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Eleani Maria da Costa –PGETEMA/PUCRS MATERIAIS METÁLICOS E …..

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2 Eleani Maria da Costa –PGETEMA/PUCRS

3 MATERIAIS METÁLICOS E …..

4 Eleani Maria da Costa –PGETEMA/PUCRS...COMPÓSITOS

5 Eleani Maria da Costa –PGETEMA/PUCRS DÚVIDAS? Sala 154

6 Eleani Maria da Costa –PGETEMA/PUCRS INTRODUÇÃO As propriedades dos materiais são que definem a capacidade e estrutura de um determinado componente, bem como o processo de fabricação do mesmo

7 Eleani Maria da Costa –PGETEMA/PUCRS Propriedades dos Materiais Composição e Processo de Fabricação Microestrutura ENGENHARIAENGENHARIA

8 Eleani Maria da Costa –PGETEMA/PUCRS O número de materiais cresceu muito nas últimas décadas e a tendência é de se proliferarem mais num futuro próximo Desenvolvimento e aperfeiçoamento dos métodos de extração de materiais da natureza Modificação de materiais naturais Combinação de materiais conhecidos para a formação de novos materiais

9 Eleani Maria da Costa –PGETEMA/PUCRS POLIMEROS ELASTÓMEROS VIDROS CERÂMICOS METAIS COMPÓSITOS FAMÍLIAS DE MATERIAIS DE ENGENHARIA

10 Eleani Maria da Costa –PGETEMA/PUCRS EVOLUÇÃO DA UTLIZAÇÃO DOS MATERIAIS Figura copiada do material do Prof. Arlindo Silva do Instituto Superior Técnico da Universidade de Portugal

11 Eleani Maria da Costa –PGETEMA/PUCRS Entre e diferentes, contando as variantes de tratamento térmico e composição de cada material QUANTOS MATERIAIS DIFERENTES EXISTEM ? COMO ESCOLHER ??

12 Eleani Maria da Costa –PGETEMA/PUCRS Quais os critérios que um engenheiro deve adotar para selecionar um material entre tantos outros? Em primeiro lugar, o engenheiro deve caracterizar quais as condições de operação que será submetido o referido material e levantar as propriedades requeridas para tal aplicação, saber como esses valores foram determinados e quais as limitações e restrições quanto ao uso dos mesmos.

13 Eleani Maria da Costa –PGETEMA/PUCRS Quais os critérios que um engenheiro deve adotar para selecionar um material entre tantos outros? A segunda consideração na escolha do material refere-se ao levantamento sobre o tipo de degradação que o material sofrerá em serviço. Por exemplo, elevadas temperaturas e ambientes corrosivos diminuem consideravelmente a resistência mecânica.

14 Eleani Maria da Costa –PGETEMA/PUCRS Quais os critérios que um engenheiro deve adotar para selecionar um material entre tantos outros? Finalmente, a consideração talvez mais convincente é provavelmente a econômica: Qual o custo do produto acabado??? Um material pode reunir um conjunto ideal de propriedades, porém com custo elevadíssimo. FILOSOFIA DO COMPROMISSO

15 Eleani Maria da Costa –PGETEMA/PUCRS Quais os critérios que um engenheiro deve adotar para selecionar um material entre tantos outros? Em raras ocasiões um material reúne uma combinação ideal de propriedades, ou seja, muitas vezes é necessário reduzir uma em benefício da outra. Um exemplo clássico são resistência e ductilidade, geralmente um material de alta resistência apresenta ductilidade limitada. Este tipo de circunstância exige que se estabeleça um compromisso razoável entre duas ou mais propriedades.

16 Eleani Maria da Costa –PGETEMA/PUCRS SELEÇÃO DOS MATERIAIS Envolve principalmente: - Eng. Projetista - Eng. Materiais e/ou processo - Eng. Marketing

17 Eleani Maria da Costa –PGETEMA/PUCRS SELEÇÃO DOS MATERIAIS POR ÍNDICE DE MÉRITO Ex. Resistência: Material Aço-ligaTi Al PRFC (alta resist.) (AA7074) Resist. (MPa) à tração PRFC= Polímero reforçado com fibra de carbono

18 Eleani Maria da Costa –PGETEMA/PUCRS SELEÇÃO DOS MATERIAIS POR ÍNDICE DE MÉRITO Ex. Resistência/peso: Material Aço-ligaTi Al PRFC (alta resist.) (AA7074)

