétricas e eletrônicas: isolantes para linhas de transmissão, substratos para semicondutores, etc. • Estabilidade dimensional e baixa expansão térmica: paletas de turbinas. • Ponto de fusão elevado: revestimentos de fornos e similares. • Porosidade: alguns materiais cerâmicos são particularmente adequados para diversos tipos de filtros. Isso é apenas uma pequena amostra. Na realidade, a evolução dos materiais cerâmicos tem sido considerável e há diversas outras propriedades e aplicações que fogem do escopo deste tópico. 20.2) POLÍMEROS Plásticos e borrachas são designações comuns para materiais deste grupo. Polímeros são obtidos a partir de moléculas simples de compostos orgânicos (monômeros) que se agrupam em longas cadeias. Exemplo: na parte esquerda da Figura 01, há uma molécula do monômero etileno (C2H4). Na parte direita, o agrupamento dessas moléculas forma o polietileno. Na prática, o número de repetições da molécula do monômero no polímero é elevado, podendo chegar a dezenas de milhares. Geometricamente, as cadeias dos polímeros e suas ligações podem formar estruturas paralelas, emaranhadas, entrelaçadas. Isso depende da composição e do processo de fabricação. 42 Fig. 01 Em geral, os polímeros são classificados em três grupos principais: 20.2.1) TERMOPLÁSTICOS: as cadeias não são entrelaçadas e o aquecimento reduz as forças de coesão. Isso significa que podem ser reaquecidos e novamente moldados. Exemplos: poliamida (nylon), poliestireno, polietileno. 20.2.2) TERMOESTÁVEIS ou termorrígidos: alterações químicas ocorrem durante o processo de moldagem, que provocam ligações entrelaçadas entre cadeias, formando estruturas rígidas. Não são amolecidos por reaquecimento. Exemplos: baquelita, epóxi. 20.2.3) ELASTÔMEROS são (em geral) termoestáveis que apresentam elevado grau de elasticidade. As cadeias de moléculas são emaranhadas, com tendência ao alinhamento se submetidas à tração, mas retornando à forma original se liberadas. 43 As cadeias dos polímeros podem conter mais de um tipo de monômero. São os chamados copolímeros. Fisicamente, os monômeros podem se distribuir de forma aleatória ou alternada na cadeia. Também podem formar blocos como se fossem polímeros distintos ligados entre si e outros arranjos. Um sólido cristalino tem sua estrutura atômica regular e ordenada, ao contrário do amorfo, que tem seus átomos distribuídos de forma aleatória. Em consequência, a fusão de um material cristalino ocorre a uma temperatura bem definida e a de um amorfo, em uma faixa de temperatura. A maioria dos polímeros tem uma estrutura semicristalina, ou seja, é formada por cristais e partes amorfas. Portanto, o comportamento da fusão de um polímero depende do seu grau de cristalização. A maior parte dos polímeros são macios e flexíveis em temperatura ambiente. Se resfriados abaixo de determinada temperatura, tornam-se duros e quebradiços como vidro. Essa é denominada temperatura de transição vítrea (Tg). Alguns polímeros, entretanto, apresentam rigidez e dureza em temperatura ambiente. Polímeros são, na linguagem do dia-a-dia, chamados de plásticos (ou borrachas no caso de elastômeros) devido à ampla faixa de deformação plástica que a maioria apresenta. Mas isso não é válido para todos. Há uma variedade de propriedades mecânicas entre os diversos tipos. Em relação aos materiais tradicionais como metais, cerâmicas e madeiras, os polímeros são mais adequados para muitas aplicações. É claro que os motivos dependem de cada caso, mas alguns podem ser citados: menor custo, resistência química, baixa massa específica, aspecto e acabamento superficial, etc. 44 20.2.4) ESTRUTURAS CRISTALINAS Conforme já mencionado, a distribuição geométrica dos átomos de um sólido cristalino é regular e ordenada. Na realidade, essa distribuição é uma repetição de arranjos ou células iguais. Supõe-se, por exemplo, que o material está no estado líquido e é resfriado até a solidificação. Nesse processo, células individuais agrupam-se de forma alinhada em uma estrutura tridimensional para formar cristais. O crescimento de vários cristais no mesmo meio pode eventualmente formar grãos com limites bem definidos. Fig. 01 Há vários tipos de arranjos cristalinos, mas aqui são dados apenas os mais comuns para os metais segundo Figura 01: (a) estrutura cúbica de face centrada. (b) estrutura hexagonal fechada. (c) estrutura cúbica de corpo centrado. Num mesmo cristal, todas as células se alinham na mesma orientação. Em (d) da mesma figura, exemplo em corte da disposição de células de uma estrutura hexagonal. 20.3) Materiais fibrosos e laminados Este grupo abrange aqueles formados por dois ou mais materiais diferentes, sem reações químicas ou misturas entre eles. As propriedades resultantes são em geral decorrentes da interação mecânica na estrutura formada. 45 Um exemplo comum: o concreto é obtido através da ação da água sobre um aglutinante (cimento) misturado com agregados como pedra e areia. A resistência à compressão é boa, mas é pouco resistente à tração e, por consequência, à flexão. A adição de barras ou arames de aço (ferragens) proporciona a necessária resistência à tração e à flexão do conjunto, permitindo o uso nos mais diversos elementos estruturais de construções (colunas, vigas, lajes, etc.). É denominado concreto armado e as fibras são as ferragens. A madeira é exemplo de um material fibroso natural. Fibras de vidro e de carbono são resistentes e flexíveis. Na forma de malhas embebidas com polímeros (em geral termoestáveis), produzem estruturas leves e resistentes, aplicáveis onde esses aspectos são fundamentais, como construção aeronáutica e outros. Laminados também têm importantes usos. Exemplo: asfibras da madeira são alinhadas na mesma direção. Assim, as propriedades mecânicas variam com a direção. Compensados são formados por placas de madeira coladas com direções de fibras perpendiculares entre placas adjacentes. O resultado é um conjunto com mais uniformidade de resistência mecânica. 21. PLÁSTICOS O plástico serve de matéria prima para a fabricação de diversos produtos, para uso doméstico ou industrial. Em química e tecnologia, os plásticos são materiais orgânicos poliméricos sintéticos, de constituição macromolecular, dotada de grande maleabilidade (que apresentam a propriedade de adaptar-se em distintas formas), facilmente transformável mediante o emprego de calor e pressão, e que serve de matéria-prima para a fabricação dos mais variados objetos: vasos, sacola, toalhas, embalagens, cortinas, bijuterias, carrocerias, roupas e sapatos. A matéria-prima dos plásticos geralmente é o petróleo. Este é formado por uma complexa mistura de compostos. Pelo fato de estes compostos possuírem diferentes temperaturas de ebulição, é possível separá-los através de um processo conhecido como destilação ou craqueamento. A fração nafta é fornecida para as centrais químicas e petrodoicas, onde passa por uma série de processos, dando origem aos principais monômeros, como, por exemplo, a creolina. http://pt.wikipedia.org/wiki/Qu%C3%ADmica http://pt.wikipedia.org/wiki/Tecnologia http://pt.wikipedia.org/wiki/Mat%C3%A9ria_org%C3%A2nica http://pt.wikipedia.org/wiki/Mat%C3%A9ria_org%C3%A2nica http://pt.wikipedia.org/wiki/Pol%C3%ADmero http://pt.wikipedia.org/wiki/S%C3%ADntese http://pt.wikipedia.org/wiki/Macromol%C3%A9culas http://pt.wikipedia.org/wiki/Maleabilidade http://pt.wikipedia.org/wiki/Calor http://pt.wikipedia.org/wiki/Press%C3%A3o http://pt.wikipedia.org/wiki/Mat%C3%A9ria-prima http://pt.wikipedia.org/wiki/Vaso_(objeto) http://pt.wikipedia.org/wiki/Sacola http://pt.wikipedia.org/wiki/Toalha http://pt.wikipedia.org/wiki/Embalagens http://pt.wikipedia.org/wiki/Cortina http://pt.wikipedia.org/wiki/Bijuteria http://pt.wikipedia.org/wiki/Carroceria http://pt.wikipedia.org/wiki/Roupa http://pt.wikipedia.org/wiki/Roupa http://pt.wikipedia.org/wiki/Sapato http://pt.wikipedia.org/wiki/Petr%C3%B3leo 46 São divididos em dois grupos, de acordo com as suas características de fusão ou derretimento: termoplásticos e termorrígidos. A designação "plástico" origina-se do grego plassein e exprime a característica dos materiais quanto a moldabilidade (mudança de forma física). Adota-se este termo para identificar materiais que podem ser moldados por intermédio de alterações de condições de pressão e calor, ou por reações químicas. O primeiro acontecimento que levou à descoberta dos plásticos foi o desenvolvimento do sistema de vulcanização, por Charles Goodyear, em 1839, adicionando enxofre à borracha bruta. A borracha tornava-se mais resistente ao calor. O segundo passo foi a criação do nitroceluloide, em 1846 por Christian Schönbein, com a adição de ácido sulfúrico e ácido nítrico ao algodão. O nitroceluloide era altamente explosivo e passou a ser utilizado como alternativa à pólvora. Posteriormente, foi desenvolvido o celuloide com a adição da cânfora. Esse novo produto tornou-se matéria-prima na fabricação de filmes fotográficos, bolas de sinuca, placas dentárias e bolas de pingue-pongue. Em 1909, Leo Baekeland criou a baquelite, primeiro polímero realmente sintético, podendo ser considerado, portanto, o primeiro plástico. Era resultado da reação entre fenol e formaldeído. Tornou-se útil pela sua dureza, resistência ao calor e à eletricidade. Na década de 30 foi criado um novo tipo de plástico: a poliamida ou comercialmente chamada de Nylon. Após a Segunda Guerra Mundial foi criada outros, como o dácron, o isopor, o poliestireno, o polietileno e o vinil. Nesse período, os plásticos se difundiram no cotidiano das pessoas de tal forma a não ser possível imaginar o mundo de hoje sem eles. Podem ser subdivididos em termoplásticos e termofixos. Termofixos são polímeros de cadeia ramificada, para os quais, o "endurecimento" (polimerização ou cura) é consequência de uma reação química irreversível. Termoplásticos, tem como vantagem sua versatilidade e facilidade de utilização, desprendendo-se, geralmente, da necessidade de máquinas e equipamentos muito elaborados (e financeiramente dispendiosos). Dentre os termofixos conhecidos, destaca-se o poliéster. As resinas poliésteres constituem a família de polímeros resultantes da condensação de ácidos carboxílicos com glicóis, sendo classificados como resinas saturadas ou insaturadas, dependendo da cadeia molecular resultante. Tereftalato de polietileno (PET ou Pete): John Rex Whinfield inventou um novo polímero em 1941 ao condensar etilenoglicol com ácido tereftálico. A garrafa PET foi patenteada em 1973 por Nathaniel Wyeth. A substância condensada foi o tereftalato de polietileno (PET ou Pete). PET é um termoplástico que pode ser http://pt.wikipedia.org/wiki/Fus%C3%A3o_(f%C3%ADsica) http://pt.wikipedia.org/wiki/Termopl%C3%A1stico http://pt.wikipedia.org/wiki/Termorr%C3%ADgido http://pt.wikipedia.org/wiki/L%C3%ADngua_grega http://pt.wikipedia.org/wiki/Vulcaniza%C3%A7%C3%A3o http://pt.wikipedia.org/wiki/Charles_Goodyear http://pt.wikipedia.org/wiki/1839 http://pt.wikipedia.org/wiki/Enxofre http://pt.wikipedia.org/wiki/Borracha http://pt.wikipedia.org/wiki/Borracha http://pt.wikipedia.org/w/index.php?title=Nitroceluloide&action=edit&redlink=1 http://pt.wikipedia.org/wiki/1846 http://pt.wikipedia.org/w/index.php?title=Christian_Sch%C3%B6nbein&action=edit&redlink=1 http://pt.wikipedia.org/w/index.php?title=Christian_Sch%C3%B6nbein&action=edit&redlink=1 http://pt.wikipedia.org/wiki/%C3%81cido_sulf%C3%BArico http://pt.wikipedia.org/wiki/%C3%81cido_n%C3%ADtrico http://pt.wikipedia.org/wiki/Algod%C3%A3o http://pt.wikipedia.org/wiki/P%C3%B3lvora http://pt.wikipedia.org/wiki/C%C3%A2nfora http://pt.wikipedia.org/wiki/Mat%C3%A9ria-prima http://pt.wikipedia.org/wiki/1909 http://pt.wikipedia.org/wiki/Leo_Baekeland http://pt.wikipedia.org/wiki/Baquelite http://pt.wikipedia.org/wiki/Fenol http://pt.wikipedia.org/wiki/Formalde%C3%ADdo http://pt.wikipedia.org/wiki/Poliamida http://pt.wikipedia.org/wiki/Nylon http://pt.wikipedia.org/wiki/Segunda_Guerra_Mundial http://pt.wikipedia.org/w/index.php?title=D%C3%A1cron&action=edit&redlink=1 http://pt.wikipedia.org/wiki/Isopor http://pt.wikipedia.org/wiki/Poliestireno http://pt.wikipedia.org/wiki/Polietileno http://pt.wikipedia.org/wiki/Vinil http://pt.wikipedia.org/wiki/Poli%C3%A9ster http://pt.wikipedia.org/wiki/%C3%81cido_carbox%C3%ADlico http://pt.wikipedia.org/wiki/%C3%81cido_carbox%C3%ADlico http://pt.wikipedia.org/wiki/Glicol http://pt.wikipedia.org/wiki/Tereftalato_de_polietileno http://pt.wikipedia.org/w/index.php?title=John_Rex_Whinfield&action=edit&redlink=1 http://pt.wikipedia.org/wiki/1941 http://pt.wikipedia.org/wiki/Etilenoglicol http://pt.wikipedia.org/wiki/%C3%81cido_tereft%C3%A1lico http://pt.wikipedia.org/wiki/Garrafa_PET http://pt.wikipedia.org/wiki/Garrafa_PET http://pt.wikipedia.org/wiki/1973 http://pt.wikipedia.org/w/index.php?title=Nathaniel_Wyeth&action=edit&redlink=1 47 reduzido a fibras (como o dácron) e filmes (como Mylar). É o plástico principal das embalagens para alimentos com fecho. 21.1) POLIESTIRENO (ISOPOR): o poliestireno é formado por moléculas de estireno. Ele é capaz de formar um plástico rígido e resistente a impactos para móveis, gabinetes (para monitores de computador e TVs), copos e utensílios. Quando o poliestireno é aquecido com ar na mistura, forma o isopor. O isopor é leve, moldável e um excelente isolante. 21.2) CLORETO DE POLIVINILA (PVC): o PVC é um termoplástico formado quando o cloreto de vinil (CH2=CH-Cl) sofre polimerização. Após a produção, ele fica frágil, então os fabricantes colocam um líquido plastificante para torná-lo macioe maleável. O PVC é muito utilizado para tubulações e encanamentos, por ser durável, impossível de corroer e mais barato do que tubulações metálicas. Porém, após muito tempo, o plastificante pode ser eliminado naturalmente, tornando a tubulação frágil e quebradiça. 21.3) POLITETRAFLUOROETILENO (TEFLON): o teflon foi feito em 1938 pela DuPont, o produto foi patenteado em 1941. É criado pela polimerização das moléculas de tetrafluoroetileno(CF2=CF2). O polímero é estável, resistente a altas temperaturas e a várias substâncias químicas e http://pt.wikipedia.org/wiki/Poliestireno http://pt.wikipedia.org/wiki/Estireno http://pt.wikipedia.org/wiki/Cloreto_de_polivinila http://pt.wikipedia.org/wiki/Cloreto_de_vinil http://pt.wikipedia.org/wiki/Politetrafluoroetileno http://pt.wikipedia.org/wiki/DuPont http://pt.wikipedia.org/wiki/1941 http://pt.wikipedia.org/wiki/Tetrafluoroetileno 48 possui uma superfície quase sem atrito. O teflon é utilizado na fita de vedação de encanamento, utensílios para a cozinha, canos, revestimentos à prova d'água, filmes e mancais. 21.4) CLORETO POLIVINÍLICO (SARAN): A Dow Chemycal fabrica resinas Saran, que são sintetizadas pela polimerização das moléculas de cloreto vinílico (CH2=CCl2). O polímero pode ser utilizado para fazer filmes e embalagens impermeáveis aos aromas dos alimentos. A embalagem de Saran é um plástico famoso para embalar alimentos. 