ATPS- Materiais de Construção Mecanica (MCM) 2015- etapa 3 e 4

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Etapa 3:
· Quais são as fases presentes no diagrama composição versus temperatura?
Fase é a porção homogênea de um sistema que tem características físicas e químicas definidas:
- Uma fase é identificada pela composição química e microestrutura.
- A interação de 2 ou mais fases em um material permite a obtenção de propriedades diferentes.
- É possível alterar as propriedades do material alterando a forma e distribuição das fases. Segue no exemplo abaixo:
Diagrama de fases ou de equilíbrio é como um mapa para a determinação das fases presentes para qualquer temperatura e composição, desde que a liga esteja em equilíbrio:
- Termodinamicamente o equilíbrio é descrito em termos de energia livre.
- Um sistema está em equilíbrio quando a energia livre é mínima.
O equilíbrio de fases é o reflexo da constância das características das fases com o tempo.
- Fases de equilíbrio: suas propriedades ou características não mudam com o tempo. Geralmente são representadas nos diagramas por letras gregas.
- Fases metaestáveis: suas propriedades ou características mudam lentamente com o tempo, ou seja, o estado de equilíbrio não é nunca alcançado. No entanto, não há mudanças muito perceptíveis com o tempo na microestrutura das fases metaestáveis.
· Quais são as características de cada fase?
As ligas alumínio- silício são amplamente utilizadas para fabricação de peças fundidas em diversos processos de fundição, e podem ser classificadas em hipoeutéticas, eutéticas ou hipereutéticas definidas pelo teor de silício na composição.
· Hipoeutéticas: possuem teores de silício abaixo de 12,6%, sendo que uma das ligas mais utilizadas em fundição sob pressão é a 380 (SAE 306), constituída por alumínio, silício 7,5 a 9,5%, cobre 3,0 a 4,0%, magnésio até 0,5% e ferro entre 0,8 e 1,0%. Estas ligas, por possuírem um menor teor de silício, tendem a uma solidificação “pastosa” devido a solidificação dentrítica, além de um maior intervalo de solidificação (590- 520°C).
As principais características destas ligas são:
· Boa Fluidez
· Elevada resistência à formação de trincas a quente
· Resultam em elevada estanqueidade em peças fundidas
· Apresentam grande intervalo de solidificação
· Eutéticas: são ligas com teor de silício mais elevado chegando de 11 a 13%, esta ligas não tem uma solidificação pastosa, ocorrendo então a transformação liquido- solido diretamente.
As principais características destas ligas são:
· Excelente fluidez
· Elevada resistência quanto a formação de trincas a quente
· Pequenos intervalos de solidificação
· Dificuldade de preenchimento de peças com massas isoladas
· Hipereutéticas: apesar de pouco utilizada no processo de fundição sob pressão, as ligas hipereutéticas, com teores de silício acima de 13%, tem como principal característica a formação de plaquetas de silício primário durante a solidificação, estas plaquetas aumentam a dureza do material e consequentemente dão maior resistência as desgaste às ligas de alumínio.
As plaquetas são formadas devido as excesso de silício na liga, que ultrapassa o limite de solubilidade do silício no alumínio a partir do ponto eutético. As ligas hipereutéticas são amplamente utilizadas para fabricação de pistões de combustão.
· Relatório 3: 
- Processamento do Vasilhame
Até chegarmos à um vasilhame de alumínio, existem muitos processos, como:
· Formação do copo: uma prensa corta a chapa em vários discos e em seguida os transforma em copos, com diâmetro e altura bem diferentes das latas finais que conhecemos. Depois, os copos seguem para outra prensa onde serão submetidas uma grande pressão em suas paredes externas, que serão esticadas para a formação do copo da lata, assim como conhecemos.
· Lavagem da lata: na lavadora as latas são lavadas por dentro e por fora, passando por vários banhos e em seguida são levadas para um forno de secagem, o que garante sua limpeza. 
· Rótulos: os rótulos são feitos por um sistema de dry offset e podem receber varias cores ao mesmo tempo. As maquinas mais avançadas conseguem imprimir mais de duas mil latinhas por minuto.
· Revestimento interno: as latas recebem uma camada de verniz interno de forma a evitar o contato do produto envasado diretamente com o alumínio. 
· Fabricação e modelagem da tampa: a tampa é o perfil da boca da lata, feita para que a tampa após envase possa ser encaixada e recravada.
· Controle de qualidade: com o copo da latinha pronto, o ultimo passo é o controle de qualidade, feito por pessoas qualificadas usando luzes de alta intensidade e câmeras.
- Fonte de um fabricante de latas de alumínio.
· Propriedades, desempenho e custo: Por ser um material encontrado em abundancia e fácil de ser processado, acaba saindo com baixo custo e muito útil na modernidade.
 Etapa 4
· Aço carbono: é a composição da liga que confere ao aço a seu nível de resistência mecânica.
· Latão: é uma liga metálica constituída por Cobre e Zinco. 
· Ferro fundido: é uma liga de ferro em mistura eutética com elementos à base de carbono e silício.
