Atividade de pesquisa 01 - Elementos de Máquinas( Ronaldo Sousa Gomes)

Prévia do material em texto

Atividade de Pesquisa 01: Elementos de Máquinas 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
1 – Os aços são ligas que têm o ferro e o carbono como elementos principais, contendo ainda outros 
elementos, como manganês, fósforo, enxofre, níquel, cromo e outros. Cite e comente sobre os 
principais tipos de aços. 
 
Resposta: Os aços liga contêm, além das ligações entre ferro e carbono, outros 
elementos em proporções significativas que podem alterar as propriedades químicas ou 
mecânicas do material. Geralmente, os outros elementos adicionados à composição do 
aço são: manganês, níquel, cromo, molibdênio, vanádio, tungstênio e s ilício. Isso vai 
depender da propriedade que querem que o aço atinja. 
 
Esses elementos normalmente são utilizados para aumentar a dureza e a resistência 
mecânica ou química do aço ou para conferir-lhe outras propriedades que sejam interessantes 
para sua aplicação. 
Os aços liga também são divididos de acordo com o teor de elementos em sua composição: 
aço baixa liga – a soma dos teores de todos os elementos liga adicionados não 
ultrapassa 5% 
de todo o material; 
aço média liga – a soma dos teores de todos os elementos liga fica entre 5% e 12% 
de todo o material; 
aço alta liga – a soma dos teores de todos os elementos liga é no mínimo 12% de 
todo o matéria; aço baixa liga de alta resistência – nesse caso o teor de carbono é 
menor que 0,25% e o teor dos outros elementos liga é menor que 2%. Geralmente 
os elementos liga mais utilizados para esse tipo de aço são o Nióbio, Vanádio e Titânio, que 
ajudam no aumento da resistência do material. 
Outra classificação muito comum par a os tipos de aço se refere à aplicação para a qual ele se 
destina. Apresentamos aqui algumas das classificações mais comuns. 
 
 
Tipos de aço e quanto a aplicação 
Aços estruturais: São muito importantes na indústria da construção por terem alta 
resistência • Aços estruturais: São muito importantes na indústria da construção por terem alta resistência 
mecânica e suportarem grandes carregamentos. Os aços estruturais normalmente são 
aços carbono ou com pequenas quantidades de elementos de liga. Nesse grupo, 
encontra-se o aço ASTM A36 que é largamente empregado por muitas construtoras. 
 
Elementos de Máquinas 
Aluno (a): Ronaldo Sousa Gomes Data: 23/11/2020 
Atividade de Pesquisa 01 NOTA: 
INSTRUÇÕES: 
 
❖ Esta Atividade de pesquisa contém 06 questões, totalizando 10 (dez) pontos. 
❖ Você deve preencher dos dados no Cabeçalho para sua identificação 
o Nome / Data de entrega 
❖ Utilize o espaço abaixo destinado para realizar a atividade. 
❖ Ao terminar grave o arquivo com o nome Atividade de Pesquisa 01(nome do aluno). 
❖ Envie o arquivo pelo sistema. 
 
 
 Atividade de Pesquisa 01: Elementos de Máquinas 
 
 
 
 
A maior utilização desses tipos de aço no Brasil é nas estruturas de concreto armado. 
Como o concreto tem alta resistência à compressão, o aço inserido dentro da estrutura 
atua como boa resistência à tração. Além de ter boa aderência com o concreto, o aço 
ainda tem deformações compatíveis como o material. Os aços estruturais mais utilizados são o 
CA-50 e o CA-60, cujas resistências de escoamento são 50 kgf/mm² e 60 kgf/mm², 
respectivamente. 
Aços para molas: Os aços utilizados para fabricação de molas têm elevado limite elástico, 
ou 
seja, suportam forças e tensões sem que sua deformação seja permanente. A maioria dos 
aços para mola são aços carbono, sendo as ligas necessárias somente em situações especiais. 
 
