atps materiais 1

Prévia do material em texto

Faculdade Anhanguera Ribeirão Preto
 Engenharia de produção 5°D
 Disciplina: Sistema de Apoio à Decisão 
Professor: Ricardo Corcovia
 Nome		: 	RA:
Daniel Deline Silva 8464190669 
Ismael Rodrigo da Silva 8405104528
 Ivone Morgado 8403995460 
 Laís Oliveira Rodrigues 8486210312 
 Vanessa Fernanda Feiteiro 8428145801	 		
 	Ribeirão Preto						
 2016
Competências e Habilidades
Ao concluir as etapas propostas neste desafio, você terá desenvolvido as
competências e habilidades que constam nas Diretrizes Curriculares Nacionais descritas a
seguir.
 Comunicar-se eficientemente nas formas escrita, oral e gráfica.
 Projetar e conduzir experimentos e interpretar resultados.
 Conceber, projetar e analisar sistemas, produtos e processos.
Desafio
O senhor Thomaz Van Diesel é proprietário de uma indústria de autopeças que
produz casquilho para motores a diesel. Atualmente, o revestimento das carcaças é feito por liga de alumínio, e a tendência é mudar este material para uma liga de cobre, com a finalidade de aumentar a qualidade do material. Assim, a empresa decidiu contratar uma
equipe de consultoria para avaliar a aplicabilidade do novo material.
Você é um dos integrantes da equipe de apoio contratada e será o responsável por descrever propriedades dos metais que viabilizem ou não sua utilização como matériaprima
na obtenção do novo revestimento.
Objetivo do desafio
Identificar, compreender e determinar as propriedades estruturais e parâmetros
físicos dos metais envolvidos no revestimento dos casquilhos.
Aprofundar os conceitos básicos de ciência dos materiais usados na indústria que
levam ao entendimento das suas aplicações. Identificar e compreender a matéria-prima
correta e mais útil à empresa na nova fase de produção.
Produzir um relatório parcial e um final do resultado da pesquisa e uma apresentação
final com a resolução do desafio, mostrando a importância da contribuição dos novos
produtos na fase de expansão da empresa.
Livro-texto da disciplina
A produção desta ATPS é fundamentada no livro-texto da disciplina, que deverá ser
utilizado para solução do desafio:
CALLISTER JR., W. D. Fundamentos da Ciência e Engenharia de Materiais. 2. ed. Rio de
Janeiro: LTC – Livros Técnicos e Científicos, 2006.
Passo 1 - 
Bronzina ou Castilho do motor .
A Bronzina é um tipo de mancal, também designada por capa, bucha ou casquilho, é utilizado para reduzir o atrito e servir de apoio e guia para peças giratórias, deslizantes ou oscilantes de um conjunto mecânico ( por exemplo, um motor), sejam estas eixos ou rodas sobre eixos, como virabrequim, bielas e comandos de válvulas, permitindo-lhes o movimento com um mínimo de atrito.
Geralmente são formadas por duas carcaças de aço, de forma semicircular igual para facilitar a montagem, porém, também fabricadas de forma anelar (bucha), revestido interiormente de metal macio (antifricção), com propriedades para reduzir o atrito.
O revestimento interior da carcaça de aço em questão é o bronze, de onde se origina o nome (“bronzina”), que pode ser composto por várias ligas metálicas, como por exemplo: cobre-chumbo, cobre-estanho e ainda, em alguns casos, é usado o metal branco e estanho-alumínio.
Devem ter um sólido e perfeito contato no seu alojamento, não só para garantir seu apoio, como também para que o calor gerado pela fricção (atrito) se dissipe por condução, evitando assim o sobreaquecimento. Existem técnicas especiais de fabricação, as quais deixam o revestimento interno poroso (com minúsculos orifícios) que facilitam a entrada de fluidos lubrificantes, melhorando a dissipação e diminuindo a fricção..
	Nome do componente do motor
	Figura do componente do motor
	Descrição
	Bronzina ou Castilho
	
	As bronzinas são fabricadas com uma liga com grande quantidade de Cobre (Cu), Manganês (Mn) e Zinco (Zn), daí o nome, e são colocadas entre as superfícies de contato da parte interna da biela e capa como também na parte interna dos mancais e capas de apoio do virabrequim.