· Platina: metal situado no grupo 10 (antigo8B) da Classificação periódica dos elementos, da série metais de transição. Quando puro, é de coloração branca acinzentada opaca, precioso, maleável e dúctil. É resistente à corrosão, sendo que só é solubilizada com ácidos de altíssimo potencial padrão de redução (como a água régia: HNO3 + HCl). Dependendo das condições, pode reagir com haletos, halogênios, enxofre, ferro, níquel e outros elementos, assim como o calco gênio e alguns dióxidos básicos fundidos.
· Aço inoxidável: é uma liga de ferro e crómio, podendo conter também, níquel, molibdénio e outros elementos, que apresenta propriedades físico-químicas superiores aos aços comuns, sendo a alta resistência à oxidação atmosférica a sua principal característica.
· Titânio: em conjunto com diversos elementos estabilizadores como exemplo desses elementos estabilizadores temos:
· - Nb, Mg, Cu, Fé, Cr, V, Ta, Mo e a maioria dos metais nobres.
· -Estrutura cristalina é o sistema cúbico de corpo centrado.
· -Capacidade de recebimento de tratamento térmico elevado por possuir altíssima resistência à corrosão maior que as ligas do tipo α com altíssima resistência mecânica.
· Magnésio: é um metal de cor prateada e com pouco peso. Foi descoberto no ano de 1755 pelo químico e físico escocês Joseph Black. É encontrado na natureza (crosta terrestre) na forma sólida.
· Zinco: é um metal, às vezes classificado como metal de transição ainda que estritamente não seja. Apresenta semelhanças com o magnésio e o berílio além dos metais do seu grupo. Este elemento é pouco abundante na crosta terrestre, porém pode ser obtido com facilidade.
É um metal de coloração branca azulada que arde no ar com chama verde azulado. O ar seco não o ataca, porém, na presença de umidade, forma uma capa superficial de óxido ou carbonato básico que isola o metal e o protege da corrosão.
· Aço Ferramenta: se caracteriza pela elevada dureza e resistência à abrasão. Tem boa tenacidade e mantém as propriedades de resistência mecânica mesmo sob elevadas temperaturas. Tais características são obtidas com a adição de altos teores de carbono e ligas como tungstênio, molibdênio, vanádio, manganês e cromo. A maior parte dos aços ferramenta é forjada. Outra parte é produzida por fundição de precisão ou por metalurgia do pó.
· Alumínio: possui excelentes propriedades físico-químicas entre as quais se destacam o baixo peso específico, a resistência à corrosão, a alta condutibilidade térmica e elétrica e a infinita reciclagem apresenta uma ampla variedade de utilização, que o torna o metal não ferroso mais consumido no mundo.
 
· Tungstênio: O tungstênio puro é um metal duro de aspecto branco a cinza. Quando muito puro pode ser cortado com uma serra de metais, forjado e trefilado (é frágil e difícil de ser trabalhado quando impuro). O elemento apresenta o mais elevado ponto de ebulição (5657° C), a menor pressão de vapor e a mais elevada resistência a tensão em temperaturas acima de 1650°C, entre todos os metais. Sua resistênciaà corrosão é excelente e só é atacado ligeiramente pela maioria dos ácidos minerais diluídos. O tungstênio, quando exposto ao ar, forma na sua superfície um óxido protetor, porém pode ser oxidado em alta temperatura. Quando adicionado em pequenas quantidades ao aço eleva consideravelmente a sua dureza.
· Base para máquina fresadora – Aço Comum ao carbono
· Parede de uma caldeira de vapor – Aço inoxidável
· Aeronave de alta velocidade – Alumínio
· Broca de Perfuração – Liga de titânio
· Recipiente Criogênico – Aço Inoxidável
· Como um pirotécnico – Latão
· Elementos para fornos de alta temperatura para serem usados em atmosferas oxidantes – Aço inoxidável.
· Discutir sobre a importância do aço como material reciclável.
· A lata de aço é 100% mais ambiente. 
· Reciclagem, degradação, economia e preservação são diferencias que fazem a lata a melhor opção de embalagem. 
· Lata de aço sustentável porque é reciclagem, reutilizável, trabalha constantemente a redução nos níveis de CO2 no processo de fabricação e a maximização do índice dereciclagem, limita o uso de combustíveis fosseis e ainda avança tecnologicamente na redução do peso da lata para que se gerem menos resíduos pós-consumo.
· Fazer uma lista contendo vantagens e desvantagens de se utilizar em confecção de vasilhames de vidro, alumínio e materiais plásticos. Incluir na lista fatores como custo, a reciclabilidade e o consumo de energia para o processo de produção desse recipiente.
· O Vidro: é composto de areia, soda, calor e, dependendo do caso, de alguns metais específicos para atingir determinada coloração.
· As vantagens: a qualidade não permite que o produto fique impregnado com o cheiro da embalagem e é retornável.
· As desvantagens: é quebrável e pesado. Uma garrafa de um litro pode pesar cerca de 950 gramas.