Aço para fundição: É o material utilizado para produção de peças em aço fundido. 
Nesse processo, o aço líquido é vazado em moldes e adquire a forma da cavidade 
quando se solidifica. Podem ser aço carbono ou aço liga, contanto que apresentem boa 
resistência. 
Aço para construção mecânica: Esse tipo de aço é usado para construção mecânica, ou seja, 
são usados para fabricar peças forjadas, rolamentos, eixos, engrenagens, entre outros. Os aços 
para construção mecânica são aços carbono ou com baixo teor de liga e abrangem uma ampla 
gama de produtos. Além dessas aplicações, existem diversas classes, como os aços 
para usinagem, para trilhos, para fins elétricos e outros 
 
Tipos de aços produzidos e suas aplicações 
Agora que você viu quais as classificações do aço de acordo com vários fatores, veja 
quais os aços mais produzidos nas indústrias e sua forma de produção. 
 
Aço laminado a quente e a frio: 
As chapas de aço podem ser laminadas a quente ou a frio. Quando é feita a 
quente, as chapas são fabricadas em temperaturas altas superiores a 900°C, e o 
resultado são bobinas laminadas a quente. 
Depois desse processo, o produto passa pelo processo de desbobinamento, que é onde 
as chapas são cortadas transversalmente e já saem prontas. Esse tipo de aço é 
matéria-prima para produção de tubos metálicos, autopeças, rodas, entre outros. 
No caso das chapas laminadas a frio, a temperatura de produção é abaixo de 100°C. 
Estas são mais maleáveis, mas nem por isso perdem no quesito resistência e podem ter 
acabamento diferenciado. Por conta disso, são usadas em eletrodomésticos, automóveis, 
esquadrias para construção civil etc. 
A principal diferença entre os dois tipos está nos processos de fabricação, visto que o aço 
laminado afrio passa por mais etapas que o laminado a quente. 
 
 
Aço galvanizado: 
O aço galvanizado é o material que passa pelo processo de galvanização que faz com o que o 
material atinja resistências maiores. A galvanização consiste na imersão do aço em zinco 
fundido que garante ao produto uma resistência à corrosão. O principal uso desse material é 
na fabricação de canos, vigas de apoio, entre outras aplicações dentro da construção civil. 
 
Aço galvalumes: 
 
 Atividade de Pesquisa 01: Elementos de Máquinas 
: O aço galvalume é um tipo de aço liga composto por zinco, silício e alumínio. Esse tipo 
de material é excelente em resistência a corrosão, e tem vida útil quatro vezes maior 
que o aço galvanizado. Por esse motivo o aço galvalume é muito utilizado em 
atmosferas agressivas, como nas indústrias e na marinha. Tem uma beleza estética maior, 
e tem grande aplicabilidade na construção civil, como telhas para cobertura metálica. 
 
Aço inox: 
Os aços inoxidáveis, ou simplesmente aço inox, é a produção do aço com adição de 
Cromo e Níquel, feitos em alto forno a partir do ferro-gusa. O aço inox, além de 
resistir à corrosão atmosférica, ele é resistente à diversos outros produtos químicos. 
Sendo assim, ele tem muita aplicabilidade, tanto na construção civil — uso em 
tubulações, componentes de equipamentos etc. — como em outros setores. O aço inox 
mantém o seu brilho atraente por muito tempo, sendo necessária apenas uma simples 
limpeza. É um tipo de material que suporta altas temperaturas e tem resistência 
mecânica bastante elevada, podendo ser usado na produção de fornos, câmaras de 
combustão, máquinas de diversos tipos, entre outros. 
 
 
 
2 – O que é Ductilidade? Cite um exemplo. 
 
Resposta: Ductilidade é a qualidade ou propriedade doque é dúctil, ou seja, do que é 
flexível, elástico, maleável, que se pode comprimir ou reduzir a fios sem se quebrar. Que se pode 
distender sem 
romper. A ductilidade é a propriedade que representa o grau de deformação que um 
material suporta até o momento de sua fratura. Materiais que suportam pouca ou nenhuma 
deformação no processo de ensaio de tração são considerados materiais frágeis. Isto é 
quando, por exemplo, um plástico é rasgado ao meio, esse processo entre estica-lo até 
rasga-lo é chamado de ductibilidade, contudo existe uma grande percentagem de moléculas ultra 
finas que possibilita a deformação elástica. Em metalurgia a ductilidade é a propriedade que 
apresentam alguns metais e ligas metálicas quando estão sob a ação de uma força, 
podendo estirar-se s em romper-se, transformando-se num fio. Os metais que apresentam 
esta propriedade são denominados dúcteis. 
No ensaio de tração, os materiais dúcteis apres entam uma fase de fluência 
caracterizada por uma grande deformação, sem grandes aplicações de cargas. 
Do ponto de vista tecnológico, a margem de considerações econômicas, o emprego de 
materiais dúcteis apresentam vantagens: 
• Na fabricação: já que são aptos para os métodos de fabricação por deformação plástica. 
• No uso: já que avisam antes de romper-se. Com efeito, o maior problema que 
apresentam osmateriais frágeis é que se rompem sem aviso prévio, por outro lado, os 
materiais dúcteissofrem primeiro uma determinada deformação, conservando ainda uma 
certa reserva deresistência a tração, necessária para a futura aplicação do material. 
 