Se analisarmos estas peças revestem a parte externa dos munhões e moentes do virabrequim formando uma bucha de bronze. Quando temos um desgaste do motor, dependendo da situação, geralmente observamos que estas buchas estão com desgaste e devem ser substituídas preservando as peças de maior custo como bielas e virabrequim. As bronzinas são bipartidas e possuem um rebaixo longitudinal que permite a lubrificação na superfície de contado aonde aplicada.
http://www.infomotor.com.br/site/2009/02/bronzina-ou-casquilho-do-motor/ https://pt.wikipedia.org/wiki/Bronzina
 Quadro 1 – principais componentes de um motor a óleo 
Passo 2 
Ligas cobre e Alumínio 
Alumínio 
O alumínio metálico é obtido pela redução eletrolítica da alumina (Al2O3) dissolvida em criolita líquida. O processo, chamado de Hall-Herolut foi desenvolvido em 1886 de maneira independente por Charles Hall (Estados Unidos) e Paul Heroult (França).As primeiras aplicações do alumínio foram objetos de decoração como molduras de espelhos, travessas e utensílios domésticos. Com o tempo, cresceu a diversidade das aplicações do alumínio, de maneira que, praticamente todos os aspectos da vida moderna são afetados diretamente ou indiretamente pelo seu uso. Recentemente os maiores mercados para as ligas de alumínio são 1:
embalagens para alimentos e medicamentos - 34%;
 indústria automobilística e de transportes - 21%;
construção civil (fachadas, pontes, torres, tanques de estocagem) - 17%;
cabos e componentes elétricos - 9%; bens duráveis (8%);
indústria de equipamentos e maquinaria - 7% e outros - 4%. 
Ligas da série 3XXX:
Uma das mais utilizadas. Sua conformabilidade e a resistência à corrosão são similares às do alumínio comercialmente puro (ligas da série 1XXX), com propriedades mecânicas um pouco maiores, particularmente quando deformadas a frio. 
Ligas da série 5XXX: 
São as mais resistentes. Estão disponíveis em vários formatos, como lâminas, chapas, perfis, tubos, arames, etc. Elas também possuem elevada resistência à corrosão e são facilmente produzidas e soldadas. 
Ligas tratadas termicamente de média resistência:
Contêm magnésio e silício (ligas da série 6XXX) e possuem elevada resistência à corrosão, mas perdem um pouco da sua capacidade de serem trabalhadas (o que, em seções estruturais retas, muito difundidas em aplicações estruturais, é irrelevante). 
Ligas tratadas termicamente de elevada resistência: 
Têm no cobre (série 2XXX) ou zinco (série 7XXX) os principais elementos de liga. São tão resistentes quanto o aço estrutural, mas necessitam de proteção superficial. Estas ligas são utilizadas quando o fator resistência/peso for o principal, como na aviação.
Diferentemente dos materiais trabalháveis, que estão sujeitos a uma variação dos processos de aquecimento e de resfriamento, as ligas de fundição, cuja composição química obedece a Norma ABNT NBR15975, adquirem suas propriedades na condição de fundida (em alguns casos, com tratamento térmico) e, consequentemente, um grupo diferente de ligas tem sido formulado para a produção de peças fundidas. 
As ligas empregadas nas aplicações gerais de engenharia frequentemente contêm silício para melhorar suas características de fundição, tais como fluidez (no vazamento) e resistência a trincas de contração (quando o metal quente se solidifica e se contrai). 
O cobre também é frequentemente utilizado como um elemento de liga, para proporcionar às propriedades mecânicas maior dureza e resistência exigidas em serviço. 
As ligas alumínio-magnésio apresentam maiores problemas na fundição, mas possuem boa resistência e ductilidade. Elas são amplamente utilizadas, particularmente em ambientes agressivos, como, por exemplo, empeças e acessórios de navios. 
Uma pequena proporção de magnésio também está presente em algumas ligas em conjunto com silício para tornar a liga mais suscetível a tratamentos térmicos. 
LIGAS DE ALUMÍNIO 
Os principais elementos de liga das ligas de alumínio incluem combinações dos seguintes elementos:
Cobre (Cu);
Magnésio (Mg);
Silício (Si);
 Manganês (Mn) e
Zinco (Zn).
http://www.abal.org.br/aluminio/caracteristicas-quimicas-e-fisicas/ligas/ https://www.google.com.br/search?q=ligas+de+aluminio+componentes&sa=X&biw=1366&bih=655&tbm=isch&imgil=6Yazi6yHiJR_HM%253A%253BpOZpqAfdUeKacM%253Bhttp%25253A% 
 
Cobre 
O Cobre e suas ligas são o terceiro metal mais utilizado no mundo, perdendo apenas para os aços e para o alumínio e suas ligas. Suas principais características são as elevadas condutividades elétrica e térmica, boa resistência à corrosão e facilidade de fabricação, aliadas a elevadas resistências mecânica e à fadiga. Sua densidade é de 8,94 g/cm³, um pouco acima da do aço, e sua temperatura de fusão é de 1083 ºC. 