21.5) POLIETILENO, LDPE e HDPE: o polímero mais comum dentre os plásticos é o polietileno, feito de monômeros de etileno (CH2=CH2). O primeiro polietileno foi produzido em 1934. Atualmente, chamamos esse plástico de polietileno de baixa densidade (LDPE) porque ele flutua em uma mistura de álcool e água. No LDPE, as fibras de polímero são entrelaçadas e organizadas imprecisamente, então ele é macio e flexível. Foi utilizado pela primeira vez para isolar fios elétricos, mas atualmente, são utilizados para filmes, embalagens, garrafas, luvas descartáveis e sacos de lixo. http://pt.wikipedia.org/wiki/Cloreto_polivin%C3%ADlico http://pt.wikipedia.org/w/index.php?title=Cloreto_vin%C3%ADlico&action=edit&redlink=1 http://pt.wikipedia.org/w/index.php?title=Cloreto_vin%C3%ADlico&action=edit&redlink=1 http://pt.wikipedia.org/wiki/Polietileno http://pt.wikipedia.org/wiki/Etileno 49 21.6) NYLON é um nome genérico para a família das poliamidas, sintetizado pelo químico chamado Wallace Hume Carothers em 1935. Foi a primeira fibra têxtil sintética produzida. Dos fios desse polímero fabricam- se o velcro e os tecidos usados em meias femininas, roupas íntimas, maiôs, biquínis, bermudas, shorts e outras roupas esportivas. O nylon consiste, também, no mais conhecido representante de uma categoria de materiais chamados poliamidas, que apresentam ótima resistência ao desgaste e ao tracionamento. Esta última propriedade é facilmente percebida quando tentamos arrebentar com as mãos uma linha de pesca fabricada com nylon. O nylon e as demais poliamidas podem também ser moldados sob outras formas, além de fios, possibilitando a confecção de objetos como parafusos, engrenagens e pulseiras para relógios. O nylon também é muito utilizado para realização de suturas em ferimentos, uma vez que é um material inerte ao organismo e não apresenta reação inflamatória como outros fios de sutura (ex.: vicryl, cat- gut, seda, algodão). Este fio pode ser tão resistente quanto o fio que forma a teia da aranha. Isto se deve a uma certa semelhança química entre o que seja o nylon e as proteínas. Os polímeros que genericamente são chamados de nylon são resultado da polimerização de ácidos dicarboxílicos alternadamente com diaminas, enquanto as proteínas são polímeros de aminoácidos. Na década de 50, Karl Ziegler polimerizou o etileno na presença de vários metais. O polímero polietileno resultante era composto principalmente por polímeros lineares. Essa forma linear produzia estruturas mais firmes, http://pt.wikipedia.org/wiki/Poliamida http://pt.wikipedia.org/wiki/Qu%C3%ADmico http://pt.wikipedia.org/w/index.php?title=Wallace_Hume_Carothers&action=edit&redlink=1 http://pt.wikipedia.org/wiki/1935 http://pt.wikipedia.org/wiki/Fibra_t%C3%AAxtil http://pt.wikipedia.org/wiki/Pol%C3%ADmero http://pt.wikipedia.org/wiki/Velcro http://pt.wikipedia.org/wiki/Lingerie http://pt.wikipedia.org/wiki/Mai%C3%B4 http://pt.wikipedia.org/wiki/Biqu%C3%ADni http://pt.wikipedia.org/wiki/Bermuda http://pt.wikipedia.org/wiki/Short http://pt.wikipedia.org/wiki/Amida_(qu%C3%ADmica) http://pt.wikipedia.org/wiki/Rel%C3%B3gio http://pt.wikipedia.org/wiki/Sutura http://pt.wikipedia.org/w/index.php?title=Vicryl&action=edit&redlink=1 http://pt.wikipedia.org/wiki/Cat-gut http://pt.wikipedia.org/wiki/Cat-gut http://pt.wikipedia.org/wiki/Seda http://pt.wikipedia.org/wiki/Algod%C3%A3o http://pt.wikipedia.org/wiki/Aranha http://pt.wikipedia.org/wiki/Prote%C3%ADna http://pt.wikipedia.org/wiki/%C3%81cido_carbox%C3%ADlico http://pt.wikipedia.org/wiki/Amina http://pt.wikipedia.org/wiki/Amino%C3%A1cido 50 densas e organizadas, e é chamada atualmente de polietileno de alta densidade (HDPE). O HDPE é um plástico mais rígido com ponto de fusão mais alto do que o LDPE, e que encolhe em uma mistura de álcool e água. O HDPE foi apresentado pela primeira vez em bambolês, mas é usado hoje principalmente em recipientes. 21.7) POLIPROPILENO (PP): em 1954, Karl Ziegler e Giulio Natta, trabalhando independentemente, prepararam o polipropileno a partir de monômeros de propileno (CH2=CHCH3) [7] e receberam o Prêmio Nobel de Química em 1963. As diversas formas de polipropileno têm seus respectivos pontos de fusão e rigidez. O polipropileno é utilizado em acabamentos de carros, embalagens de bateria, garrafas, tubos, filamentos e sacolas. 21.8) USOS E APLICAÇÕES Os plásticos possuem diversas aplicações, por exemplo: Artesanato Brinquedos Construção civil Decoração Design Indústria aeroespacial Indústria agrícola Indústria automotiva Indústria farmacêutica Indústria têxtil Odontologia http://pt.wikipedia.org/wiki/Polipropileno http://pt.wikipedia.org/wiki/Propileno http://pt.wikipedia.org/wiki/Pl%C3%A1stico#cite_note-6 http://pt.wikipedia.org/wiki/Artesanato http://pt.wikipedia.org/wiki/Brinquedos http://pt.wikipedia.org/wiki/Constru%C3%A7%C3%A3o_civil http://pt.wikipedia.org/wiki/Decora%C3%A7%C3%A3o http://pt.wikipedia.org/wiki/Design http://pt.wikipedia.org/wiki/Ind%C3%BAstria_aeroespacial http://pt.wikipedia.org/wiki/Ind%C3%BAstria_agr%C3%ADcola http://pt.wikipedia.org/wiki/Ind%C3%BAstria_automotiva http://pt.wikipedia.org/wiki/Ind%C3%BAstria_farmac%C3%AAutica http://pt.wikipedia.org/wiki/Ind%C3%BAstria_t%C3%AAxtil http://pt.wikipedia.org/wiki/Odontologia 51 21.9) PROPRIEDADES DOS PLÁSTICOS As propriedades dos plásticos são definidas principalmente pela química orgânica do polímero. Tais como dureza, densidade e resistência ao calor, solventes orgânicos, oxidaçãoe radiação ionizante. Em particular, a maioria dos plásticos irão derreter com o aquecimento em torno de algumas centenas de graus celsius. 22. DUREZA Na ciência dos materiais, dureza é a propriedade característica de um material sólido, que expressa sua resistência a deformações permanentes e está diretamente relacionada com a força de ligação dos átomos. Basicamente, a dureza pode ser avaliada a partir da capacidade de um material "riscar" o outro, como na popular escala de Mohs para os minerais, que é uma tabela arbitrada de 1 a 10 na qual figuram alguns desses em escala crescente a partir do talco ao diamante. 22.1) A ESCALA DE MOHS quantifica a dureza dos minerais, isto é, a resistência que um determinado mineral oferece ao risco, ou seja, à retirada de partículas da sua superfície. O diamante risca o vidro, portanto, é mais duro que o vidro. Esta escala foi criada em 1812 pelo mineralogista alemão FriedrichMohs com 10 minerais de diferentes durezas existentes na crosta terrestre. Atribuiu valores de 1 a 10. O valor de dureza 1 foi dado ao material menos duro da escala, que é o talco, e o valor 10 dado ao diamante que é a substância mais dura conhecida na natureza. Esta escala não corresponde à dureza absoluta de um material. Por exemplo, o diamante tem dureza absoluta 1.500 vezes superior à do talco. Entre 1 e 9, a dureza aumenta de modo mais ou menos uniforme, mas de 9 para 10 há uma diferenças muito acentuada, pois o diamante é muito mais duro que o coríndon (ou seja, que o rubi e a safira). Dureza Mineral 1 Talco (pode ser arranhado facilmente com a unha) 2 Gipsita (ou gesso) (pode ser arranhado com unha com um pouco mais de dificuldade) 3 Calcita (pode ser arranhado com uma moeda de cobre) 4 Fluorita (pode ser arranhada com uma faca de cozinha) http://pt.wikipedia.org/wiki/Pol%C3%ADmero http://pt.wikipedia.org/wiki/Dureza http://pt.wikipedia.org/wiki/Densidade http://pt.wikipedia.org/wiki/Calor http://pt.wikipedia.org/wiki/Solventes_org%C3%A2nicos http://pt.wikipedia.org/wiki/Solventes_org%C3%A2nicos http://pt.wikipedia.org/wiki/Oxida%C3%A7%C3%A3o http://pt.wikipedia.org/wiki/Radia%C3%A7%C3%A3o_ionizante http://pt.wikipedia.org/wiki/Graus_celsius http://pt.wikipedia.org/wiki/Ci%C3%AAncia_dos_materiais http://pt.wikipedia.org/wiki/S%C3%B3lido http://pt.wikipedia.org/wiki/Escala_de_Mohs http://pt.wikipedia.org/wiki/Dureza http://pt.wikipedia.org/wiki/Mineral http://pt.wikipedia.org/wiki/1812 http://pt.wikipedia.org/wiki/Mineralogia http://pt.wikipedia.org/wiki/Alemanha http://pt.wikipedia.org/wiki/Friedrich_Mohs http://pt.wikipedia.org/wiki/Friedrich_Mohs http://pt.wikipedia.org/wiki/Talco http://pt.wikipedia.org/wiki/Diamante http://pt.wikipedia.org/wiki/Talco http://pt.wikipedia.org/wiki/Gipsita http://pt.wikipedia.org/wiki/Gesso http://pt.wikipedia.org/wiki/Calcita http://pt.wikipedia.org/wiki/Cobre http://pt.wikipedia.org/wiki/Fluorita 52 5 Apatita (pode ser arranhada dificilmente com uma faca de cozinha) 6 Feldspato / ortoclásio (pode ser arranhado com uma liga de aço) 7 Quartzo (capaz de arranhar o vidro. Ex.: ametista). 8 Topázio (capaz de arranhar o quartzo) 9 Coríndon (capaz de arranhar o topázio. Ex.: safira e rubi). 10 Diamante (mineral mais duro que existe, pode arranhar qualquer outro e é arranhado apenas por outro diamante). A escala de dureza Mohs é usada em mineralogia. Outra maneira de avaliar a dureza é verificar a capacidade de um material penetrar o outro. Na engenharia e na metalurgia, utiliza-se o chamado ensaio de penetração para a medição da dureza. A partir de um referencial intermediário, a dureza pode ser expressa em diversas unidades. É comuns usar os seguintes processos: Dureza Materiais Brinell Metais Rockwell Metais Meyer Metais Vickers Metais, Cerâmicas Knoop Metais, Cerâmicas http://pt.wikipedia.org/wiki/Apatita http://pt.wikipedia.org/wiki/Feldspato http://pt.wikipedia.org/wiki/Ortocl%C3%A1sio http://pt.wikipedia.org/wiki/A%C3%A7o http://pt.wikipedia.org/wiki/Quartzo http://pt.wikipedia.org/wiki/Ametista http://pt.wikipedia.org/wiki/Top%C3%A1zio http://pt.wikipedia.org/wiki/Corindon http://pt.wikipedia.org/wiki/Safira http://pt.wikipedia.org/wiki/Rubi http://pt.wikipedia.org/wiki/Diamante http://pt.wikipedia.org/wiki/Mineralogia http://pt.wikipedia.org/wiki/Engenharia http://pt.wikipedia.org/wiki/Metalurgia http://pt.wikipedia.org/wiki/Dureza_Brinell http://pt.wikipedia.org/wiki/Metal http://pt.wikipedia.org/wiki/Dureza_Rockwell http://pt.wikipedia.org/wiki/Dureza_Meyer http://pt.wikipedia.org/wiki/Dureza_Vickers http://pt.wikipedia.org/wiki/Cer%C3%A2mica http://pt.wikipedia.org/wiki/Dureza_Knoop 53 Shore Polímeros, Elastômeros, Borrachas Barcol Alumínio, Borrachas, Couro, Resinas IRHD Borrachas 22.2) DUREZA BRINELL Seja um material, representado na parte inferior da Figura 01, que é submetido à ação de uma esfera de material duro. D: diâmetro da esfera. F: força aplicada. d: diâmetro da cavidade no material. Fig. 01 22.3) DUREZA ROCKWELL O método Rockwell é um método de medição direta da dureza, sendo um dos mais utilizados em indústrias. Este é um dos métodos mais simples e que não requer habilidades especiais do operador. Além disso, várias escalas diferentes podem ser utilizadas através de possíveis combinações de diferentes penetradores e cargas, o que permite o uso deste ensaio em praticamente todas as ligas metálicas, assim como em muitos polímeros. Os penetradores incluem esferas fabricadas em aço de elevada dureza, com diâmetros de 1/16, 1/8, 1/4 e 1/2 polegada, assim como cones de diamante, utilizados nos materiais de elevada dureza. Neste sistema, a dureza é obtida através da diferença entre a profundidade de penetração resultante da aplicação de uma pequena carga, seguida por outra de maior intensidade. A carga inicial aplicada é 10 kgf, seguida por uma carga de 60, 100 ou 150 kgf, conforme a escala utilizada. Símbolo Penetrador Carga Principal (kgf) http://pt.wikipedia.org/wiki/Dur%C3%B4metro_Shore http://pt.wikipedia.org/wiki/Pol%C3%ADmero http://pt.wikipedia.org/wiki/Elast%C3%B4mero http://pt.wikipedia.org/wiki/Borracha http://pt.wikipedia.org/wiki/Dureza_Barcol http://pt.wikipedia.org/wiki/Alum%C3%ADnio http://pt.wikipedia.org/wiki/Couro http://pt.wikipedia.org/wiki/Resina http://pt.wikipedia.org/wiki/Dureza_IRHD http://pt.wikipedia.org/wiki/Medi%C3%A7%C3%A3o http://pt.wikipedia.org/wiki/Dureza http://pt.wikipedia.org/wiki/Ind%C3%BAstria http://pt.wikipedia.org/wiki/Kgf http://pt.wikipedia.org/wiki/Kgf 54 A Cone de Diamante 60 B Esfera de 1/16" 100 C Cone de Diamante 150 D Cone de Diamante 100 E Esfera de 1/8" 100 F Esfera de 1/16" 60 G Esfera de 1/16" 150 H Esfera de 1/8" 60 K Esfera de 1/8" 150 Quando especificar Rockwell, o índice de dureza e o símbolo da escala devem ser indicados. A escala é designada pelo símbolo HR seguido pela identificação apropriada da escala. Por exemplo, 80 HRB representa uma dureza Rockwell de 80 na escala B. Para cada escala, os valores de dureza podem chegar até 130. No entanto, é adequado utilizar outra escala Rockwell caso os valores obtidos sejam inferiores a 20 ou superiores a 100. Imprecisões podem ocorrer caso a amostra possua pequena espessura, se a impressão ocorrer próxima de um canto da amostra ou próxima de outra impressão. Assim, a espessura do corpo ensaiado deve ser pelo menos dez vezes superior a profundidade da impressão. Além disso, a impressão deve ser feita a uma distância equivalente a três diâmetros do penetrador de outras impressões e cantos da amostra e, a superfície em questão deve possui uma boa planicidade. Os equipamentos modernos para obtenção da dureza Rockwell são automatizados e muito simples de usar. A dureza é fornecida diretamente pelo equipamento e cada medição requer apenas alguns segundos. 22.4) DUREZA MEYER http://pt.wikipedia.org/wiki/Diamante http://pt.wikipedia.org/wiki/Diamante http://pt.wikipedia.org/wiki/Diamante 55 A escala de dureza Meyer é um método de medição da dureza de um material através de um "ensaio de penetração". Meyer propôs uma definição mais racional do que a proposta por Brinell, sugerindo que a dureza fosse obtida através da área projetada da impressão, ao invés da área superficial, já que a tensão média na superfície da amostra devido à aplicação da carga é igual à carga divido pela área projetada. A escala Meyer é menos sensível do que a Brinell com o aumento da carga aplicada. Para materiais trabalhados a frio, a dureza Meyer é essencialmente constante e independente da carga, ao contrário da Brinell, que diminui com o aumento da carga. Para metais recozidos, a dureza Meyer aumenta continuamente com o aumento da carga, devido ao encruamento produzido pela penetração. A Brinell, no entanto, primeiramenteaumenta e depois diminui com o aumento da carga aplicada nos ensaios com estes materiais. No entanto, a escala Meyer é muito pouco usado nos ensaios práticos de medida de dureza em comparação a Brinell. 