A ductilidade é a propriedade dos metais para formar fios de diversos diâmetros. Os 
metais se caracterizam por sua elevada ductilidade, pelo fato de os átomos se 
disporem de maneira tal na sua estrutura que possibilitam o deslizamento de uns 
sobre os outros , permitindo o estiramento sem rompimento. 
A ductilidade de uma determinada liga metálica pode var iar em função da sua 
microestrutura. A microestrutura varia em função do tipo de tratamento térmico e do 
tipo de processo de fabricação. Ligas quimicamente idênticas, portanto, podem apresentar 
comportamentos variando entre totalmente frágil e totalmente dúctil. 
 
 Atividade de Pesquisa 01: Elementos de Máquinas 
Este fato é de extrema importância para a indústria, que pode trabalhar com um 
material em sua condição dúctil e, após isto, trata-lo termicamente para que atinja as 
propriedades finais. 
 
 
3 – O que é uma FADIGA? Comente sobre o ensaio de fadiga mais frequentemente utilizado. 
 
Resposta: É uma forma de falha que ocorre em estruturas sujeitas a flutuações dinâmicas 
de tensão.Ex.: Pontes, aeronaves e componentes de máquinas. Nestas circunstâncias há 
possibilidade da falha ocorrer sob níveis de tensão consideravelmente inferiores as tensões 
de escoamento produzidas emcarregamento. O termo FADIGA é empregado pelo fato de que a 
falha ocorre após um período de ciclagem de tensão ou deformação. Importância: 
• 90% das falhas dos componentes metálicos ocorrem desta forma. 
• A falha por fadiga é de natureza frágil mesmo em metais normalmente dúcteis. 
• Ocorre com muito pouca ou nenhuma deformação plástica: 
Processo de degradação de propriedades mecânicas de um material caracterizado pelo 
crescimento lento de uma ou mais trincas sob carregamento dinâmico, levando finalmente à fratura. 
• Ocorre em todas as classes de materiais. 
• Ocorre mesmo para tensões muito baixas, nas quais não se observa deformação 
plásticasignificativa. 
• Degradação é acelerada pela presença de concentradores de tensão: 
• Raios de curvatura pequenos, cantos vivos, grandes mudanças de seção. 
• Exemplo: barras para feixe de molas têm bordas arredondadas. 
Tipos de ensaio de fadiga 
Os aparelhos de ensaio de fadiga são constituídos por um sistema de aplicação de cargas, que 
permite alterar a intensidade e o sentido do es forço, e por um contador de número de 
ciclos. O teste é interrompido assim que o corpo de prova se rompe. O ensaio é 
realizado de diversas maneiras, de acordo com o tipo de solicitação que se deseja aplicar: 
• Torção; 
• Tração-compressão; 
• Flexão ; 
• Flexão rotative; 
O ensaio mais usual, realizado em corpos de prova extraídos de barras AULA ou perfis 
metálicos, é ode flexão rotativa. Este ensaio consiste em submeter um corpo de pr ova a 
solicitações de flexão, enquanto o mesmo é girado em torno de um eixo, por um sistema motriz com 
contagiros, numa rotação determinada e constante. 
 
 
 
4 – O processo de falha por fadiga é caracterizado por três etapas distintas. Cite e comente. 
 