Classificação
Existem vários tipos de liga de cobre. Os elementos de liga são adicionados ao cobre com o intuito de melhorar a resistência, a ductilidade e a estabilidade térmica, sem causar prejuízos à formalidade, condutividades elétrica e térmica e resistência à corrosão característicos do cobre. As ligas de cobre apresentam excelentes ductilidade a quente e a frio, ainda que um pouco inferiores às do metal puro. As grandes ligas de cobre são divididas nos grandes grupos listados abaixo:
· Cobre comercialmente puro;
· Ligas de alto teor de cobre;
· Latões;
· Bronzes;
· Ligas de Cobre-níquel;
· Ligas de Cobre-níquel-zinco;
Aplicações
        O Cobre e suas ligas encontram aplicações nos mais diversos setores:  construção civil, elétrica, automobilística, arquitetura, eletroeletrônica, mecânica, objetos decorativos, bélica, mineração, construção naval e exploração petrolífera, entre outras. 
http://www.infomet.com.br/site/metais-e-ligas-conteudo-ler.php?codAssunto=109 
PASSO 3
O sistema tribológico 
	Um sistema tribológico consiste nas superfícies de dois componentes que se encontram em contato móvel um com o outro e com a área adjacente. O tipo, evolução e extensão do desgaste são determinados pelos materiais e acabamentos dos componentes, eventuais materiais intermédios, influências da área adjacente e condições de operação.
 
Sistema tribológico
1 Objeto de base
2 Corpo oponente
3 Influências adjacentes: Temperatura, umidade relativa, pressão
4 Material intermediário: Óleo, graxa, água, partículas, contaminantes
5 Carga
6 Movimento 
http://www.oerlikonbalzerscoating.com/bpt/por/02-applications/01-wear-tribology/06-tribo-system/indexW3DnavidW263.php 
A importância do óleo no sistema tribológico 
A otimização da formulação do óleo lubrificante empregados em motores é importante, pois reduz o atrito e assim aumenta a eficiência energética, e também uma forma de assegurar a proteção ao sistema , mantendo a taxa de desgaste em um nível adequado.
Principais tipos de óleos
O termo óleo refere-se a uma classe de substâncias que, por convenção, deve apresentar-se no estado líquido e viscoso nas condições ambientes de temperatura e pressão ao nível do mar. Os óleos são hidrofóbicos (são imiscíveis com a água) e lipofílicos (miscível com outros óleos). Entre as origens dos óleos, temos a vegetal e mineral. 
Aplicações
Os óleos de origem vegetal são muito utilizados na culinária, como no preparo de alimentos enquanto que os óleos de origem mineral, são os mais empregados na lubrificação (óleos lubrificantes) ou na manutenção de peças mecânicas, agindo como desengripantes como combustíveis e ainda podem ser modificados quimicamente como é o caso dos óleos sintéticos.
Os óleos de origem mineral podem ser utilizados também como anti-ferruginosos ou desengordurantes. Entre eles temos o óleo diesel, que é preferencialmente utilizado como combustível nos motores diesel onde também é usado para lubrificar a bomba injetora de combustível nesses motores.
Refinação 
Os óleos vegetais são extraídos de plantas chamadas oleaginosas, em geral de seus frutos. São extraídos de uma forma bruta e devem passar por processos químicos e ou físicos de refinação para serem consumidos como alimento.
https://pt.wikipedia.org/wiki/%C3%93leo 
Passo 4 
Figura 1 - Ligação iônica entre alumínio e oxigênio
 Fonte: http://www.geocities.ws/Penna100/le_Al2O3.gif. 
Ligação Iônica
A ligação iônica é um tipo de ligação entre os átomos que se dá por meio da atração eletrostática entre íons de cargas opostas. Nesta ligação sempre haverá um átomo que perde elétron(s) enquanto outro ganha elétron(s). Preste bem atenção nisto: a ligação iônica ocorre com transferência de elétrons (no tópico sobre ligação covalente, você verá que este é o grande diferencial da ligação iônica).