22.5) DUREZA VICKERS: É usada uma pirâmide de diamante com ângulo de diedro de 136º que é comprimida, com uma força arbitrária F, contra a superfície do material. Calcula- se a área S da superfície impressa pela medição das suas diagonais. E a dureza Vickers HV é dada por F/S. Existe uma proporcionalidade entre a força aplicada e a área e, portanto, o resultado não depende da força, o que é muito conveniente para medições em chapas finas, camadas finas (cementadas, por exemplo). http://pt.wikipedia.org/wiki/Dureza http://pt.wikipedia.org/wiki/Brinell http://pt.wikipedia.org/wiki/Metal 56 O método é baseado no princípio de que as impressões provocadas pelo penetrador possuem similaridade geométrica, independentemente da carga aplicada. Assim, cargas de diversas magnitudes são aplicadas na superfície plana da amostra, dependendo da dureza a ser medida. O Número Vickers (HV) é então determinado pela razão entre a carga (kgf) e a área superficial da impressão (mm2). Por ser dependente da área a escala Vickers varia rapidamente quando comparada a Rockwell, por exemplo: 68 HRC~940 HV e 60 HRC~697 HV. Este método foi desenvolvido no início da década de 1920 como uma alternativa ao Brinell. Uma das grandes vantagens é que os cálculos da dureza não dependem das dimensões do penetrador. O mesmo penetrador pode ser usado nos ensaios de diversos materiais, independentemente da dureza. Além disso, esta é uma das escalas mais amplas entre as usadas para medição de dureza e pode ser utilizada para todos os metais, com uma grande precisão de medida. A grande vantagem deste método é a pequena impressão deixada, sendo que este procedimento é utilizado em ensaios de micro e nano-dureza, na qual é possível analisar cerâmicas e finíssimas camadas de revestimento. As desvantagens são a necessidade de preparar a amostra previamente e o uso de um microscópio adequado. 22.6) DUREZA KNOOP O método Knoop é utilizado para a medição de micro dureza, na qual um penetrador de diamante, com formato piramidal, é pressionado contra uma superfície devidamente polida. http://pt.wikipedia.org/wiki/Brinell http://pt.wikipedia.org/wiki/Dureza http://pt.wikipedia.org/wiki/Cer%C3%A2mica http://pt.wikipedia.org/wiki/Microsc%C3%B3pio http://pt.wikipedia.org/wiki/Diamante 57 22.7) DUREZA SHORE Existem diversas escalas utilizadas em materiais com propriedades diferentes. As mais comuns são a A e D, sendo a A utilizada em plásticos macios e a D em plásticos rígidos. No entanto, a ASTM D 2240 contém 12 escalas, dependentes da intenção de uso, sendo elas: A, B, C, D, DO, E, M, O, OO, OOO, OOO-S e R. Cada escala resulta em um valor entre 0 e 100, sendo que valores maiores indicam um material mais duro. O durômetro Shore é utilizado na medição da dureza. O método consiste em medir a profundidade da impressão deixada no material com a aplicação da carga e é dependente de outros fatores além da dureza, como das propriedades visco elásticas e da duração do ensaio. Este aparelho de medição foi desenvolvido em 1920, pelo fabricante de instrumentos Albert F. Shore, e é amplamente utilizado na medição da dureza de polímeros, elastômeros e borrachas. 22.8) DUREZA BARCOL O método Barcol é uma forma de avaliar a dureza de um material através da medida da resistência a penetração de uma ponta de aço forçada por uma mola. No instrumento de medição, chamado de durômetro de Barcol, há uma escala entre 0 e 100. http://pt.wikipedia.org/wiki/ASTM http://pt.wikipedia.org/w/index.php?title=Albert_F._Shore&action=edit&redlink=1 58 Este método de medição é usado para obter a dureza de ligas de alumínio, metais de baixa dureza, como chumbo e latão, polímeros, borrachas e couro. Além disso, é usado para medir o nível de cura de resinas. 22.9) DUREZA IRHD A IRHD (International Rubber Hardness Degrees) foi desenvolvida na Europa como uma alternativa para o ensaio Shore e fornece quatro métodos para a obtenção da dureza de borrachas vulcanizadas e termoplásticos e quatro métodos para a medição da dureza aparente de superfícies curvas. Os ensaios consistem na medição da diferença entre a profundidade da penetração causada por um penetrador esférico na superfície com aplicação de uma pequena carga, seguida pela aplicação de uma força de grande magnitude. 22.10) DUREZA JANKA É uma variação do método Brinell, usada em geral para madeiras. É definida pela força necessária para penetrar, até a metade do diâmetro, uma esfera de aço de diâmetro 11,28 mm (0,444 in). O resultado é, portanto, uma força e não há um padrão de unidade. Nos Estados Unidos é usada libra-força, em alguns países europeus, quilograma-força ou Newton ou quilo Newton. http://pt.wikipedia.org/wiki/Ligas http://pt.wikipedia.org/wiki/Alum%C3%ADnio http://pt.wikipedia.org/wiki/Chumbo http://pt.wikipedia.org/wiki/Lat%C3%A3o http://pt.wikipedia.org/wiki/Pol%C3%ADmero http://pt.wikipedia.org/wiki/Borracha http://pt.wikipedia.org/wiki/Couro http://pt.wikipedia.org/wiki/Resina http://pt.wikipedia.org/w/index.php?title=Shore&action=edit&redlink=1 59 22.11) EQUIVALÊNCIAS DAS PRINCIPAIS ESCALAS DE DUREZAS A tabela a seguir contém alguns valores. Observar que as durezas Brinell e Vickers são iguais (na prática) até o valor de 300. HV e HB são dados em kgf/mm 2 . HV HB HRB HRC HV HB HRB HRC HV HB HRB HRC 80 80 36,4 - 265 265 - 25,4 600 - - 54,4 85 85 42,4 - 270 270 - 26,2 610 - - 54,9 90 90 47,4 - 275 275 - 26,9 620 - - 55,4 95 95 52 - 280 280 - 27,6 630 - - 55,9 100 100 56,4 - 285 285 - 28,3 640 - - 56,4 105 105 60 - 290 290 - 29 650 - - 56,9 110 110 63,4 - 295 295 - 29,6 660 - - 57,4 115 115 66,4 - 300 300 - 30 670 - - 57,9 120 120 69,4 - 310 - - 31,5 680 - - 58,4 125 125 72 - 320 - - 32,7 690 - - 58,9 130 130 74,4 - 330 - - 33,8 700 - - 59,3 135 135 76,4 - 340 - - 34,9 720 - - 60,2 140 140 78,4 - 350 - - 36 740 - - 61,1 145 145 80,4 - 360 - - 37 760 - - 61,9 150 150 82,2 - 370 - - 38 780 - - 62,7 155 155 83,8 - 380 - - 38,9 800 - - 63,5 160 160 85,4 - 390 - - 39,8 820 - - 64,3 165 165 86,8 - 400 - - 40,7 840 - - 65 170 170 88,2 - 410 - - 41,5 860 - - 65,7 175 175 89,6 - 420 - - 42,4 880 - - 66,3 180 180 90,8 - 430 - - 43,2 900 - - 66,9 185 185 91,8 - 440 - - 44 920 - - 67,5 190 190 93 - 450 - - 44,8 940 - - 68 60 195 195 94 - 460 - - 45,5 - - - - 200 200 95 - 470 - - 46,3 - - - - 205 205 95,8 - 480 - - 47 - - - - 210 210 96,6 - 490 - - 47,7 - - - - 215 215 97,6 - 500 - - 48,8 - - - - 220 220 98,2 - 510 - - 49 - - - - 225 225 99 - 520 - - 49,8 - - - - 230 230 - 19,2 530 - - 50,3 - - - - 235 235 - 20,2 540 - - 50,9 - - - - 240 240 - 21,2 550 - - 51,5 - - - - 245 245 - 22,1 560 - - 52,1 - - - - 250 250 - 23 570 - - 52,7 - - - - 255 255 - 23,8 580 - - 53,3 - - - - 260 260 - 24,6 590 - - 53,8 - - - - HV HB HRB HRC HV HB HRB HRC HV HB HRB HRC 23. TRATAMENTOS TÉRMICOS Os tratamentos térmicos são um conjunto de operações que têm por objetivo modificar as propriedades dos aços e de outros materiais através de um conjunto de operações que incluem o aquecimento e o resfriamento em condições controladas. 23.1)TÊMPERA A têmpera refere-se a um resfriamento brusco. Em metalurgia, é mais frequentemente usado no endurecimento de aço ao submeter o aço a um arrefecimentobrusco em água, óleo ou cal. A tempera tem como objetivo a obtenção de uma microestrutura que proporcione propriedades de dureza e resistência mecânica elevadas. A peça a ser temperada é aquecida à temperatura de transformação e em seguida é submetida a um resfriamento brusco, ocorrendo aumento de dureza. Durante o resfriamento, a queda de temperatura promove transformações estruturais que acarretam o surgimento de tensões residuais internas. Sempre após a têmpera, temos que realizar o revenimento. http://pt.wikipedia.org/wiki/Metalurgia http://pt.wikipedia.org/wiki/A%C3%A7o http://pt.wikipedia.org/wiki/Dureza http://pt.wikipedia.org/wiki/Resist%C3%AAncia_mec%C3%A2nica 61 23.2) REVENIMENTO A têmpera tende a tornar o aço excessivamente rígido (pouca elasticidade) e frágil (pouca resistência ao choque) e a criar tensões internas, o que é corrigido pelo revenido, que consiste em reaquecer a peça temperada a uma temperatura muito superior à da têmpera (zona crítica-fase austenítica). A temperatura de revenido e o tempo de manutenção desta temperatura influem decisivamente nas propriedades finais obtidas no aço: quanto mais tempo e/ou maior temperatura, mais dúctil se torna o aço. Os elementos de liga contidos no aço também influem no revenido, mudando o comportamento do aço no processo (endurecimento secundário). A temperatura de revenido normalmente situa-se entre 150°C e 600°C, e o tempo de duração entre 1h e 3h. Todavia, quanto maior a temperatura empregada, mais o revenido tende a reduzir a dureza originalmente obtida na têmpera. O revenido aumenta a ductilidade e a elasticidade do aço, e é usado especialmente na fabricação de molas. http://pt.wikipedia.org/wiki/A%C3%A7o 62 23.3) RECOZIMENTO Tratamento térmico que se faz aquecendo-se o aço a uma temperatura igual ou superior à têmpera, deixando-se depois resfriar lentamente, protegido, dentro de cinzas ou areia ou no próprio forno. Os principais efeitos do recozimento no aço são: Abrandamento do aço temperado (isto é, a dureza da têmpera é suprimida); Recuperação do aço prejudicado pelo superaquecimento; Melhora na estrutura interna dos aços fundidos e; Anulação das tensões internas. Obs. Para casos específicos de redução das tensões internas, o processo passa a ser chamado de “alívio de tensão”. 23.4) NORMALIZAÇÃO A normalização (ou alívio de tensão) consiste no aquecimento do aço acima da linha crítica, mantê-lo nesta temperatura o tempo necessário a sua total transformação estrutural e seguir com um resfriamento ao ar calmo. A normalização tem por objetivo principal, refinar a granulação e conferir ao aço, estruturas uniformes com as características normais de sua composição. Quando o aço sofre alterações de uniformidade na sua estrutura por efeito de trabalhos a quente, como por exemplo: forjamento, laminação, solda obtenção direta da peça fundida, etc., é indispensável que o mesmo seja normalizado após estas operações. A normalização reduz a tendência de empenamento das peças e facilita a dissolução dos carbonetos e elementos de liga. 63 23.5) ÁREA DE OCORRÊNCIA Atenção para o fato de que todos os casos acima (têmpera, revenimento, recozimento e normalização), são os que modificam as características mecânicas e as propriedades do aço por simples aquecimento e resfriamento, estendendo-se a toda a massa do mesmo. Já os que serão vistos a seguir (cementação e nitretação), são os que modificam as características mecânicas e as propriedades do aço por processos termoquímicos, isto é, aquecimento e resfriamento com ocorrência de reações químicas simultâneas, porém tais processos apenas modificam a estrutura e as características mecânicas de uma camada superficial do aço. 23.6) CEMENTAÇÃO Tratamento térmico que consiste em aquecer o aço juntamente com outro material sólido, líquido ou gasoso, que seja rico em carbono, até a temperatura acima do ponto de transformação. Esse aquecimento se faz durante várias horas, estando as peças e o material cementante dentro de caixas apropriadas. O carbono do material cementante vai impregnar na camada superficial da peça, formando uma fina camada com carbono suficiente para adquirir a têmpera posteriormente. Após a cementação com a peça ainda aquecida, efetua-se a têmpera para adquirir a dureza. 64 23.7) NITRETAÇÃO Processo semelhante à cementação, porém, o aquecimento do aço se faz justamente com um material gasoso denominado nitrogênio. Em geral, este tratamento termoquímico é aplicado em aços especiais que contém certa porcentagem de alumínio, pois ele diminui limita a penetração do nitrogênio na massa do aço. Tratamentos termoquímicos, portanto, aumentam a porcentagem de carbono em uma fina camada superficial do aço, sem modificar a estrutura interna da peça, que pode ser até de aço com baixo teor de carbono. O aço que foi cementado, ao ser temperado tem endurecida a sua camada superficial, enquanto a nitretação endurece também, mas sem precisar de têmpera. 24. PROTEÇÃO DOS METAIS POR REVESTIMENTOS METÁLICOS E NÃO METÁLICOS O recobrimento por uma camada protetora não tem somente por finalidade protegê-lo contra a corrosão, mas pode também aumentar, em certos casos, a resistência ao desgaste (cromagem grossa), corrigir um defeito de usinagem ou embelezar uma peça. Basicamente, existem dois tipos de revestimentos: Revestimentos metálicos e; Revestimentos não metálicos. 65 24.1) REVESTIMENTOS METÁLICOS A superfície a ser tratada sempre deve ser submetida a um polimento, a um desengorduramento e a uma decapagem. 24.1.1) POLIMENTO Operação na qual se obtém superfícies lisas e brilhantes através da ação de discos de feltro impregnados com uma massa abrasiva de granulação muito fina. Os discos são aplicados com uma velocidade periférica em torno de 30 a 35 m/s. As operações de polimento referem-se à desoxidação das peças metálicas de funilaria e são executadas quando a peça apresenta traços ou depósitos superficiais de óxidos (ferrugem). O polimento anódico, que se utiliza do princípio de metalização galvânica, ou seja, as peças são introduzidas em um eletrólito (ácido fosfórico, ácido sulfúrico ou ácido crômico) com passagem de corrente contínua. Este tipo é muito usado no polimento de instrumental cirúrgico. 24.1.2) DESENGORDURAMENTO As operações de desengorduramento precedem à fase final de proteção. São feitas nas peças antes do acabamento com o objetivo de remover eventuais resíduos de óleo, gorduras e outras substâncias provenientes das operações anteriores e que, na peça, poderiam anular os efeitos da proteção. Os processos de desengorduramento podem ser químicos ou eletrolíticos. 66 O desengorduramento mediante ação eletrolítica é usado frequentemente quando se trata de desengordurar miudezas metálicas ou pequenas peças de série. 24.1.3) DECAPAGEM A decapagem mecânica é feita com jatos de areia (quase totalmente obsoleto) ou granalhas de ferro fundido. Na decapagem química, os aços são decapados com soluções sulfúricas ou clorídricas (a 10%), que eliminam os óxidos superficiais, mas também podem atacar o ferro subjacente. 24.1.4) PROCESSOS QUÍMICOS SOLVENTES QUÍMICOS Benzina (benzeno) VAPORES DE SOLVENTES Cloro Benzeno e Trielina SOLUÇÕES ALCALINAS Soda Cáustica e Carbonato de Sódio 24.1.5) PROCESSO ELETROLÍTICO Solução do Fosfato Lissódico em água 24.1.6) METALIZAÇÃO DAS PEÇAS (ELETRÓLISE – GALVANIZAÇÃO) Por este processo são depositados o cobre, o níquel, o cromo, o zinco, o cádmio, a prata e o ouro. Frequentemente o depósito de proteção é feito sobre um depósito primário que favorece a aderência e a opacidade. É assim que o níquel édepositado sobre uma camada de cobre, o cromo sobre uma camada de níquel, por exemplo. 67 O banho é uma solução de um sal desse metal adicionado de substâncias destinadas a facilitar a operação e aumentar a aderência do depósito. A espessura da camada depositada é da ordem de 0,01 mm. Os metais usados em metalização são: METAIS EFEITO E APLICAÇÃO Zinco e Cádmio Para a proteção do aço contra o ar e a água. O material depositado é venenoso e não pode ser aplicado em produtos ou materiais para trabalhos ou acondicionamento de alimentos. Chumbo Proteção contra ácidos sulfúricos. Estanho Não é venenoso. Aplicação em produtos para acondicionamento de alimentos. Como proteção de chapas de aço, chama-se “Chapa Branca” Cobre É usado para “primeira camada” na metalização. Níquel, Cromo e Cobalto Como protetores contra corrosão e desgaste. Podem ser facilmente polidos. Alumínio Serve para a proteção de aços e de ligas não ferrosas 24.1.7) IMERSÃO EM UM BANHO DE METAL EM FUSÃO 68 A peça a proteger é mergulhada no metal derretido: zinco (galvanização), estanho (estanhagem), chumbo. Na saída é enxugada para diminuir e igualar a espessura do metal depositado. Esse processo é utilizado somente com metais muito fusíveis. 