Resposta: O processo é caracterizado por 3 estágios distintos: 
1) Iniciação da Trinca- onde a trinca se forma em algum ponto de concentração de tensões. 
2) Propagação – propagação gradual da trinca a cada ciclo de tensões. 
3) Fratura Final- separação ou ruptura após a trinca ter alcançado um tamanho crítico. 
As trincas são normalmente iniciadas na superfície ou em pontos de concentração de 
tensões como: ranhuras, rasgos de chavetas, filetes de rosca e similares. A ciclagem 
pode levar também `a ocorrência de micro - deformações resultando em irregularidades 
superficiais (formação de áreas de intrusão extrusão) pelo deslizamento de discordâncias, 
 
 Atividade de Pesquisa 01: Elementos de Máquinas 
gerando pontos de concentração de tensões, portanto, tornando-se sítios nucleadores de 
trinca. Uma trinca iniciada de modo estável se propaga lentamente. No caso de metais 
policristalinos isto ocorre ao longo de planos cristalográficos de levada tensão de cisalhamento 
(Estágio I). Este estágio pode ser a maior ou menor parte da vida em fadiga, dependendo 
do nível de tensões aplicado e da natureza do material. 
A superfície de fadiga no estágio I possui uma aparência plana. No estágio II a velocidade de 
propagação aumenta significativamente. Há uma mudança na direção de propagação que 
tende a ser perpendicular ao carregamento. A trinca cresce em um mecanismo repetitivo 
de abertura e fechamento correspondendo a um ciclo de deformação da ponta da trinca 
(arredondamento) e aguçamento. Este padrão de propagação produz uma superfície 
característica que é denominada de “m arcas de praia” (beachmarks) quando são de 
dimensões macroscópicas (observáveis a olho nú ou com recurs os óticos) ou de “estrias 
de fadiga” 
(striations) quando são dimensões microscópicas (observáveis por microscopia eletrônica). 
 
 
 
5 – O que é Fotoelasticidade dos Materiais? 
 
Resposta: É uma técnica experimental que utiliza modelos de materiais transparentes 
(polímeros, vidro, semi condutores, etc) ao tipo de luz empr egada (branca, amarela, 
infra-vermelho, monocromática) e que apresentam anisotropia ótica ou birrefringência (diferentes 
índices de refração nos diversos planos que passam por um ponto do modelo) quando 
deformados e são observados através de luz polarizada plana ou circular num instrumento chamado 
de polariscópio. 
 • É muitoutilizada no Laboratório (geralmente método de transmissão) e no campo 
(geralmente método de reflexão). 
• É uma técnica de campo global, que fornece indicações dos pontos m ais sobrecarregados, valores 
de tensões cisalhantes m áximas, direções principais e pode ser aplicada em problemas 2D e 3D 
estáticos. 
• Existem extensões de aplicação denominadas fotoplasticidade, fotoelasticidade dinâmica, 
etc. 
Fotoelasticidade: 
 • A fotoelasticidade é utilizada para a: 
 – Determinação precisa de fatores de concentração de tensões em problemas biaxiais e 
triaxiais. 
 – Determinação quantitativa ou qualitativa de distribuições de tensões em componentes, 
localizando seus pontos mais solicitados, sua tensão cisalhante máxima (no plano) e suas 
direções principais. 
– Determinação de tensões residuais em protótipos poliméricos ou de vidro para 
inspeção e controle de produção (CDs, lâmpadas, parabrisas,...). 
 
 
 
 
6 – O que é Fratura e quais os tipos? 
 
Resposta: “Fratura é a separação ou fragmentação de um corpo sólido em duas ou mais partes 
sob a ação de tensão.” 
• Fratura Dúctil: acompanhada de intensa deformação plástica Monocristais 
• Ação sucessiva de linhas de discordâncias em um ou mais sistemas de escorregamento 
(heterogeneidade de deformação) . 
• Cisalhamento – monocristais orientados para ativação de um único sistema de 
escorregamento. 
• Fratura Frágil: Não é acompanhada de deformação plástica Ocorre com baixa absorção de energia – 
Pouca ou nenhuma deformação plástica. 
 
 Atividade de Pesquisa 01: Elementos de Máquinas 
 • Mecanismos 
• Clivagem – Ruptura total de ligações químicas ao longo de um plano cristalino 
(fratura transgranular). 
• Fratura intergranular – De coesão de contornos de grão.