Oxido de alumínio
O óxido de alumínio (Al2O3) é um composto químico de alumínio e oxigénio. Também é conhecido como alumina, um nome usado frequentemente pelas comunidades mineira, de cerâmica e da materiais. O óxido de alumínio é o principal componente da bauxita, o principal minério de alumínio. Industrialmente, a bauxita é purificada em óxido de alumínio através do processo Bayer, e o óxido é depois convertido em alumínio metálico pelo processo Hall-Héroult.As pedras preciosas rubi e safira são compostas principalmente por óxido de alumínio e as suas cores características são-lhes dadas por traços de impurezas. Seu uso mais significativo é na produção do metal alumínio, embora seja usado como um abrasivo devido à sua dureza e como um material refratário devido a seu alto ponto de fusão.[5] 
PROPRIEDADES
Ponto de fusão: O alumínio possui ponto de fusão de 660°C, o que é relativamente baixo comparado ao do aço, que é da ordem de 1570°C. 
Condutibilidade elétrica: O alumínio puro possui condutividade elétrica de 62% da IACS (International Annealed Copper Standard), a qual associada à sua baixa densidade significa que um condutor de alumínio pode conduzir tanta corrente quanto um condutor de cobre que é duas vezes mais pesado e proporcionalmente mais caro. 
Condutibilidade térmica: O alumínio possui condutibilidade térmica 4,5 vezes maior que a do aço. 
	Densidade (g/cm³) 
	2,70
	Temperatura de fusão (°C) 
	660
	Módulo de elasticidade (MPa) 
	70000
	Coeficiente de dilatação térmica (L/°C); 
	23.10-6
	Condutibilidade térmica a 25°C (Cal/cm/°C) 
	0,53
	Condutibilidade elétrica (%IACS) 
	61
http://www.abal.org.br/aluminio/caracteristicas-quimicas-e-fisicas/ 
FIGURA 2 LIGAÇÃO COVALENTE NA AGUA 
A ligação covalente ocorre quando os átomos ligados possuem tendência de ganhar elétrons. Não há transferência de elétrons de um átomo para outro, e sim um compartilhamento de elétrons entre eles. 
Água (fórmula: H2O) é uma substância química cujas moléculas são formadas por dois átomos de hidrogênio e um de oxigênio. É abundante no Universo, inclusive na Terra, onde cobre grande parte de sua superfície e é o maior constituinte dos fluidos dos seres vivos. As temperaturas do planeta permitem a ocorrência da água em seus três estados físicos principais. A água líquida, que em pequenas quantidades é incolor, mas manifesta sua coloração azulada em grandes volumes, constitui os oceanos, rios e lagos que cobrem quase três quartos da superfície do planeta. Nas regiões polares, concentram-se as massas de gelo e vapor constitui parte da terrestre. A água possui uma série de características peculiares, como sua dilatação anômala, o alto calor específico e a capacidade de dissolver um grande número de substâncias. De fato estas peculiaridades foram favoráveis para o surgimento da vida nos oceanos primitivos da Terra, bem como propiciaram sua evolução. Atualmente, todos os seres vivos existentes precisam da água para sua sobrevivência.
Condutividade elétrica : baixa
Ponto de fusão 0°c / ponto ebulição 100º c
https://pt.wikipedia.org/wiki/Propriedades_f%C3%ADsico-qu%C3%ADmicas_da_%C3%A1gua
Figura 3 Ligação metálica geral 
Ligação metálica é uma ligaçãoquímica de átomos caracterizada normalmente por um subnível eletrônico d completo e um s incompleto pelo qual os elétrons fluem livremente através de uma estrutura cristalina definida. Em relação as condições normais de temperatura e pressão, a ligação metálica confere a substância um alto ponto de fusão e vaporização e usualmente apresenta uma densidade superior a outras ligações químicas. Tal ligação também fornece outras propriedades tais como maleabilidade, ductibilidade, brilho e alta condutividade elétrica mesmo quando no estado líquido.[1] 
 
 
https://pt.wikipedia.org/wiki/Liga%C3%A7%C3%A3o_met%C3%A1li
Bibliografia complementar 
CALLISTER JR., W. D. Fundamentos da Ciência e Engenharia de Materiais. 2. ed. Rio de
Janeiro: LTC – Livros Técnicos e Científicos, 2006.
ALH20CU
cond.eletrica38000000 S/Mbaixa
5900000s/m
cond.termica235 ºc0,61398º C
ponto fusao660,32 C0º C1084.62 C
Plan1
		AL	H20	CU
	cond.eletrica	38000000 S/M	baixa	5900000s/m
	cond.termica	235 ºc	0.61	398º C
	ponto fusao	660,32 C	0º C	1084.62 C