24.2) REVESTIMENTOS NÃO METÁLICOS O objetivo desse tipo de proteção é evitar que os meios agressivos ataquem as superfícies das peças. 24.2.1) REVESTIMENTOS ORGÂNICOS São os óleos e graxas, normalmente empregados na proteção de peças de aço cujas superfícies são acabadas e brilhantes, tais como instrumentos de medição, roscas e outros. Os óleos e graxas não devem conter ácidos, para não atacarem as superfícies metálicas. 25. PROTEÇÃO SUPERFICIAL POR APLICAÇÃO DE TINTAS E VERNIZES Pintura é uma operação pela qual se aplica a uma peça qualquer, um revestimento capaz de conferir-lhe determinadas propriedades estéticas e de proteger sua superfície contra a ação química da oxidação e da corrosão. A pintura deve ser flexível e aderente (de forma que acompanhe as possíveis deformações da peça), impermeável e resistente a choques, resistente aos agentes atmosféricos e corrosivos e penetrar o máximo possível nas depressões ou reentrâncias do material. 25.1) TIPOS DE PINTURA A pintura normalmente é utilizada para: • Proteção da Peça • Estética (Aparência) • Diferencial (Ressaltar algum objeto ou ambiente) Os vários tipos de pinturas : 1. Imersão http://www.arprex.com.br/index.php/dicas-de-pintura/tipos-de-pintura/ 69 2. Pincel 3. Rolo 4. Pistola (Pulverização) 5. Eletrostática 25.1.1) IMERSÃO Vantagens: Cobertura de tinta em locais de difícil acesso (Cantoneiras , Curvas etc..) Melhor acabamento nestas áreas Desvantagens: Escorrimento Desperdícios Volatilização (do solvente e da tinta) 25.1.2) PINCEL Vantagens: Custo (Não Necessita Equipamentos Especiais, como Compressor / Pistola / Filtro de Ar). Desvantagens: Riscos das Cerdas (Imperfeições na Pintura) Desperdício de Tinta Acabamento não Uniforme http://www.arprex.com.br/wp-content/uploads/2010/06/fig_tipo_imersao.jpg 70 25.1.3) ROLO Vantagens : Custo (Não Necessita Equipamentos Especiais, como Compressor / Pistola / Filtro de Ar). Pinturas em Parede com Látex ( Mais Adequada ) Desvantagens: Desperdício de Tinta Espirros de tinta na aplicação Não cobertura de cantos 25.1.4) PISTOLA (PULVERIZAÇÃO CONVENCIONAL) Vantagens : Alinhamento na Aplicação (Ordenação das Partículas de Tinta) Uniformidade na Aplicação Menor Desperdício de Tinta Tempo Reduzido na Aplicação Desvantagens : Custo (Necessidade de Compressor de Ar, Filtro, Pistola, Local Adequado) Névoa na Aplicação (Poluição) http://www.arprex.com.br/wp-content/uploads/2010/06/fig_tipo_pincel.jpg http://www.arprex.com.br/wp-content/uploads/2010/06/fig_tipo_rolo.jpg 71 Manutenção dos Equipamentos 25.1.5) ELETROSTÁTICA Vantagens : Uniformidade na Aplicação Melhor Aproveitamento da Tinta (Reutilização) Melhor Acabamento das Peças Maior resistência da Pintura Pintor ( Sem Necessidade de Qualificação) Desvantagem : Custo : Necessidade de Compressor de Ar, Filtro de Ar, Cabina de Pintura- para retenção do pó - e Estufa -para a cura da tinta. Manutenção (Pessoa qualificada, Assistência Técnica Autorizada). http://www.arprex.com.br/wp-content/uploads/2010/06/fig_tipo_pulveriza.jpg 72 25.2) CRITÉRIOS PARA REPRODUÇÃO DE CORES EM TINTAS O acerto de cores na indústria de tintas quase sempre é problemática por que os profissionais que se relacionam com os clientes e os próprios clientes desconhecem as dificuldades de se reproduzirem as cores. Não é raro a solicitação de uma cor de tinta por meio de uma cartela envelhecida ou de um pedaço de metal ou de papel pintados. O resultado é que após a pintura, a cor não está de acordo com o que o cliente imaginava. Os pedidos de cores deveriam ser sempre feitos a partir de um padrão adequado para evitar desgastes com os clientes e perda de tempo e de dinheiro. 25.2.1)PADRÕES DE CORES Os padrões mais utilizados no Brasil são: Munsell e RAL, além do Padrão Petrobrás de Cores, de uso obrigatório para fornecedores desta empresa. 25.2.1.1) MUNSELL A notação Munsell indica uma cartela de cores que pertence a um livro com aproximadamente 2.000 cartelas padronizadas destacáveis. Existem duas versões , uma brilhante (glossy) e outra fosca (matte). A mais usada é a versão brilhante. O livro Munsell é composto por dois volumes , com um total de 40 páginas, sendo 20 com cartelas de cores básicas e 20 com cores intermediárias. As cores no livro Munsell são referidas pelas suas letras iniciais em inglês. Cada uma das páginas (N1, N2, N3.5, etc.) possui a distribuição das cartelas de acordo com as seguintes coordenadas: Tonalidade (hue) 73 É o atributo que expressa a cor das cartelas (vermelha, laranja, amarela, etc.); Refletância (value) É o atributo por meio do qual a cor de uma cartela é julgada refletir mais ou menos luz (mais clara ou mais escura); Saturação (Chroma) Expressa o grau de pureza de uma tonalidade (mais viva ou mais pálida). Exemplo de como uma cartela é localizada no Livro: A cor para tubulações de incêndio é a Vermelha 5 R 4/14 para localizar a cartela no livro Munsell, deve-se procurar a página 5R (Tonalidade). Nesta página procura-se nas linhas de Refletância (vertical) o ( 4/ ) e nas colunas da Saturação (horizontal), o ( /14 ). Com estas coordenadas localizamos a cartela 5R4/14, que pode ser retirada do livro e comparada visualmente ou através de colorímetro computadorizado, com a cor do lote da tinta produzida ou para reproduzir a cor através de uma formulação com os pigmentos disponíveis no estoque. Os pigmentos são os responsáveis pelas cores das tintas, embora as resinas também tenham alguma influência, mas muito pequena. Por exemplo, se a resina for amarelada, as cores claras poderão sair com um tom levemente amarelado. A linguagem Munsell é universal e pode ser usada para padronizar as cores, como por exemplo, na segurança do trabalho (Norma ABNT NBR 7295) ou nas tabulações (Norma ABNT NBR 6493). Na padronização de cores de uma empresa é conveniente adotar cores de cartelas existentes no Livro Munsell, ao invés de criar novos tons que não encontram correspondência no livro. Este procedimento que resulta em notação fracionada (Ex.: 5,8 Y 3,6/9,2) pode encarecer e tornar mais demorada a aquisição de tintas. 25.2.1.2) TABELA DE CORES MUNSELL 5GY 8/2 10Y 8/2 5GY 9/2 10Y 9/2 5GY 5/2 2.5GY 6/2 7.5GY 6/2 5GY 7/2 10Y 7/2 5GY 3/8 7.5GY 3/8 7.5GY 3/10 7.5GY 2/8 5GY 3/4 2.5GY 3/6 74 7.5GY 3/6 5GY4/4 2.5GY 4/6 7.5GY 4/6 5GY ½ 5GY ¼ 2.5GY 2/4 7.5GY 2/4 7.5GY 2/6 2.5GY 3/2 5GY 3/2 7.5GY 3/2 2.5GY 4/2 5GY 4/2 7.5GY 4/2 2.5GY 2/2 5GY 2/2 7.5GY 2/2 2.5G 5/24 2.5G 6/20 10GY 7/16 2.5G 8/14 10GY 8/24 10GY 7/8 10GY 7/10 10GY 8/8 10GY 8/10 10GY 9/8 10GY 9/10 10GY 5/8 10GY 5/10 10GY 6/8 10GY 6/10 2.5G 3/12 2.5G 3/18 2.5G 4/10 10GY 4/14 2.5G 4/22 2.5G 2/8 2.5G 2/10 2.5G 2/12 2.5G 2/14 2.5G 9/4 10GY 9/4 2.5G 9/6 10GY 9/6 10GY 7/4 10GY 7/6 10GY 8/4 10GY 8/6 10GY 5/4 10GY 5/6 10GY 6/4 10GY 6/6 10GY ¾ 75 10GY 3/6 10GY 4/4 10GY 4/6 10GY 1/4 10GY 1/6 10GY 2/4 10GY 2/6 5G 3/22 7.5G 4/26 5G 5/28 7.5G 6/26 5G 7/26 5G 6/10 7.5G 7/8 5G 8/8 7.5G 8/10 5G 9/10 7.5G 4/8 7.5G 4/10 7.5G 5/8 7.5G 5/10 7.5G 2/8 7.5G 2/10 7.5G 3/8 7.5G 3/10 7.5G 8/4 7.5G 8/6 7.5G 9/4 7.5G 9/6 7.5G 6/4 7.5G 6/6 7.5G 7/4 7.5G 7/6 7.5G 4/4 7.5G 4/6 7.5G 5/4 7.5G 5/6 5G 3/4 7.5G 3/4 5G 3/6 7.5G 3/6 7.5G 1/4 5G 1/6 7.5G 1/6 5G 8/2 7.5BG 8/2 2.5G 9/2 5BG 9/2 10G 9/2 5G 6/2 7.5BG 6/2 2.5G 7/2 5BG 7/2 10G 7/2 5G 4/2 7.5BG 4/2 2.5G 5/2 5BG 5/2 10G 5/2 2.5BG 3/2 76 5BG 3/2 7.5BG 3/2 10GY 3/2 2.5BG 3/20 10G 4/22 2.5BG 5/22 2.5BG 6/20 2.5BG 7/20 5BG 6/10 10G 7/8 5BG 8/8 10G 8/10 5BG 9/10 7.5BG 4/8 5BG 4/10 2.5BG 5/8 10G 5/8 7.5BG 5/10 5BG 2/8 2.5BG 2/10 10G 2/10 7.5BG 3/8 5BG 3/10 7.5BG 8/4 5BG 8/6 2.5BG 9/4 10G 9/4 7.5BG 9/6 7.5BG 6/4 5BG 6/6 2.5BG 7/4 10G 7/4 7.5BG 7/6 7.5BG 4/4 5BG 4/6 2.5BG 5/4 10G 5/4 7.5BG 5/6 5BG 3/4 10G ¾ 5BG 3/6 10G 3/6 5BG 1/4 10G 1/4 5BG 1/6 10G 1/6 7.5B 4/12 5B 5/12 5B 6/14 5B 7/12 7.5B 6/8 7.5B 6/10 7.5B 7/8 7.5B 7/10 7.5B 8/8 77 5B 4/8 2.5B 4/10 7.5B 4/10 5B 5/8 2.5B 5/10 7.5B 5/10 2.5B 2/8 7.5B 2/8 5B 2/10 2.5B 3/8 7.5B 3/8 5B 3/10 5B 8/4 2.5B 8/6 7.5B 8/6 5B 9/4 5B 6/4 2.5B 6/6 7.5B 6/6 5B 7/4 2.5B 7/6 7.5B 7/6 5B 4/4 2.5B 4/6 7.5B 4/6 5B 5/4 2.5B 5/6 7.5B 5/6 2.5B 3/4 5B ¾ 7.5B 3/4 2.5B 3/6 5B 3/6 7.5B 3/6 2.5B ¼ 5B 1/4 7.5B 1/4 2.5B 1/6 5B 1/6 7.5B 1/6 5PB 3/14 5PB 4/14 2.5PB 4/18 10B 5/14 5PB 5/18 10B 6/16 5PB 6/10 2.5PB 6/12 10B 6/12 5PB 7/10 10B 7/12 5PB 4/10 2.5PB 4/12 10B 4/12 5PB 5/10 78 2.5PB 5/12 10B 5/12 5PB 1/8 5PB 1/10 5PB 2/8 2.5PB 2/10 10B 2/10 2.5PB 8/6 10B 8/6 10B 8/8 10B 6/6 10B 6/8 10B 7/6 10B 7/8 10B 4/6 10B 4/8 10B 5/6 10B 5/8 5PB 1/4 2.5PB 1/6 10B 1/6 5PB 2/4 2.5PB 2/6 10B 2/6 5B 8/2 10B 8/2 2.5B 9/2 7.5B 9/2 10B 9/4 5B 6/2 10B 6/2 2.5B 7/2 7.5B 7/2 2.5PB 7/4 5B 4/2 10B 4/2 2.5B 5/2 7.5B 5/2 2.5PB 5/4 7.5PB 1/28 7.5PB 2/18 7.5PB 2/36 7.5PB 3/28 7.5PB 4/24 7.5PB 5/10 7.5PB 6/10 7.5PB 6/12 7.5PB 7/10 7.5PB 4/10 7.5PB 4/12 7.5PB 5/12 7.5PB 1/8 7.5PB 1/10 7.5PB 2/8 7.5PB 2/10 79 7.5PB 8/6 7.5PB 5/6 7.5PB 5/8 7.5PB 6/6 7.5PB 6/8 7.5PB 7/6 7.5PB 7/8 7.5PB 4/6 7.5PB 4/8 7.5PB ¼ 7.5PB 1/6 7.5PB 8/4 7.5PB 5/4 7.5PB 6/4 7.5PB 7/4 7.5PB 3/4 7.5PB 4/4 10PB 1/30 10PB 2/28 10PB 3/24 10PB 4/18 2.5P 5/16 10PB 5/10 10PB 5/12 10PB 6/10 10PB 6/12 10PB 7/10 10PB 7/12 10PB 3/10 10PB 3/12 10PB 4/10 10PB 4/12 10PB 1/8 10PB 1/10 10PB 1/12 10PB 2/8 10PB 2/10 10PB 2/12 2.5P 8/6 10PB 8/6 2.5P 8/8 10PB 8/8 10PB 5/6 10PB 5/8 10PB 6/6 10PB 6/8 10PB 7/6 10PB 7/8 10PB 3/6 10PB 3/8 10PB 4/6 10PB 4/8 10PB 1/4 10PB 1/6 10PB 2/4 80 10PB 2/6 2.5P 8/4 10PB 8/4 2.5P 9/4 10PB 9/4 2.5P 5/4 10PB 5/4 2.5P 6/4 10PB 6/4 2.5P 7/4 10PB 7/4 2.5P 3/4 10PB 3/4 2.5P 4/4 10PB 4/4 5P 2/20 5P 3/22 7.5P 4/18 7.5P 5/14 5P 6/14 7.5P 6/10 7.5P 6/12 7.5P 7/10 7.5P 7/12 7.5P 8/10 7.5P 4/10 7.5P 4/12 7.5P 5/10 7.5P 5/12 5P 3/8 7.5P 3/8 5P 3/10 7.5P 3/10 5P 3/12 7.5P 3/12 5P 1/8 7.5P 1/8 5P 1/10 7.5P 1/10 5P 1/12 7.5P 1/12 5P 8/6 7.5P 8/6 5P 8/8 7.5P 8/8 7.5P 9/6 7.5P 6/6 7.5P 6/8 7.5P 7/6 7.5P 7/8 7.5P 4/6 7.5P 4/8 7.5P 5/6 7.5P 5/8 5P ¾ 81 7.5P 3/4 5P 3/6 7.5P 3/6 5P 1/4 7.5P ¼ 5P 1/6 7.5P 1/6 5P 8/2 10PB 8/2 7.5P 8/4 5P 9/2 10PB 9/2 7.5P 9/4 5P 6/2 7.5RP 6/2 10P 6/2 2.5P 7/2 10PB 7/2 7.5RP 4/2 5P 4/4 2.5RP 5/2 10RP 5/2 7.5RP 5/4 2.5RP 3/2 5RP 3/2 7.5RP 3/2 10RP 3/2 2.5RP 2/20 10P 3/22 10P 4/22 10P 5/18 10P 6/16 10P 4/10 10P 4/12 10P 5/10 10P 5/12 2.5RP 3/8 10P 3/8 2.5RP 3/10 10P 3/10 2.5RP 3/12 10P 3/12 2.5RP 1/8 10P 1/8 2.5RP 1/10 10P 1/10 2.5RP 1/12 10P 1/12 2.5RP 6/6 10P 6/6 2.5RP 6/8 10P 6/8 10P 4/6 10P 4/8 10P 5/6 82 10P 5/8 2.5RP ¾ 10P 3/4 2.5RP 3/6 10P 3/6 2.5RP 1/4 10P ¼ 2.5RP 1/6 10P 1/6 2.5RP 6/4 10P 6/4 5RP 8/10 10P 8/10 5RP 8/12 10P 8/12 10P 8/14 10P 7/10 10P 7/12 10P 7/14 10P 7/16 2.5RP 7/20 5RP 6/10 10P 6/10 5RP 6/12 10P 6/12 5RP 6/14 10P 6/14 5RP 8/6 10P 8/6 5RP 8/8 10P 8/8 5RP 9/6 10P 9/6 5RP 7/6 10P 7/6 5RP 7/8 10P 7/8 5RP 6/6 7.5RP 6/6 5RP 6/8 7.5RP 6/8 5RP 8/4 10P 8/4 5RP 9/4 10P 9/4 2.5RP 7/4 5RP 7/4 7.5RP 7/4 10P 7/4 7.5RP 3/16 7.5RP 4/16 5RP 5/14 5RP 5/20 5RP 6/18 5RP 4/12 83 7.5RP 4/12 10RP 4/12 5RP 5/12 7.5RP 5/12 10RP 5/12 5RP 3/10 7.5RP 3/10 10RP 3/10 5RP 3/12 7.5RP 3/12 10RP 3/12 5RP 1/8 7.5RP 1/8 10RP 1/8 5RP 1/10 7.5RP 1/10 10RP 1/10 7.5RP 4/8 5RP 4/10 10RP 4/10 7.5RP 5/8 5RP 5/10 10RP 5/10 7.5RP 3/4 5RP 3/6 10RP 3/6 7.5RP 3/8 5RP 1/4 7.5RP 1/4 10RP ¼ 5RP 1/6 7.5RP 1/6 10RP 1/6 5RP 4/6 7.5RP 4/6 10RP 4/6 5RP 5/6 7.5RP 5/6 10RP 5/6 5G 1/4 25.2.2.1) RAL As empresas alemãs costumam usar o Sistema RAL, que tem 158 cartelas, é menos sofisticado do que o Munsell, porém também apresenta cartelas de cores padronizadas. Não existe relação entre as cartelas do sistema a RAL e as do Munsell. São padronizações independentes e poucas são as cartelas que apresentam coincidência de cor nos dois sistemas. Utilizando um colorímetro é possível determinar a cor Munsell a partir de uma cartela RAL, entretanto, a notação poderá ser fracionada e não haver cartela correspondente no livro Munsell. 84 A sigla RAL que dizer: Rationelle Arbeitsgrundlagen für die praktiker des Lack (Base racional para o trabalho do profissional da pintura). As cartelas são identificadas por 4 dígitos. Ex.: RAL 3009, que corresponde a cor vermelho óxido. O sistema RAL é dividido em 9 grupos de cores com suas respectivas tonalidades: NÚMEROS GRUPO DE COR N° DE CARTELAS 1000 Amarelas 23 2000 Laranjas 9 3000 Vermelhas e marrons avermelhadas 19 4000 Violetas e púrpuras 6 5000 Azuis 19 6000 Verdes 28 7000 Cinzas 29 8000 Marrons 17 9000 Pretas, brancas, cinzaclaras e alumínio 8 As cartelas tem as dimensões de 210 mm x 148 mm e nelas uma tarja colorida de 50 mm x 148 mm ou de 105 mm x 148 mm. Estas cartelas são guardadas em caixas de papelão pretas para protegê-las da luz. Existem duas versões das cartelas RAL, a semi-brilhante (840HR) e a brilhante (841 GL). A mais usada é a semi-brilhante. Existem também cartelas impressas que são distribuídas como brinde, com as principais cores RAL, mas estas não são tão precisas como as referidas acima. 25.2.2.2) TABELA DE CORES RAL ¨POSSÍVEL VARIAÇÃO DE COR EM RELAÇÃO AO ORIGINAL¨ Ral 1000 Ral 1001 Ral 1002 Ral 1003 Ral 1004 Ral 1005 Ral 1006 Ral 1007 Ral 1011 Ral 1012 Ral 1013 Ral 1014 Ral 1015 Ral 1016 Ral 1017 Ral 1018 Ral 1019 Ral 1020 Ral 1021 Ral 1023 Ral 1024 Ral 1027 Ral 1028 Ral 1032 Ral 1033 Ral 1034 Ral 2000 Ral 2001 Ral 2002 Ral 2003 85 Ral 2004 Ral 2008 Ral 2009 Ral 2010 Ral 2011 Ral 2012 Ral 3000 Ral 3001 Ral 3002 Ral 3003 Ral 3004 Ral 3005 Ral 3007 Ral 3009 Ral 3011 Ral 3012 Ral 3013 Ral 3014 Ral 3015 Ral 3016 Ral 3017 Ral 3018 Ral 3020 Ral 3022 Ral 3027 Ral 3031 Ral 4001 Ral 4002 Ral 4003 Ral 4004 Ral 4005 Ral 4006 Ral 4007 Ral 4008 Ral 4009 Ral 5000 Ral 5001 Ral 5002 Ral 5003 Ral 5004 Ral 5005 Ral 5007 Ral 5008 Ral 5009 Ral 5010 Ral 5011 Ral 5012 Ral 5013 Ral 5014 Ral 5015 Ral 5017 Ral 5018 Ral 5019 Ral 5020 Ral 5021 Ral 5022 Ral 5024 Ral 5030 Ral 6000 Ral 6001 Ral 6002 Ral 6003 Ral 6004 Ral 6005 Ral 6006 Ral 6007 Ral 6008 Ral 6009 Ral 6010 Ral 6011 Ral 6012 Ral 6013 Ral 6014 Ral 6015 Ral 6016 Ral 6017 Ral 6018 Ral 6019 Ral 6020 Ral 6021 Ral 6022 Ral 6024 Ral 6025 Ral 6026 Ral 6027 Ral 6028 Ral 6029 Ral 6032 Ral 7000 Ral 7001 Ral 7002 Ral 7003 Ral 7004 Ral 7005 Ral 7006 Ral 7008 Ral 7009 Ral 7010 Ral 7011 Ral 7012 Ral 7013 Ral 7015 Ral 7016 Ral 7021 Ral 7022 Ral 7023 Ral 7024 Ral 7026 Ral 7030 Ral 7031 Ral 7032 Ral 7033 Ral 7034 Ral 7035 Ral 7036 Ral 7037 Ral 7038 Ral 7039 Ral 7040 Ral 7042 Ral 7043 Ral 7044 Ral 8000 Ral 8001 Ral 8002 Ral 8003 Ral 8004 Ral 8007 Ral 8008 Ral 8011 Ral 8012 Ral 8014 Ral 8015 Ral 8016 Ral 8017 Ral 8019 Ral 8022 Ral 8023 Ral 8024 Ral 8025 Ral 8028 Ral 9001 Ral 9002 Ral 9003 Ral 9004 Ral 9005 Ral 9010 Ral 9011 Ral 9016 Ral 9017 Ral 9018 26) FERRAMENTAS DE CORTE (USINAGEM) 26.1) BITS E BEDAMES São ferramentas de corte adaptáveis a tornos mecânicos através de porta- bedames. 86 Segundo o formato, podem ser redondos, quadrados ou retangulares. Podem ser fabricados em aço rápido ou aço rápido com cobalto. 