· O Plástico: é formado a partir do petróleo, que é constituído por uma mistura de compostos orgânicos, principalmente hidrocarbonetos (ricos em carbono e hidrogênio).
· As vantagens: o plástico feito com PLA possui as vantagens de ser biodegradável, compostável, proveniente de fonte renovável (milho, mandioca, beterraba, etc) e pode ser reciclado, desde que essa reciclagem ocorra com plásticos de PLA puro ou na proporção de até 1% de PLA, com 99% de resinas convencionais. Sua biodegradabilidade é certificada segundo normas americanas (ASTM D-6400) e européias (EN-13432), as quais atestam que o material sofre degradação em 180 dias em condições de compostagem (com temperatura, umidade, luz e micro-organismos controlados). Interessante observar a captura natural de CO2 da atmosfera ao longo do processo de crescimento da planta e, sobretudo, a preservação de derivados de petróleo para usos mais nobres que sacolas descartáveis.
· Desvantagens: no entanto, a biodegradação e compostagem do material plástico ocorrerão idealmente quando estes produtos forem destinados para usinas de compostagem, pois elas possuem condições adequadas de temperatura, umidade, luz e micro-organismos suficientes para que a degradação do material ocorra.
· O Alumínio: é um dos elementos mais abundantes na crosta terrestre na forma de óxido de alumínio. (AI2O3).
· Vantagens: o alumínio é obtido da bauxita, minério do qual o Brasil tem grandes reservas. A bauxita consiste em 40 a 60% de óxido de alumínio, a partir do qual se produz o alumínio metálico. A utilização comercial do alumínio geralmente requer propriedades mecânicas que o material não possui. A formação de liga com alguns elementos como manganês, magnésio, silício e cromo, entre outros, melhora sua consistência mecânica, sem comprometer a resistência a corrosão. 
As características que favorecem a utilização do alumínio como material de embalagem são :
· Leveza; Flexibilidade;  Facilidade de manipulação nos processos de corte e bobinamento; Alta condutividade térmica; 
· Boa resistência à oxidação atmosférica;
· Boa resistência à sulfuração;  Inocuidade;  Material inerte; 
· Fácil reciclabilidade;  
· Aparência brilhante e atrativa; 
· Possibilidade de uso para tampas com alça de face.
· Desvantagens: 
· Baixa resistência a alimentos ácidos; 
· Menor resistência mecânica; Preço mais elevado;
· Problemas com soldagens a altas velocidades, o que leva à produção de latas de duas peças.
· O alumínio é utilizado em latas de refrigerantes e cervejas, em várias embalagens semi-rígidas e em filmes plásticos e papéis metalizados. É encontrado em embalagens de salgadinhos, na qual confere barreira à luz, e em embalagens Tetrapak.
· Projeto final do vasilhame:
O vasilhame começa com um rolo grande de chapa de alumínio com cerca de 10 (dez) toneladas. O rolo de chapa entra numa prensa de duplo efeito geralmente de excêntrico capaz de fazer cerca de 5600 copos por minuto que vai proceder a duas operações, o corte por arrombamento da chapa em discos e a estampagem destes em copos rasos com diâmetro bastante superior ao do produto acabado através de um punção que empurra os discos por uma matriz. O material excedente é compactado e enviado para ser reciclado.
Após este processo, os copos, entretanto formados vão para outra prensa que vai proceder á formação do corpo da lata, nesta prensa (bodymaker), os copos são forçados (por pressão) a passar por uma série de anéis de precisão, com um diâmetro cada vez menor até ao diâmetro padrão da lata, o copo sujeito a uma grande pressão passa pelos anéis, afinando a sua espessura e esticando o material formando o corpo da lata, a diminuição do diâmetro de anel para anel é muito suave de modo a que os defeitos no produto sejam mínimos, para, além disso, esta deformação ocorre num ambiente lubrificado de modo a baixar a temperatura a que ocorre a deformação e evitar alterações das propriedades do material devido ao calor gerado. Ao passar no último anel, o copo embate contra uma matriz, fazendo a forma do fundo da lata, e um jato de vapor sai de dentro do punção da prensa fazendo o corpo sair.
Após a secagem do corpo, este vai para uma máquina de pintura que irá aplicar um revestimento na parte exterior, este revestimento tem como finalidade dar ao produto uma boa resistência á corrosão assim como servir de primário para a pintura decorativa que se vai seguir, este revestimento pode ser efetuado em branco, dourado, ou transparente. A máquina que segura os corpos das latas através de sucção, leva-os de encontro com um rolo que contém o material de revestimento, este material irá ser transferido para o corpo através de deposição magnética, os corpos são levados novamente para um forno para secar o revestimento.
Por fim todos os corpos são submetidos a um teste de luz para verificar se nenhum ficou furado ou danificado durante o processo de fabrico, sempre que um corpo não passa no teste é retirado da linha de produção e compactado para seguir para uma unidade de reciclagem de alumínio. Os corpos das latas são por fim empapelar e levados para a unidade de fabrico de refrigerantes.