19 Eleani Maria da Costa –PGETEMA/PUCRS SELEÇÃO DOS MATERIAIS POR ÍNDICE DE MÉRITO Ex. Custo p/Kg/US$: Material Aço-ligaTi Al PRFC (alta resist.) (AA7074) 0,

20 Eleani Maria da Costa –PGETEMA/PUCRS RESISTÊNCIA VERSUS DENSIDADE

21 Eleani Maria da Costa –PGETEMA/PUCRS ALGUNS FATORES IMPORTANTES A CONSIDERAR Propriedades do material Considerações de forma, dimensões e peso Custo do material (disponibilidade) Facilidade de fabricação Escala de produção Durabilidade Viabilidade de reciclagem

22 Eleani Maria da Costa –PGETEMA/PUCRS INDÚSTRIA DE PONTAPRODUÇÃO EM MASSA TIPOS DE INDÚSTRIA - INFLUÊNCIA DOS MATERIAIS SELEÇÃO CUIDADOSA (FATOR CUSTO SECUNDÁRIO) SELEÇÃO CUIDADOSA (FATOR CUSTO PRIMORDIAL) Grande exigência tecnológica Utilização dos mate- riais nos limites Produtos não diferenciados Utilização de materiais abaixo dos limites FONTE: material do Prof. Arlindo Silva da Universidade de Portugal

23 Eleani Maria da Costa –PGETEMA/PUCRS Causas de falhas em geral Seleção incorreta de materiais38% Defeitos de fabricação15% Tratamento térmico incorreto15% Falha de projeto11% Condições imprevistas de operação 8% Controle inadequado condições de trab. 6% Prob. De inspeção e CQ3% Troca equivocada de materiais2%

24 Eleani Maria da Costa –PGETEMA/PUCRS Causas de falhas em plantas industriais Corrosão29% Fadiga25% Fratura frágil16% Sobrecarga11% Corrosão em alta temperatura 7% Corrosão sob tensão 6% Fluência3% Desgaste2%

25 Eleani Maria da Costa –PGETEMA/PUCRS Causas de falhas em componentes aeronáuticos Fadiga61% Sobrecarga19% Corrosão sob tensão 8% Desgaste7% Corrosão3% Oxidação em alta temperatura2%

26 Eleani Maria da Costa –PGETEMA/PUCRS ALGUMAS CONSIDERAÇÕES SOBRE A NECESSIDADE DE MATERIAIS MODERNOS Materias que apresentem: - Alto desempenho - Baixo peso e alta resistência - Resistência à altas temperaturas - Desenvolvimento de materiais que sejam menos danosos ao meio ambiente e mais fáceis de serem reciclados ou regenerados

27 Eleani Maria da Costa –PGETEMA/PUCRS OS METAIS NA TABELA PERIÓDICA

28 Eleani Maria da Costa –PGETEMA/PUCRS Materiais metálicos são geralmente uma combinação de elementos metálicos. Os elétrons não estão ligados a nenhum átomo em particular e por isso são bons condutores de calor e eletricidade Não são transparentes à luz visível Têm aparência lustrosa quando polidos Geralmente são resistentes e deformáveis São muito utilizados para aplicações estruturais METAIS

29 Eleani Maria da Costa –PGETEMA/PUCRS Fonte: Prof. Sidnei Paciornik do Departamento de Ciência dos Materiais e Metalurgia da PUC-Rio

30 Eleani Maria da Costa –PGETEMA/PUCRS LIGAS NÃO FERROSAS NÃO FERROSOS Ligas leves Ligas AlLigas Mg Ligas BeLigas Ti Ligas Cu Bronzes Cu-Ni Latões Ligas para altas temper. Ligas baixo ponto de fusão Ligas Refractárias Ni Pb, Sn, ZnMo, Ta, W, Nb

31 Eleani Maria da Costa –PGETEMA/PUCRS COMPÓSITOS Materiais compósitos são constituídos de mais de um tipo de material insolúveis entre si. Os compósitos são desenhados para apresentarem a combinação das melhores características de cada material constituinte Muitos dos recentes desenvolvimento em materiais envolvem materiais compósitos Um exemplo classico é o compósito de matriz polimérica com fibra de vidro. O material compósito apresenta a resistência da fibra de vidro associado a flexibilidade do polímero

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