26.2) REBOLO É a ferramenta de corte usada no Esmeril e na Retificadora, cuja superfície é abrasiva, ou seja, apresenta-se constituída de grãos de óxido de alumínio ou de carbeto de silício, entre outros. Por isso, a usinagem com rebolo é designada como um processo de usinagem por abrasão. Trata-se do mesmo processo utilizado por um dentista quando ele utiliza um instrumento giratório com uma espécie de lixa redonda para limpar ou polir nossos dentes. O desgaste do material a ser usinado é muito pequeno, pois o rebolo arranca minúsculos cavacos durante a operação de corte, quando a aresta dos grãos abrasivos incide sobre a peça. 26.3) BROCAS HELICOIDAIS As brocas são as ferramentas de abertura de furos. Possuem de 2 até 4 arestas de corte e sulcos helicoidais por onde corre o cavaco. O ângulo da ponta varia entre 90° e 150°, conforme a dureza do material a furar, sendo o ângulo de 120° o mais comum de se encontrar. 87 26.4) BROCAS DE CENTRO São usadas para abrir um furo inicial que servirá como guia no local do furo que será feito pela broca helicoidal. Além de furar, esta broca produz simultaneamente chanfros. Ela permite a execução de furos de centro nas peças que serão torneadas, fresadas ou retificadas. Esses furos permitem que a peça seja fixada por dispositivos especiais (na forma entre pontas) e tenha o movimento giratório. 26.5) ESCAREADORES E REBAIXADORES Nas operações de montagem de máquinas é necessário embutir parafusos que não devem ficar salientes. Neste caso, a furação com uma broca comum não é indicada. Para este tipo de trabalho, usam-se ferramentas diferentes de acordo com o tipo de rebaixo ou alojamento que se quer obter. (Rebaixadores) 88 (Escareador) Assim, para rebaixos cônicos (como parafusos de cabeça escareada com fenda), emprega-se a ferramenta chamada de escareador. Este tipo de ferramenta apresenta um ângulo de ponta de 60°, 90° ou 120° e pode ter o corpo em formato cilíndrico ou cônico. Já para rebaixos cilíndricos, utiliza-se o rebaixador, que é de corpo cilíndrico (para parafusos tipo Allen cabeça cilíndrica) e são providos de um piloto na ponta que pode ser fixo ou postiço, para guiar o rebaixo no furo. 26.6) ALARGADORES O furo executado pela broca nunca é perfeito. A superfície do furo é rugosa, o furo obtido não é perfeitamente cilíndrico devido ao jogo da broca, o diâmetro final geralmente é maior do que o da broca - devido ao seu jogo ou mesmo por sua afiação imperfeita, além do fato de que algumas vezes o eixo geométrico do furo sofre uma ligeira inclinação. Desta forma, quando a exigência é de furos rigorosamente acabados, que permitam ajustes de eixos, pinos, buchas, mancais e similares, torna-se necessário calibrar esses furos. Para isso, executa-se a operação conhecida como alargar. Alargar um furo é dar a ele perfeito acabamento, com uma superfície rigorosamente cilíndrica e lisa. Com essa operação é possível também corrigir um furo ligeiramente excêntrico. O diâmetro obtido tem uma exatidão de até 0,02 mm ou menos. O resultado desta operação chama-se calibração. 89 Os furos alargados podem ser cilíndricos ou cônicos. São obtidos com uma ferramenta chama da alargador que pode ser usada manualmente ou fixado a uma máquina ferramenta como a furadeira, o torno ou a mandrilhadora. Apresentam-se do tipo fixo, de expansão (regulável) ou com pastilhas intercambiáveis. 26.7) MACHO É a ferramenta utilizada para a abertura de roscas internas, geralmente fabricadas em aço rápido e que podem ser usadas manualmente com o apoio de um desandador (ou vira-macho) ou em máquinas operatrizes, no caso do chamado macho-máquina. Possuem dimensões padronizadas em milímetros, polegadas ou especiais e normalmente vem em jogos de até três unidades (desbaste, ajuste e acabamento), para roscas direita ou esquerda. 26.8) COSSINETE OU TARRAXA O cossinete é também uma ferramenta de corte, feita de aço especial, com um furo central filetado, semelhante ao de uma porca. Possui três ou mais furos, que auxiliam a retirada dos cavacos. Pode apresentar um corte radial de abertura que permite regular a profundidade do corte. Isto é feito por meio de um parafuso instalado na fenda ou por meio de parafusos de regulagem do porta-cossinete (a ferramenta responsável pela sua fixação e giro manual). Se esses parafusos não 90 forem bem apertados podem produzir erros no passo porque os dentes cortam irregularmente. Para trabalhos de obtenção de roscas iguais ou normalizadas, devem-se usar cossinetes rígidos ou fechados. 26.9) OBSERVAÇÕES SOBRE ROSCAS A rosca é uma saliência de seção uniforme que se desenvolve com uma inclinação constante, em torno de uma superfície cilíndrica. As roscas podem ser diferenciadas pela seção do filete (triangular, quadrada, trapezoidal, etc.) Embora se diferencie uma rosca pelasua seção do filete, temos também o sentido da rosca. Neste caso temos rosca direita e rosca esquerda (ou à direita e à esquerda). Na rosca à direita, quando giramos o parafuso no sentido horário ela avançará e para retorná-la é necessário girá-la no sentido anti-horário. O funcionamento da rosca à esquerda é invertido. 91 26.10) MATERIAIS PARA FERRAMENTAS DE CORTE Além da geometria de corte, quando se trabalha em metal com o auxílio de uma máquina-ferramenta é importante que a ferramenta seja fabricada de um material adequado, que deve estar relacionado: À natureza do produto a ser usinado em função do grau de exatidão e custos; Volume da produção; Tipo de operação (desbaste, acabamento, etc.); Construção da ferramenta (fixação, dureza, etc.); Estado da máquina-ferramenta; Características do trabalho a ser executado. A ferramenta deve ser mais dura nas temperaturas de trabalho que o metal a ser usinado (dureza a quente). O material da ferramenta deve ser resistente ao encruamento e à microssoldagem resultantes do aquecimento gerado pelo atrito entre o material usinado e a ferramenta. A ferramenta deve ser de um material duro – mas não quebradiço a ponto de oferecer pouca resistência ao choque. Ela deve, ainda, ser de um material compatível em termos de custo com o trabalho realizado e deve proporcionar boa qualidade e produtividade no trabalho realizado, proporcionando bom desempenho. 26.11) PRINCIPAIS MATERIAIS 26.11.1) AÇO-CARBONO São aços com teores de carbono de 0,8% a 1,5% empregados para ferramentas que trabalham em baixa velocidade de corte e com materiais de pouca dureza por não resistir a temperaturas superiores a 250° C, portanto pouco produtivas industrialmente. 92 26.11.2) AÇO-RÁPIDO São os aços que além dos elementos comuns de liga (Fe, C, S, Mg), possuem elementos de liga como o tungstênio, molibdênio, cobalto e o vanádio, empregado para ferramentas que trabalham em baixa e média velocidade de corte e apresentam dureza a quente de até 600° C e boa resistência ao desgaste. 26.11.3) METAL DURO (CARBONETO SINTERIZADO/CARBONETO METÁLICO) É um aglomerado composto de carbonetos metálicos (tungstênio, titânio e tântalo), aglomerados com cobalto e sinterizados. Empregados para trabalhos em velocidades de corte elevadas, ferro fundido, ligas abrasivas não ferrosas e até o aço temperado. 26.11.4) DIAMANTE INDUSTRIAL São ferramentas fabricadas com uma fina camada de diamante sintético policristalino. A matéria prima são partículas muito finas de diamante sintético, de granulação bem definida. A camada de diamante policristalina é produzida pela sinteziração das partículas de diamante com o cobalto em um processo de alta pressão e alta temperatura (1400°C a 2.000°C). Esta camada de aproximadamente 0,5 mm de espessura é geralmente aplicada em uma base de metal duro. 93 São utilizados na usinagem dos mais variados metais não ferrosos e não metais. É empregado na usinagem de pequenos desbastes e acabamentos de materiais abrasivos como ligas de alumínio com teor de silício (alumínio aeronáutico) e de metal duro. 26.11.5) CERÂMICAS São ferramentas de cerâmica, tanto na base de óxido de alumínio como na mistura destes com carbonetos metálicos, tem adquirido importância crescente nos últimos anos, principalmente na usinagem com máquinas automáticas de alta velocidade de peças de aço e ferro fundido. Em condições adequadas é possível usar velocidades de corte de 5 a 10 vezes maiores do que as empregadas com o metal duro. O componente principal da cerâmica de corte é o coríndon (Al2O2). O processo utilizado para a sua fabricação é através da metalurgia do pó. 26.11.6) NITRETO DE BORO CÚBICO (CBN) Depois do diamante, o CBN é o material mais duro que se conhece. Trata-se de um material sintético e que é quimicamente mais estável que o diamante, pois sob pressão atmosférica, o CBN é estável até 2.000° C, enquanto que no diamante já ocorre grafitização ao redor de 900° C. 94 27. METALURGIA DO PÓ 27.1) PROCESSO Pós metálicos ou não metálicos são comprimidos no interior de um molde com o formato desejado formando um "compactado verde" que será sinterizado. 27.2) SINTERIZAÇÃO O processo de sinterização na metalurgia do pó consiste em aquecer o material a temperaturas abaixo do ponto de fusão do material-base provocando difusões atômicas que farão com que as propriedades mecânicas da peça aproximem-se das adquiridas através de outros processos de fabricação. 27.3) CARACTERÍSTICAS DOS PRODUTOS Peças fabricadas por metalurgia do pó possuem uma certa porosidade, que pode ser controlada através de fatores como pressão de compactação, temperatura e tempo de sinterização, tamanho e forma das partículas do pó, etc. Essa http://pt.wikipedia.org/wiki/Metal http://pt.wikipedia.org/wiki/Ametal http://pt.wikipedia.org/wiki/Molde http://pt.wikipedia.org/wiki/Sinteriza%C3%A7%C3%A3o http://pt.wikipedia.org/wiki/Metalurgia http://pt.wikipedia.org/wiki/Temperatura http://pt.wikipedia.org/wiki/Ponto_de_fus%C3%A3o http://pt.wikipedia.org/wiki/%C3%81tomo http://pt.wikipedia.org/wiki/Mec%C3%A2nica 95 porosidade possibilita a fabricação de filtros metálicos e mancais auto lubrificantes, impossíveis de serem fabricados por outros processos. A produção de peças de tungstênio e molibdênio por exemplo, que possuem elevado ponto de fusão, tornou-se viável, pois o processo exige temperaturas bem abaixo da temperatura de fusão. Embora tenha uma grande produtividade, até 1000 peças por minuto, e mínimo desperdício de material, o processo restringe-se a peças pequenas, no máximo 1 ou 9 kg, pois depende da capacidade das prensas de compressão e lotes grandes pois seu custo é alto. A peça pronta apresenta bom acabamento e pequenas tolerâncias dimensionais. E ela ainda pode passar por processos de acabamento como usinagem e recompressão. 28. MÁQUINAS OPERATRIZES (MÁQUINAS FERRAMENTAS) A máquina ferramenta é uma máquina utilizada na fabricação de peças de diversos materiais (metálicas, plásticas, de madeira etc.), por meio da movimentação mecânica de um conjunto de ferramentas. Tipos de máquinas ferramentas Entre as máquinas ferramentas se destaca o torno mecânico, que é a máquina ferramenta mais antiga e dele derivaram outras máquinas. As próximas seções apresentam o torno mecânico, a fresadora, a furadeira, a aplainadora mecânica, a retificadora e outras máquinas. 28.1) TORNO MECÂNICO O torno mecânico é uma máquina extremamente versátil utilizada na confecção ou acabamento em peças dos mais diversos tipos e formas. Estas são fixadas entre as pontas de eixos revolventes a fim de que possam ser trabalhadas http://pt.wikipedia.org/wiki/Filtro http://pt.wikipedia.org/wiki/Tungst%C3%AAnio http://pt.wikipedia.org/wiki/Molibd%C3%AAnio http://pt.wikipedia.org/wiki/Ferramenta http://pt.wikipedia.org/wiki/Torno_mec%C3%A2nico http://pt.wikipedia.org/wiki/Torno_mec%C3%A2nico 96 pelo torneiro mecânico, profissional altamente especializado no manuseio deste tipo de equipamento de precisão. O torno pode executar o maior número de obras do que qualquer outro tipo de máquina ferramenta. É considerado fundamental na civilização moderna, pois dele derivaram todas as outras máquinas e ferramentas. • Caixa Norton: conhecida como engrenagem, é formada por eixos e engrenagens, que serve para transmitir o movimento do avanço do recambio para a ferramenta. • Recambio: responsável pela transmissão do movimento de rotação do cabeçote fixo para a caixa Norton. • Barramento: é a parte que sustenta os elementos fixos e moveis, garantindo o alinhamento da maquina. • Carro Principal: é formado pela mesa, carro transversal, carro superior e porta-ferramenta. O avanço do carro pode ser manual ou automático.• Carro Transversal: é responsável pelo movimento automático (pela rosca sem-fim), ou pelo manual ( por um volante). • Carro Superior: é uma base giratória que permite tornear em ângulos. • Porta-ferramenta (torre): é o local onde são fixados os suportes de ferramentas, presos por meio de parafuso de aperto. • Cabeçote Movel: parte do torno onde se desloca sobre o barramento oposta ou cabeçote fixo, a contraponta e o eixo principal estão situados na mesma altura e determina o eixo de rotação da superfície torneada. • Torno Vertical: é usado para trabalhar com peças com um diâmetro elevado, como flanges, polias e rodas dentadas); • Torno Revolver: é um torno simples o qual é possível executar processos de usinagem com rapidez, em peças pequenas (Ex: buchas); http://pt.wikipedia.org/w/index.php?title=Torneiro_mec%C3%A2nico&action=edit&redlink=1 97 • Torno Copiador: copia uma peça modelo, fazendo movimento com o porta-ferramenta, produzindo assim uma peça idêntica com as mesmas dimensões; • Torno de Placa: executa torneamento de peças de grande diâmetro; • Torno CNC: tem movimentação controlada por computador através de servomotores, sendo capaz de usinar formas complexas com facilidade. 28.2) FRESADORA A fresadora é uma máquina derivada do torno mecânico. Seu desenvolvimento ocorreu a partir de certas dificuldades em se conseguir executar determinados tipos de usinagem em seu predecessor. Portanto, a fresadora é um equipamento especializado em cortar a matéria prima utilizando uma ferramenta chamada fresa. A fresa (ferramenta) em geral cilíndrica, é composta de diversos gumes cortantes que em movimento rotativo e contínuo montada no eixo da fresadora, ao passar pela matéria prima, vai retirando fragmentos (chamados de cavacos), até dar forma e tamanho desejados nesta. A fresadora é utilizada para fresar, podendo ser realizadas operações de desbaste e acabamento, de acordo com a ferramenta e as condições de corte. Existem muitos tipos destas máquinas operatrizes, as mais comuns são chamadas fresadoras universais destinadas à fabricação de engrenagens ditas retas e helicoidais, além de roscas sem fim e confecção das mais diversas ferramentas com as mais diversas formas utilizadas num ramo da metalurgia chamado de ferramentaria. http://pt.wikipedia.org/wiki/Fresadora http://pt.wikipedia.org/wiki/Rosca http://pt.wikipedia.org/wiki/Metalurgia http://pt.wikipedia.org/wiki/Ferramentaria 98 28.3) FURADEIRA É uma maquina ferramenta que permite operações como furar, alargar, escarear, rebaixar e rosquear com machos. Essas operações são executadas pelo movimento de rotação e avanço do eixo principal. O avanço é transmitido por sistema de engrenagens ou polias, que pode ser manual ou automático. Tipos de furadeira: - Portátil; - Sensitiva de bases magnéticas; 99 - De coluna radial; ·. - Múltipla de fusos múltiplos; - Furadeira sensitiva: é a mais simples, indicada para peças de pequeno porte e furos com diâmetro de até 15 mm. Tem o nome de sensitiva por que o avanço é manual. - Furadeira radial: para peças pesadas e volumosas dificeis de alinhar. Possui um potente braço horizontal que pode ser levantado ou abaixado e é capaz de girar em torno da coluna, esse braço contem o eixo porta-ferramenta que 100 também pode ser deslocado horizontalmente. Isso permite furar em várias posições sem mexer na peça. A furadeira é composta pelas seguintes partes: motor, eixo árvore, coluna, mesa e base. 28.4) APLAINADORA MECÂNICA (PLAINA) As aplainadoras mecânicas, também conhecidas por plainas limadoras, embora não pareçam devido à sua aparência e forma, também são máquinas derivadas do torno mecânico. Seu desenvolvimento ocorreu para resolver certos problemas ocorridos em peças e componentes mecânicos planos e retos. Há vários tipos de plainas. Pode-se furar o cavaco agudo tranversal da mesa plaina utilizada na fabricação quando se necessário, devido a sua boa força de avanço interno na parte a ser utilizada. 28.5) RETIFICADORAS Retificadoras, ou retíficas, são máquinas operatrizes também derivadas dos tornos mecânicos. São altamente especializadas em retificar e polir peças e http://pt.wikipedia.org/wiki/Aplainadoras_mec%C3%A2nicas http://pt.wikipedia.org/wiki/Plaina http://pt.wikipedia.org/wiki/Ret%C3%ADfica 101 componentes cilíndricos ou planos. Os virabrequins de motor a explosão, por exemplo, depois confeccionados, têm suas medidas de acabamento terminadas numa retificadora. Outro exemplo seriam os corpos como barramentos e prismas de precisão das próprias máquinas operatrizes que são acabados em suas medidas finais por retíficas planas e cilíndricas. 28.6) OUTRAS MÁQUINAS Além das citadas acima, a tecnologia atualmente utiliza muitas máquinas para a confecção de outras, porém estas foram as que deram início às demais. Sendo o torno mecânico considerado a máquina geradora de todas as outras como citado acima. Aqui se pode comentar sobre CNC (Comando Numérico omputadorizado), este que é o grande elemento de mudança no processo produtivo. Sendo programável, comanda a máquina no lugar do operador (mas não o torna dispensável) com vantangens sobre diminuição da influência humana e aumento da produtividade. Também efetuam a troca da ferramenta automaticamente e possuem porta-ferramentas para grande quantidade das mesmas, podendo ultrapassar 80 ferramentas em um único magazine. Como exemplos pode-se citar: Centro de torneamento - tornear; http://pt.wikipedia.org/wiki/Motor_a_explos%C3%A3o http://pt.wikipedia.org/wiki/CNC http://pt.wikipedia.org/w/index.php?title=Centro_de_torneamento&action=edit&redlink=1 102 Centro de usinagem - furar, mandrilar, fresar; Retíficas CNC - retificar. 29) USINAGEM POR ELETROEROSÃO A eletroerosão baseia-se na destruição de partículas metálicas por meio de descargas elétricas. 29.1) O QUE É ELETROEROSÃO? A Eletroerosão, ou usinagem por descargas elétricas, ou ainda EDM (Electrical Discharge Machining), é um processo indicado na usinagem de formas complexas em materiais condutores elétricos, especialmente aqueles de alta dureza, e de dimensões diminutas, difíceis de serem usinados por processos tradicionais de usinagem. Aplicando-se uma diferença de potencial (em corrente contínua) entre duas placas condutoras de eletricidade, chamadas de eletrodo e peça, separadas por uma pequena distância (de 0,012mm a 0,050mm) denominada GAP, ocorrem http://pt.wikipedia.org/w/index.php?title=Centro_de_usinagem&action=edit&redlink=1 http://pt.wikipedia.org/w/index.php?title=Ret%C3%ADficas_CNC&action=edit&redlink=1 http://pt.wikipedia.org/wiki/Part%C3%ADcula http://pt.wikipedia.org/wiki/Metal http://pt.wikipedia.org/wiki/Descargas_el%C3%A9tricas http://www.edmbrasil.com/ 103 descargas elétricas entre elas. Na verdade, neste espaço entre a peça e o eletrodo, circula o fluido dielétrico que se torna eletrolítico na forma gasosa. No instante da descarga elétrica, o eletrodo e a peça não estão em contato devido ao meio dielétrico que os envolve. Ao iniciar o ciclo de erosão, na pequena região de descarga elétrica, a potência despendida por unidade de área pode chegar até 1000 W/m2, a temperatura até 12.000°C, assim o fluido dielétrico evaporará, tornando- se eletrolítico e no meio gasoso a pressão poderá alcançar as marcas de até 200 atm. Essa descarga elétrica durará alguns milionésimos de segundo. Este período é denominado de Ton. Cessada a descarga elétrica, inicia-se, por alguns milionésimos de segundo, o período Toff, período que ocorrerá a emersão dos gases eletrolíticos. Os espaços ocupados pelo gás serão preenchidos pelo fluido dielétrico em temperatura menor que a região em usinagem, assim, com o choque térmico, ocorrerá uma micro explosão e a desagregaçãodas partículas fundidas da peça, dando início ao processo de usinagem. O ferramental pode ser definido como o conjunto que engloba a geometria da ferramenta propriamente dita, o sistema de fixação da peça e o sistema de lavagem. A geometria da ferramenta modifica a velocidade de usinagem e a TRM (Taxa de Remoção de Material). Um exemplo é um eletrodo cilíndrico maciço e um eletrodo cilíndrico vazado. A usinagem por EDM com eletrodo cilíndrico maciço com parâmetros do processo constantes, terá uma velocidade menor que a usinagem com eletrodo cilíndrico vazado. Isso acontece porque com o eletrodo vazado, o volume de material a ser fundido é bem menor que no caso do eletrodo maciço, onde todo o volume do furo, por exemplo, deverá ser fundido. No eletrodo vazado, o tarugo interno não será fundido, terá que ser fundido apenas o material em volta do mesmo para obtenção da geometria desejada. Atualmente, com o advento de máquinas CNC, as ferramentas se restringem a uma fina haste com extremidade esférica. Com métodos computacionais, é possível obter-se trajetórias definidas, o que viabiliza a obtenção de superfícies complexas, como se fosse uma fresadora CNC. Isto favorece o processo, pois não há a necessidade de se fabricar ferramentas com geometrias não convencionais, que com o decorrer da usinagem requer novas correções de forma. http://www.edmbrasil.com/ 104 O sistema de lavagem é outro fator de significativa importância no ferramental, tendo várias funções importantes. Uma delas é a de arrastar todo material erodido entre a ferramenta e peça, garantindo um avanço contínuo da ferramenta. Outra função é a renovação constante do fluido dielétrico na interface, mantendo as características físicas e químicas do mesmo. Essa renovação garante também o resfriamento mais pronunciado através da ferramenta ou peça. A lavagem interna pode ser feita por sucção ou injeção. As vantagens de um ou outro sistema dependem de cada caso e deve ser levado em conta não só a geometria da peça, mas também a precisão requerida. O sistema de fixação da peça também influi na TRM, pois se relaciona com o sistema de lavagem permitindo a passagem do dielétrico em diferentes regiões. Todo o conjunto que compõem o ferramental relaciona-se mutuamente, portanto a escolha de um ferramental adequado ao tipo de trabalho a ser executado, deve levar em consideração todos os fatores envolvidos, para que o processo tenha o melhor desempenho. 30. SISTEMAS DE CORTE DE MATERIAIS 30.1)SERRAS (TIPOS) 105 São ferramentas constituídas por uma lâmina, fita ou disco dentado, e destinada a cortar madeira ou metal. Algumas serras constituídas por lâminas vêm em geral providas de dois cabos nas extremidades (serra braçal); outras estão presas a um arco ou armação de madeira (serra de acha, de nivelar) ou de metal (serra de metais) ou dispõem apenas de um cabo torneado (serra de compensado). A simples lâmina dessa ferramenta, também é conhecida como serra. Serra circular, serra de movimento rotativo constituída por um disco dentado fixo um fuso horizontal ou vertical. Serra tico-tico, pequena serra mecânica que funciona em movimento vertical, de vaivém. 30.2) CORTE OXIACETILÊNICO O oxicorte é, na realidade, um processo de combustão. Quando uma chapa de aço é cortada, o ferro presente na sua composição, aquecido por uma chama à sua temperatura de ignição, reage com o oxigênio produzindo óxidos de ferro, que serão removidos da área de reação. O processo oxiacetilênico As operações de solda e corte pelo processo oxiacetilênico, são realizadas através da queima da mistura de oxigênio e acetileno misturados nas proporções corretas em um maçarico. A chama resultante dessa queima pode chegar a temperaturas ao redor dos 3.200º C. O processo de soldagem a gás é na realidade uma fusão onde as duas partes do material que deve ser soldado são aquecidas até o seu ponto de fusão e depois unidas. Essa fusão pode ser feita sem adição ou com a adição de um material (eletrodo) similar ao que está sendo trabalhado. 106 No corte, basicamente a mistura oxigênio/gás combustível serve para pré- aquecer o material a ser cortado até a temperatura de reação do metal (ignição), no caso das chapas de aço, entre 700ºC e 900ºC, quando o aço toma a coloração vermelho cereja, mas ainda não atingiu a temperatura de fusão. Nesse ponto, o jato de oxigênio puro é acionado, incidindo diretamente sobre a área pré-aquecida, o que desencadeia uma violenta reação química exotérmica entre o oxigênio e o metal aquecido, formando óxido de ferro (escória), que se desloca pela força do jato de gás e abre espaço para a penetração da chama produzindo o corte no metal. 30.3) CORTE POR ÁGUA PRESSURIZADA O corte jato de água é uma ferramenta capaz de corte em metal ou outros materiais, usando um jato de água em alta velocidade e pressão, ou uma mistura de água e uma substância abrasiva. O processo é essencialmente o mesmo que a erosão da água encontrada na natureza, mas muito acelerado e concentrado. É muitas vezes utilizado durante a fabricação de peças para máquinas e outros dispositivos. É o método preferido quando o material a ser cortado é sensível às altas temperaturas geradas por outros meios. Ela tem encontrado aplicações em um número diverso de indústrias desde mineração até aeroespacial, onde é utilizado para operações como corte, modelagem, escultura, e fresagem. História Em 1950, engenheiro florestal Norman Franz experimentou uma forma primitiva de corte jato de água para cortar madeira. No entanto, a tecnologia não avançou notadamente até a década de 1970, quando Mohamed Haxixe criou uma técnica para adicionar produtos abrasivos para o corte do jato de água. Hoje, o jato de água não tem paralelo em muitos aspectos da corte e mudou a forma como muitos produtos são fabricados. Muitos tipos de jatos d'água existentes hoje, incluindo jatos de água pura, jatos d'água abrasivos, de água de percussão, cavitação e jatos de híbridos. 107 Operação O cortador é comumente ligado a uma alta pressão da bomba de água onde a água é então ejetada do bocal, cortando o material por aspersão com o jato de alta velocidade da água. Aditivos na forma de grãos ou outros produtos abrasivos suspensos, tais como, granada e óxido de alumínio, podem ajudar neste processo. Benefícios Um benefício importante do cortador de jato de água é a capacidade de cortar o material, sem interferir com a estrutura material inerente já que não há zona afetada pelo calor, também conhecida como HAZ. Minimizar os efeitos do calor permite que os metais a serem cortados sem prejudicar ou alterar as suas propriedades. Cortadores de jato de água também são capazes de produzir cortes mais complicados. Com softwares e maquinário especializados podem-se produzir formas 3D complexas. O corte, ou largura do corte pode ser alterado mudando as peças no bocal, bem como o tipo e tamanho do abrasivo. Um típico corte abrasivo é feito com um corte na faixa de 0,04 "para 0,05" (1,016-1,27 mm), mas pode ser tão estreito quanto 0,02 "(0,508 mm). Cortes não-abrasivos normalmente de 0,007" a 0,013 "(0,178 a 0,33 mm), mas pode ser tão pequena quanto 0,003 "(0,076 mm), que é aproximadamente do tamanho de um fio de cabelo humano. É possível fazer peças muito detalhadas em uma grande gama de aplicações. Jatos d'água são capazes de atingir a precisão de 0,005 "(0,13 mm), repetitividade e de 0,001" (0,03 mm). 30.4) CORTE POR PLASMA O Processo de Corte Plasma foi desenvolvido desde os anos 50 para cortar metais condutores, principalmente o aço inoxidável e o alumínio. Hoje é o processo com maior crescimento na indústria, nas instalações industriais e nas oficinas em geral como excelente ferramenta para o corte de metais, em virtude da velocidade e precisão do corte.108 Definição de Plasma Os três estados da matéria são sólido, líquido e gasoso. Para a substância mais conhecida, a água, temos o gelo, água e vapor. Se adicionarmos energia em forma de calor ao sólido (gelo), teremos a mudança de estado para o líquido (água) e se mais calor for adicionado teremos o gás (vapor). Quando uma quantidade substancial de calor for adicionada ao gás, este se transforma em plasma. Plasma é um gás eletricamente condutor. A ionização dos gases gera a criação de elétrons livres e de íons positivos junto com os átomos de gás. Quando isso ocorre, o gás torna-se eletricamente condutor, com a característica de transportar corrente, tornando-se assim o plasma. 109 Um exemplo de plasma, como aparece na natureza é o relâmpago. Como a tocha plasma, o relâmpago conduz eletricidade de um lugar a outro. No relâmpago, os gases do ar são gases ionizados. Cortando com o Plasma O corte a Plasma é um processo que utiliza um bico com um orifício para constringir o gás ionizado em alta temperatura até que possa se utilizado para cortar secções de metais, como o aço carbono, aço inoxidável, o alumínio e outros metais eletricamente condutores. O arco Plasma derrete o metal, e a alta velocidade do gás remove o material derretido. Segue exemplo da técnica de operação do corte de metais por Plasma: 1) Fixar o grampo terra/obra na peça a ser cortada, para que ocorra a transferência do arco plasma 2) Posicionar o bico da tocha na posição vertical em relação à peça de trabalho 110 3) Começar o corte a partir da borda da peça de trabalho 4) Em seguida prosseguir com o corte do material nas dimensões necessárias para o trabalho. Obs.: O uso de guias ou esquadros é indicado para manter o corte na medida necessária e também cortes em linhas retas. 5) No caso do corte iniciar no meio da chapa ou para fazer furos, a técnica indicada é iniciar o corte com o bico inclinado. Aplicações do Plasma Com o processo de corte Plasma é possível cortar também fora da posição plana, utilizar tartarugas de corte, mesas CNC, entre outros dispositivos de automação, tornando o processo versátil em diversas aplicações onde o objetivo é cortar metais. 111 A principal aplicação do processo é na preparação de juntas para a soldagem, onde a qualidade de corte sem a pós-operação de limpeza para remoção de escórias facilita o processo de operação seguinte. Os principais mercados atendidos pelo processo de corte Plasma são: - Soldagem – corte e preparação dos conjuntos a serem soldados; - Manutenção em geral; - Estruturas metálicas; - Usinas siderúrgicas; - Usinas de açúcar e álcool; - Móveis metálicos; - Caldeirarias; - Indústrias agrícolas; - Autopeças & automotiva; - Funilarias; - Carrocerias metálicas; - Sucata & Ferro e Aço; - Outras aplicações que necessitam cortar metais como: aço carbono, aço inoxidável, alumínio, cobre, ferro fundido. Como dimensionar o Equipamento de Corte Plasma O equipamento de corte Plasma é dimensionado conforme a espessura do material a ser cortado, comprimento do corte e velocidade de corte. A grandeza 112 elétrica corrente, é a principal informação do equipamento de corte plasma, fazendo a relação entre corrente X espessura. Segue tabela com as informações sobre corrente e espessura de: Resumo do processo de Corte por Plasma - Processos eficientes de corte; - Sem necessidade de pós-operação; - Velocidade e facilidade na operação; - Preparação de juntas para a soldagem; - Reparo e manutenção; - Corta uma ampla faixa de espessuras (Dependendo da capacidade do equipamento, é possível cortar metais desde 0.5 mm até 60 mm de espessura); - Processo muito seguro, não utiliza perigosos cilindros de oxigênio e gás combustível e nem mangueiras transportando elementos combustíveis; - Corta qualquer metal condutor (Aço carbono, inoxidável, alumínio, bronze, cobre, ferro fundido); - Alta velocidade de corte; - Perfura sem pré-aquecimento; - Permite cortar placas empilhadas; - Corte limpo (O corte não deixa escória, por isso, não é necessária a limpeza posterior com esmeril); - Não superaquece o material (Devido à alta velocidade de avanço, a zona térmica afetada - ZTA é muito pequena); - As chapas de espessura fina não se deformam. 113 30.5) CORTE A LASER O que é o Laser? O Laser é a abreviação de "Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation" , ou seja Amplificação da Luz por Emissão Estimulada de Radiação. É um sistema que produz um feixe de luz coerente e concentrado através de estimulações eletrônicas ou transmissões moleculares para níveis mais baixos de energia em um meio ativo (sólido, líquido ou gasoso). Quando aplicada no processamento de materiais, verifica-se que a alta densidade de energia do faixe Laser promove a fusão e evaporação destes, em regiões muito localizadas em função do elevado gradiente térmico gerado. Onde é Utilizado? Atualmente pode-se verificar a aplicação do Laser em áreas completamente diversificadas, tais como: Processamento de Materiais (soldagem, corte, tratamento térmico superficial, usinagem e gravação). Controle dimensional, Medicina, Odontologia, Entretenimento, Telecomunicações, etc. Na indústria de Processamento de Materiais a aplicação do Laser se faz presente nos seguintes mercados: -Automobilístico (Montadoras e Autopeças) -Transformação Mecânica (Máquinas, Equipamentos e Prestadores de Serviços) -Eletroeletrônicos (Linha Branca e Marrom) -Transportes (Rodoviário, Ferroviário, Metroviário, Marítimo, Aéreo) -Implementos Agrícolas -Vidros e Não - Metálicos Quais as vantagens do Corte Laser para a indústria? Costuma-se dizer que o "Laser é uma ferramenta de corte afiada e sem desgaste". Na verdade, o Laser é o mais avançado processo tecnológico para corte térmico, que possui como principais vantagens: 114 -Alta precisão -Excelente qualidade da superfície cortada -Níveis mínimos de deformação, emissões de fumos e ruídos -Mínima Zona Termicamente Afetada (ZTA) -Sangria estreita (Kerf), reduzindo perda de material -Alta velocidade de corte -Extrema versatilidade ao processar uma imensa variedade de materiais -Sistema automatizado que possibilita o corte de figuras geométricas complexas com 2D ou 3D Somada a estas características a crescente evolução tecnológica, tem possibilitado nos últimos anos, a redução do custo do investimento inicial em equipamentos e o aumento da potência destes, credenciando o processo do CORTE LASER como excelente opção não somente por uma avaliação exclusivamente técnica, como no caso do processamento de materiais não metálicos, mas também por uma análise custo x benefício para o corte de metais. É com esta visão que o processo de CORTE LASER torna-se cada vez mais uma necessidade emergente em várias empresas, expandindo-se em grande escala no cenário mundial e particularmente, no Brasil. Qual a eficiência deste processo? A eficiência do processo de corte laser está principalmente relacionada à: -Correta seleção das características do Sistema de Geração do Laser -Qualidade do sistema de posicionamento e movimentação relativa do conjunto material/cabeçote de corte -Adequação de Layout -Capacitação dos operadores e programadores -Qualidade dos gases utilizados 115 -Qualidade das instalações de suprimento de gases -Assistência técnica Existem muitas ofertas de Sistemas Laser no mercado e uma avaliação de todas as variáveis que influenciam nos complexos fenômenos envolvidos nesse processo é fundamental para obtenção dos resultados desejados. Entre as principais variáveis, pode-se destacar:-Tipo de material a ser processado, sua composição química e espessura -Padrão de qualidade requerido ao corte e sua geometria -Escala de produção Que tipo de materiais pode ser processados? Uma das principais vantagens deste processo é a sua extrema versatilidade em processar diferentes materiais. Os mais comumente usados são: • Aços Carbono • Aços Galvanizados • Aços Inoxidáveis • Alumínio e suas ligas • Titânio • Plásticos e Acrílicos • Borrachas e Compósitos • Madeira • Papel, Couro e Tecidos • Vidros e Quartzo 116 Como ocorre o processo de Corte Laser? Com o entendimento de que o Laser promove a fusão e evaporação de materiais em regiões muito localizadas, pode-se concluir que um processo de corte contínuo, de alta velocidade e de excelente qualidade, somente ocorrerá quando adicionar-se a este poderoso feixe de energia um jato de gás, que obviamente seja compatível com o material a ser processado. Este gás é conhecido como Gás de Assistência, Gás de Processo ou ainda Gás de Corte e tem finalidade de expulsar as partículas do material, como se estivesse "abrindo o caminho para o corte". Os Gases de Assistência mais comumente utilizados são o Oxigênio e o Nitrogênio. Quais os tipos de Lasers aplicados no Processo de Corte? No que se refere à aplicação do Laser de Corte, assim como para o processamento de materiais de uma forma geral, utilizam-se, essencialmente, dois tipos: Laser sólido: Este tipo de Laser é concebido a partir de um meio ativo sólido. Destaque para o Laser Nd:YAG, que produz potências médias relativamente baixas. Sua principal vantagem é a possibilidade de ser transmitido por fibras óticas. Sua principal limitação é a velocidade de corte mais baixa que o CO2. Laser a Gás: Este tipo de Laser é concebido a partir de um meio ativo gasoso. O Laser CO2 é o sistema de geração de feixe mais amplamente utilizado no processo de corte de materiais. Apesar de sua designação, o meio ativo é formado por uma mistura de gases geralmente composta por Dióxido de Carbono, Nitrogênio e Hélio, em percentuais variáveis que dependem da especificação de cada fabricante de equipamento. Estes são os gases conhecidos como Gases de Formação Laser, Gases de Geração Laser, ou ainda, somente Gases Laser. A predominância do Laser CO2 é assim justificada: 117 • Grande flexibilidade deste sistema referente a materiais, espessuras e geometrias de corte • Maior velocidade de corte em comparação com o Laser Nd:YAG • Custo relativamente baixo por watt, tanto em termos de investimento quanto de produção 31 . PROCESSOS DE SOLDAGEM A maioria dos processos de soldagem necessita da geração de altas temperaturas locais que permita a junção dos metais. O tipo da fonte de calor é frequentemente usado como descrição básica do tipo do processo, como por exemplo, soldagem a gás e a soldagem a arco. Um dos maiores problemas da soldagem de metais é que eles reagem mais rapidamente com a atmosfera quando sua temperatura aumenta. O método de proteger o metal quente do ataque da atmosfera é a segunda característica mais importante de distinção entre os processos. As técnicas variam de recobrimento com fluxos, que formam uma escória protetora, até proteção com gases inertes. Em algumas circunstâncias a atmosfera é removida por meio de vácuo. Alguns processos foram desenvolvidos para aplicações muito específicas enquanto outros são flexíveis e podem ser utilizados em vários tipos de atividades de soldagem. Embora a soldagem seja usada principalmente para junção de metais similares e dissimilares, ela também é usada para reparar e reconstruir componentes desgastados ou danificados. Existe ainda uma crescente gama de aplicações para o revestimento duro de partes novas, originando superfícies com resistência a corrosão, abrasão, impacto e desgaste. Introduzidos primeiramente no final do século 19, os processos a arco permanecem como o grupo de técnicas de soldagem mais amplamente usado. Como o nome sugere, a fonte de calor é um arco elétrico estabelecido entre as partes a serem soldadas e o eletrodo metálico. A energia elétrica, convertida em calor, gera um arco com temperatura de aproximadamente 7000°C, provocando a junção dos metais através da fusão dos mesmos. Os equipamentos podem variar em tamanho e em complexidade, de acordo com os processos a arco, os métodos de proteção usados e o tipo de consumível ou metal de adição utilizado. 31.1) MMA / SMAW - ELETRODO REVESTIDO A soldagem com eletrodos revestidos é chamada de MMA (Manual Metal Arc) ou SMAW (Shielded Metal Arc Welding). Esse é o mais antigo e o mais versátil dentre os vários processos de soldagem a arco. Um arco elétrico é mantido entre a ponta do eletrodo e a peça de trabalho. Como as gotas de metal fundidas do eletrodo são transferidas através do arco para 118 a poça de fusão, eles são protegidos por uma atmosfera de gases produzida a partir da decomposição do recobrimento. A escória derretida flutua no topo da poça de fusão protegendo o metal soldado da atmosfera durante a solidificação. A escória pode ser removida depois de cada passe de solda. Diferentes tipos de eletrodos são produzidos, geralmente contendo ligas para adicionar durabilidade, força e ductibilidade à solda. O processo é utilizado principalmente para ligas de ferro em estruturas de aço, indústria naval e indústrias de transformação em geral. Reparos e manutenção são outras importantes aplicações do MMA. Apesar da baixa velocidade relativa do processo, devido à substituição dos eletrodos e à necessidade de remoção da escória, essa continua a ser uma das técnicas mais flexíveis e apresenta vantagens em áreas de acesso restrito. 31.2) Arco Submerso Na soldagem por arco submerso um arco é formado entre a peça de trabalho e o final do consumível, onde ambos estão cobertos por uma camada de fluxo granular (daí o nome arco submerso). O arco fica portanto, escondido. Parte do fluxo é fundida gerando uma capa protetora sobre a poça de fusão da solda. O restante não fundido é recolhido para a reutilização. O consumível utilizado é quase sempre um arame sólido, mas recentemente arames tubulares foram introduzidos. A soldagem por Arco Submerso é geralmente realizada com equipamentos automáticos, embora existam pistolas de soldagem manuais para o processo. Para aumentar a produtividade, um arranjo com vários consumíveis pode ser introduzido. Devido à sua elevada taxa de deposição de metal, é um processo particularmente adequado para longas articulações retas de boa qualidade na posição vertical. É amplamente utilizado na fabricação de vasos de pressão, em plantas químicas, em estruturas pesadas, em reparação e na indústria de construção naval. 119 31.1) MIG/MAG ou GMAW Na soldagem MIG (Metal Inert Gas) ou MAG (Metal Active Gas), também chamadas Gas-Shielded Metal Arc Welding (GMAW), um arco é mantido entre o arame sólido e a peça de trabalho. O arco e a poça de solda são protegidos por um gás inerte ou um ativo. O processo é adequado para muitos materiais e os fios do metal de adição são utilizáveis em uma extensa gama de metais. A soldagem MIG/MAG é definitivamente mais produtiva que a soldagem MMA, onde perdas da produtividade ocorrem cada vez que o soldador para para substituir o eletrodo consumido. Perdas de material também resultam da soldagem MMA quando o fragmento de cada eletrodo é descartado. Para cada quilograma de eletrodo revestido comprado, cerca de 65 % será incorporado na solda (o restante será descartado). O uso de arame sólido e de fluxo aglomerado aumenta essa eficiência para 80 – 95 %. Soldagem MIG/MAG é um processo versátil, no qual é pode-se obter uma alta taxa de deposição do metal de solda em qualquer posição. O processo é amplamente utilizado na fabricaçãode peças em aço de espessuras pequenas e médias e em estruturas de liga de alumínio, particularmente onde uma alta taxa de operação é requerida. 31.4) FCAW - SOLDAGEM COM ARAMES TUBULARES A soldagem com arame tubular (FCAW) é um processo similar ao MIG/MAG no que diz respeito aos equipamentos utilizados e aos princípios de funcionamento. 120 Entretanto, o eletrodo não é sólido, mas consiste de uma cobertura metálica envolvendo um fluxo. O eletrodo começa a vida como uma fita metálica, que é primeiramente moldado formando um ‘U’. O fluxo é depositado nesta fita com formato em ‘U’, que é então fechado por uma série de conformação, formando um tubo. Como no processo MIG/MAG, o processo de soldagem com arame tubular depende da proteção de um gás para proteger a poça de fusão da contaminação da atmosfera. O gás pode ser introduzido à parte, sendo nesse caso um processo de soldagem com arame tubular de proteção à gás, ou pode o gás ser gerado a partir da decomposição dos ingredientes contidos no fluxo (arame auto protegido). Além do gás de proteção, o arame tubular pode produzir uma escória para proteção extra do metal soldado à medida que ele é resfriado. Esta escória é removida após o processo de soldagem. 31.5) TIG ou GTAW Soldagem TIG (Tungsten Inert Gas) ou GTAW (Gas-Shielded Tungsten Arc Welding) é um processo que utiliza um eletrodo sólido de tungstênio não consumível. O eletrodo, o arco e a área em volta da poça de fusão da solda são protegidos por uma atmosfera protetora de gás inerte. Se um metal de enchimento é necessário, ele é adicionado no limite da poça de fusão. A soldagem TIG produz uma solda limpa e de alta qualidade. Como não é gerada escória, a chance de inclusão da mesma no metal de solda é eliminada, e a solda não necessita de limpeza no final do processo. Soldagem TIG pode ser usada para quase todos os metais e o processo pode ser manual ou automático. A soldagem TIG é largamente utilizada para solda com alumínio e com ligas de aço inoxidável onde a integridade da solda é de extrema importância. É também utilizada para juntas de alta qualidade em indústrias nucleares, químicas, aeronáuticas e de alimentos. 121 122 ATENÇÃO As perguntas a seguir, destinam-se a incentivar a pesquisa por parte do aluno que queira se aprofundar no estudo da TECNOLOGIA MECÂNICA em suas várias facetas. Todas as perguntas possuem resposta na apostila, mas servem também como orientadoras para busca em periódicos, livros ou mesmo internet, sejam textos, vídeos institucionais ou comuns que, com certeza, aguçarão a curiosidade daqueles que buscam mais conhecimento nesta área tão ampla que é a Mecânica, mesmo que específica em um dos ramos. Em função disto, elas não contam com espaço para resposta abaixo da pergunta. A intenção é que as respostas sejam anotadas em um caderno ou bloco de notas que venham a ser utilizados no dia-a-dia na Indústria. Boa pesquisa! QUESTIONÁRIO CAPÍTULO 1 1. O que é metalurgia? 2. O que é siderurgia? CAPÍTULO 2 1. Quais são os três itens que devem ser considerados na confecção de um produto? CAPÍTULO 3 1. Como podemos classificar os materiais cristalinos? CAPÍTULO 4 1. Cite três propriedades físicas dos materiais: 2. O que é resistência mecânica? 3. O que é elasticidade? 4. O que é plasticidade? 5. O que é densidade? 6. O que é ponto de fusão? 7. O que é resistividade? 8. Quando as propriedades químicas dos materiais se manifestam? CAPÍTULO 5 1. Quais são as duas classes dos materiais? CAPÍTULO 6 1. O que é metal ferroso? 2. Quais são os principais tipos de metais ferrosos? CAPÍTULO 7 1. O que é metal não ferroso? 2. Cite três usos dos materiais não ferrosos: CAPÍTULO 8 1. O que é aço? 123 CAPÍTULO 9 1. Qual a importância do carbono no aço? 2. A partir de qual dosagem de carbono o aço começa a adquirir têmpera? CAPÍTULO 10 1. Qual é a influência do níquel no aço? 2. Qual é a influência do cromo no aço? 3. Qual é a influência do alumínio no aço? CAPÍTULO 11 1. Cite 3 perfis comerciais do aço, normalmente encontrados no mercado? CAPÍTULO 12 1. Quais são os tipos de ferro fundido? 2. Qual a abreviação que se utiliza para ferro fundido? 3. Qual o tipo de ferro fundido que apresenta grande capacidade de amortecimento de vibrações? 4. Por que o ferro fundido nodular recebe esse nome? CAPÍTULO 13 1. Como é conhecido o minério de ferro? 2. Qual é a função do calcário no alto forno? 3. O que é coque? 4. Qual a função do coque na fusão do ferro? 5. O que é o ferro gusa? 6. Qual é a faixa percentual de carbono no ferro fundido? 7. Por que o ferro fundido é uma liga ternária? 8. O que determina a classificação do ferro fundido em cinzento ou branco? 9. O que são os aços não ligados? 10. O que são os aços ligados? Cite exemplos: CAPÍTULO 14 1. O que é SAE? 2. O que é ABNT? 3. O que indicam os dois últimos algarismos da tabela de codificação dos aços? 4. Explique o que é o aço ABNT 1030? 5. Explique o que é o aço SAE 1045: CAPÍTULO 15 1. Como diferenciar pela cor o ferro fundido comum de um ferro fundido nodular? 2. Quais as diferenças entre o ABNT 1020 e o ABNT 1045 na tabela de cores? 3. Qual a diferença na identificação por cores do aço inox? CAPÍTULO 16 1. Cite três efeitos esperados nos aços liga: 124 2. Quais órgãos normativos apresentam normas para a classificação de aços liga? 3. De forma básica, a SAE e a AISI consideram o aço como aço liga em quais circunstâncias? 4. Como se classificam os aços pela composição química? 5. Cite três aplicações dos aços liga: CAPÍTULO 17 1. Como se classificam os aços conforme a aplicação? 2. Para onde são voltados os aços para construção mecânica? 3. Qual a principal utilização dos aços estruturais? 4. Como se dividem os aços para ferramentas quanto à aplicação? 5. Que metal – e com qual percentual mínimo - deve ser ligado ao aço para torná-lo inoxidável? 6. Quais são os quatro grupos de classificação do aço inoxidável? 7. Cite quatro aplicações dos aços inox: 8. Cite quatro aplicações para os tubos: 9. Qual o tipo de tubo obtido através de tiras de aço? 10. O que é um CA-50? 11. De que material são feitos os pregos? CAPÍTULO 18 Qual a influência no aço da adição de: 1. Alumínio? 2. Boro? 3. Carbono? 4. Cobalto? 5. Cromo? 6. Cobre? 7. Molibdênio? 8. Manganês? 9. Nióbio? 10. Níquel? 11. Chumbo? 12. Selênio? 13. Titânio? 14. Vanádio? 15. Tungstênio? CAPÍTULO 19 1. De qual minério é retirado o alumínio? 2. Como é a condutividade elétrica do alumínio? 3. Que metal conduz mais calor, o aço ou o alumínio? Por quê? 4. Por que o alumínio é um metal leve? 5. Quais são os elementos de liga mais comuns para o alumínio? 125 6. Quais são os metais que ligados ao cobre, não formam bronze? 7. Por que os mancais de deslizamento normalmente são em bronze? 8. Descreva a liga de bronze resistente à corrosão da água do mar, em percentuais, inclusive de cobre. Neste caso, se preciso de 11.237,68 kg desse bronze, quantos quilogramas seriam necessários de cada um dos elementos da liga? 9. Qual a liga de bronze mais resistente à tensão de ruptura? 10. Qual a liga de bronze que tem a segunda maior dureza na tabela? 11. Cite três propriedades do chumbo: 12. Considerando que o chumbo é um elemento tóxico, qual a maior aplicação deste metal atualmente? 13. Qual é o processo de remoção do enxofre ligado ao cobre? 14. Cite quatro propriedades do cobre: 15. Quais são os elementos que tem principal influência sobre a cor, nas ligas de cobre? 16. Onde é encontrado o cromo e como ele é obtido? 17. Quais as principais aplicações do cromo como liga? 18. Quais as principais diferenças entre o estanho e o chumbo? 19. Atualmente,onde o estanho é mais aplicado? 20. Qual a utilidade do estanho em relação à fabricação de PVC? 21. O que é latão? 22. Quais os dois tipos de latão? 23. Qual metal que, quando adicionado ao latão reduz a corrosão do zinco dessa liga? 24. Qual a designação comercial e a composição química do metal MUNTZ? 25. O que é dezinficação? 26. Cite cinco tipos de utilização para o latão: 27. Quem é mais leve, o alumínio ou o magnésio? Por quê? 28. Quais são as principais ligas de magnésio? 29. Por que a resistência à corrosão do magnésio não é boa? Explique: 30. Que metal é bastante usado na galvanoplastia? 31. Cite uma importante aplicação do níquel: 32. Em que o níquel melhora as ligas? 33. O que é Monel? 34. O que é Hastelloy? 35. Qual é a liga de níquel usada em uniões seladas vidro-metal? 36. O que é Permalloy e qual sua utilidade? 37. Quais as principais propriedades do titânio? 38. Cite sete utilizações para o titânio: 39. Quais os nomes das três ligas de titânio? 40. Quais as principais propriedades do zinco? 41. Onde o zinco é utilizado normalmente? CAPÍTULO 20 126 1. O que são cerâmicas? 2. Cite quatro características das cerâmicas: 3. O que são polímeros? 4. Defina termoplásticos, termoestáveis e elastômeros: 5. Quais são os tipos mais comuns de arranjos cristalinos? 6. O que são os materiais fibrosos e laminados? 7. Cite as características positivas das fibras: 8. De onde surge a uniformidade na resistência dos laminados? CAPITULO 21 1. O que são os plásticos? 2. Qual a principal matéria prima dos plásticos? 3. Como se classifica a creolina? 4. Qual a origem do nome “plástico”? 5. Quem desenvolveu a vulcanização e qual o efeito deste processo sobre a borracha? 6. Qual o produto desenvolvido por Schönbein e como se evitou o efeito negativo da descoberta? 7. Qual foi o primeiro polímero de origem sintética e quem o inventou? 8. Qual o nome comercial da poliamida? 9. Cite três tipos de plásticos desenvolvidos após a Segunda Guerra Mundial: 10. Como surgiu o PET? 11. Como é feito o Isopor? 12. Por que o PVC não é quebradiço? 13. Qual o plástico que se destaca pelo baixo índice de atrito? 14. Qual a principal utilidade do plástico criado pela Dow Chemical? 15. Cite três utilidades do LDPE: 16. Com qual tipo de plástico se fabrica o velcro e que também apresenta ótima resistência ao tracionamento? 17. Cite duas características do HDPE: 18. Qual foi o produto criado pelos ganhadores do premio Nobel de química de 1963? 19. O que define as propriedades do plástico? CAPÍTULO 22 1. O que é dureza? 2. Qual a diferença entre riscar e traçar? 3. Em resumo, o que é a Escala de Möhs? 4. A apatita risca ou é riscada pela fluorita? 5. Onde é usada a Escala Möhs? 6. Quais são os quatro métodos de medição de dureza mais conhecidos? 7. O que é usado como penetrador no ensaio de dureza tipo: a. Brinell: b. Rockwell A: c. Rockwell B: 127 d. Rockwell C: e. Vickers: f. Shore A: 8. O que significa a letra H usada junto com a primeira letra do método de medição de dureza? 9. Qual a diferença entre os métodos Meyer e Brinell? 10. Qual método de dureza permite analisar finíssimas camadas de revestimento e por quê? 11. Descreva o penetrador usado para a medição de dureza Knoop: 12. Onde o método Shore é amplamente utilizado? 13. Quais são as escalas de dureza Shore? 14. Qual é o range do durômetro de Barcol? 15. O que é “nível de cura de resinas”? 16. Qual a alternativa europeia para a dureza Shore? 17. Qual o método de medição de dureza que trabalha com a definição da força necessária para uma madeira ceder à penetração de metade de uma esfera com o diâmetro de 11,28 mm? 18. Qual é a dureza Rockwell C que equivale a 390 HV? CAPÍTULO 23 1. Qual é o objetivo dos tratamentos térmicos? 2. Qual é o processo e o objetivo da têmpera? 3. Qual é o maior inconveniente da têmpera? 4. Qual é a função do revenimento? 5. Descreva o processo de revenimento: 6. O que é recozimento? 7. Quais os principais efeitos do recozimento no aço? 8. Qual a finalidade da normalização? 9. Quais os efeitos da normalização? 10. Do que se trata a “área de ocorrência”? 11. Descreva a cementação: 12. O que é necessário fazer para endurecer o aço após a cementação? 13. Descreva a nitretação: 14. Qual a vantagem da nitretação sobre a cementação? CAPÍTULO 24 1. Quais são os tipos básicos de revestimento? 2. Quais as operações necessárias para um revestimento metálico? 3. Explique velocidade periférica: 4. O que é polimento anódico? 5. Qual é a função do desengorduramento? 6. Qual a incoveniência da decapagem química? 7. Quais são os metais usados na metalização? 8. Como funciona a imersão em banho de metal fundido? 9. Qual é o objetivo dos revestimentos não metálicos? 128 10. O que são os revestimentos orgânicos? CAPÍTULO 25 1. O que é pintura? 2. Quais são as características esperadas da pintura? 3. Cite os tipos usuais de pintura: 4. Como devem ser feitos os pedidos de cores de tinta? 5. Quais os padrões de cores de tintas usados no Brasil? 6. O que é Livro Munsell? 7. O que é “hue”? 8. O que é “value”? 9. O que é “Chroma”? 10. Qual a função dos pigmentos na tinta? 11. O que determina a norma NBR 7295 da ABNT? 12. Por que é conveniente adotar as cores das cartelas existentes no Livro Munsell? 13. O Livro Munsell é usado em qual país? 14. Qual a origem do código RAL? 15. O que significa em português a sigla RAL? 16. Qual a numeração RAL que recebe a cor marrom? 17. Qual a numeração RAL que recebe a cor marrom avermelhada? 18. Que cartela RAL é a mais usada? CAPITULO 26 1. O que são bits? 2. Os bedames são fabricados com que material? 3. O que é um rebolo? 4. Que tipo de usinagem é realizada pelo rebolo? 5. O que são brocas helicoidais? 6. O que determina o ângulo da ponta da broca helicoidal? 7. Qual a utilidade da broca de centro? 8. Qual a função dos escareadores? 9. Qual a função dos rebaixadores? 10. O que é alargar um furo? 11. O que é calibrar um furo? 12. Em quais formatos de furo pode se utilizar o alargador? 13. Quais os tipos de alargadores que existem? 14. Qual a função de um jogo de machos? 15. Descreva a função de uma tarraxa: 16. O que é uma rosca? 17. Quais são os fatores que determinam o tipo de material para fabricação de uma ferramenta de corte? 18. Quais são os principais materiais para confecção de uma ferramenta de corte? 19. O que é aço rápido? 129 20. O que é metal duro? 21. Em termos de velocidade de corte, qual a vantagem da cerâmica contra o metal duro? 22. Qual o principal elemento componente da cerâmica de corte? 23. O que é CBN? CAPÍTULO 27 1. O que é metalurgia do pó? 2. Explique a sinterização: 3. Cite as características positivas das peças fabricadas através da metalurgia do pó: CAPÍTULO 28 1. O que é uma máquina operatriz? 2. Cite três tipos de máquinas ferramenta: 3. Quais os componentes de um torno mecânico? 4. Quais são os cinco tipos normais de tornos mecânicos? 5. Como surgiu a fresadora? 6. Que ferramenta de corte se utiliza na fresadora? 7. Qual a função principal de uma furadeira? 8. Cite os tipos de furadeira: 9. Por que a furadeira sensitiva é assim chamada? 10. As plainas limadoras foram criadas para gerar peças cilíndricas ou planas? 11. Qual a função das retificadoras? CAPÍTULO 29 1. Qual a base do funcionamento da eletroerosão? 2. Onde a EDM é indicada? 3. O que é GAP? 4. O que é um fluído dielétrico? 5. Aproximadamente a qual temperatura ocorre o início do ciclo de erosão? 6. Para que serve o sistema de lavagem na eletroerosão? CAPÍTULO 30 1. O que são serras? 2. Como funciona o processo de oxicorte? 3. Como se consegue a chama no oxicorte e qual a temperatura obtida? 4. Qual o efeito provocado pelo jato de oxigêniono oxicorte? 5. Como é feito o corte com água pressurizada? 6. O corte por jato d’água é preferencial para o corte de quais tipos de materiais? 7. O que é HAZ? 8. Qual a precisão obtida com cortes por jato de água? 9. Como se justifica o fato do processo de corte por plasma ser o processo de corte com maior crescimento de utilização na indústria? 10. O que é plasma? 130 11. Qual o fenômeno da natureza que exemplifica o estado plasmático? 12. Como ocorre o corte a plasma? 13. Cite seis mercados atendidos pelo corte a plasma: 14. Qual a corrente necessária para cortar uma chapa de aço inox de 19,0 mm de espessura? E qual a velocidade em que se pode trabalhar? 15. Quais a mínima e a máxima espessura que se pode cortar por plasma se a máquina for de boa qualidade? 16. O que é ZTA? 17. O que significa laser em português? 18. O que é laser? 19. Como funciona o corte a laser? 20. Quais as vantagens para a indústria do corte a laser? 21. O que determina a eficiência do processo de corte a laser? 22. Quais são os materiais possíveis de se cortar pelo sistema de corte a laser? 23. Quais os tipos de laser que podem ser aplicados nos cortes do sistema? 24. Por que o tipo de laser CO2 é predominante? CAPÍTULO 31 1. Qual é, talvez, o maior problema da soldagem de metais? 2. Quais são os usos feitos da solda ? 3. Em soldagem, o que é MMA? Descreva o processo: 4. Onde o processo de eletrodo revestido é mais usado? 5. O que gera a baixa velocidade do processo MMA? 6. Explique a solda por arco submerso: 7. O que é o “consumível”? 8. Onde o arco submerso é amplamente utilizado? 9. Qual a diferença entre MIG e MAG? 10. Como funciona o processo MIG/MAG? 11. Onde o processo MIG/MAG é amplamente utilizado? 12. Qual é o percentual normal de perda de consumível na solda MIG/MAG? 13. O que diferencia a soldagem FCAW (com arame tubular) da soldagem MIG/MAG? 14. O que é arame autoprotegido? 15. Como é o processo de solda TIG? 16. A soldagem TIG usa consumível de que tipo? 17. Por que a solda TIG não necessita de limpeza após o processo? 18. Onde a solda TIG é largamente utilizada?