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TECNOLOGIA MECÂNICA

Prof. Engº Marcos A. Gasparin dos SantosEmail: [email protected]: [email protected]

Departamento de Mecânica/MecatrônicaCentro Estadual de Educação Tecnológica Paula Souza

– ETEC JORGE STREETAULA-01

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Ítens Conteúdo – Bases Tecnológicas

1 Materiais: Classificação e Propriedades

2 Materiais Metálicos: Ferrosos e Não Ferrosos

3 Aços e Ferros Fundidos: Obtenção e Classificação

4 Aço Liga e Aços Especiais

5 Materiais Não Metálicos: Polímeros, Cerâmicos e Compósitos

6 Tratamentos Superficiais

7 Processos de Decapagem: Mecânica, Química e Eletrolítica

8 Processos Galvânicos: Pintura Líquida, Pintura em Pó, Fosfatização e Zincagema Fogo

9 Tratamento Térmico: Normalização, Recozimento, Têmpera e Revenimento

10 Tratamento Termoquímico: Carbonitretação, Nitretação e Cementação

11 Metalografia: Macrografia e Micrografia

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Ítens Conteúdo – Bases Tecnológicas

12 Processos de Fundição: Introdução, Definição, Tipos de Processos ( Fundição em Areia, Fundição em Casca, Fundição em Moldes Permanentes, Fundição Centrífuga e Fundição de Precisão ou Cera Perdida)

13 Processos de Conformação Mecânica: Processos Primários, Características de Trabalho a Quente, Característica de Trabalho a Frio. Processos (Laminação, Trabalho a Quente, Característica de Trabalho a Frio. Processos (Laminação, Trefilação, Forjamento, Extrusão, Estamapagem)

14 Ordenamento Técnico: Normas Técnicas e Material de apoio

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Data Cronograma de Aula 1º Semestre de 2016

11/02 Apresentação do Professor e da Disciplina e Base tecnológica, Metodologia de Ensino, trabalhos, prazos e etc; Introdução a disciplina.

18/02 Materiais: Classificação e propriedades

25/02 Materiais: Classificação e propriedades

03/03 Materiais: Ferrosos e Não Ferrosos03/03 Materiais: Ferrosos e Não Ferrosos

10/03 Materiais: Ferrosos e Não Ferrosos

17/03 Materiais: Ferrosos e Não Ferrosos

24/03 Aços e Ferros Fundidos: Obtenção e Classificação



14/04 Prova Dissertativa

28/04 Aços Liga e Aços Especiais

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Data Cronograma de Aula 1º Semestre de 2016

05/05 Aços Ligas e Aços Especiais

12/05 Materiais Não Metálicos: Polímeros, Cerâmicos e Compósitos

19/05 Materiais Não Metálicos: Polímeros, Cerâmicos e Compósitos

02/06 Tratamentos Superficiais

09/06 Decapagem: Mecânica, Química e Eletrolítica

16/06 Prova

23/06 Resultados e Recuperação

27-30/06

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Metodologia de Aula• Aulas serão expositivas através de projetor;• Material será disponibilizado para os alunos através da

sala virtual.• Teremos 2(duas) provas por semestre, questões • Teremos 2(duas) provas por semestre, questões

dissertativas.• No fim de cada conjunto de Slides terão questões

dissertativas a serem entregues na aula subseqüente ao professor como atividade.

• Teremos um trabalho de fim de curso, onde a nota será a média do conteúdo do trabalho, apresentação e seção tira dúvidas.

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Bibliografia:

1) Fundamentos da Ciência e Engenharia de Materiais – 1ª Ed Rio de Janeiro – PLT – 2008 – Autor: Willian D. Callister Jr.;– Autor: Willian D. Callister Jr.;

2) Princípios de Ciência e Tecnologia dos Materiais - 4ª Ed Rio de Janeiro – Ed. Campus – Elieser Van Vlack – 2003.

3) Apostila Centro Paula Souza – ETEC Cel. Fernando Febeliano da Costa.

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4) Tecnologia Mecânica – Processos de Fabricação e Tratamento – Vicente Chiaverini– Ed. MacGraw Hill – 2ª Edição.

5) Metalografia dos Produtos Siderúrgicos 5) Metalografia dos Produtos Siderúrgicos Comum – Hubertus Colpaert – Ed. Edgard Blücher Ltda – 3ª Edição.

6) Aços e Ferros Fundidos – Vicente Chiaverini –Ed. ABM.

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1) INTRODUÇÃO A MATERIAIS INDUSTRIAIS

1.1) INTRODUÇÃO

Os primeiros seres humanos tiveram acesso a apenas um número limitado de materiais naturais, aqueles presentes na natureza de fácil obtenção, que são:presentes na natureza de fácil obtenção, que são:

a) Pedra;

b) Madeira;

c) Argila;

d) Peles;

e) Etc.

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• Com o tempo , estes seres humanos descobriram técnicas para produção de materiais com propriedades superiores à aquelas dos materiais naturais; esses novos aquelas dos materiais naturais; esses novos materiais incluía:

a) As Cerâmicas;

b) Vários Metais.

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• Além disso, descobriu-se que as Propriedades dos Materiais poderiam ser alteradas por tratamentos térmicos e adição de outros elementos metálicos.elementos metálicos.

• Em tempos presente, que os Cientistas compreenderam a relação entre os elementos estruturais dos materiais e suas propriedades.

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• O conhecimento adquirido nos últimos 70 anos, dando condições de moldar uma grande parte das características dos materiais.

• Muitos materiais foram desenvolvidos, com • Muitos materiais foram desenvolvidos, com características relativamente específicas e que atendem as necessidades atuais da Sociedade.

• Estes materiais incluem Metais, Vidros, Plásticos e Fibra.

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• O desenvolvimento de muitas tecnologias está, ligado ao acesso aos materiais adequados.

• Um avanço na compreensão de um tipo de • Um avanço na compreensão de um tipo de material é com freqüência o precursor para o progresso escalonado de uma tecnologia.

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1.2) CIÊNCIA E ENGENHARIA DE MATERIAIS

• A disciplina Ciência do Materiais envolve a investigação das relações entre as estruturas e as Propriedades dos Materiais.as Propriedades dos Materiais.

• Em contraste, a Engenharia dos Materiais consiste, com base nas correlações estrutura-propriedade no projeto ou na Engenharia da estrutura de um material para produzir uma conjunto de propriedades pré-determinadas.

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• “ESTRUTURA” de um material, se refere, em geral, ao arranjo dos seus componentes internos, isto é, a estrutura sub-atômica, que envolve Elétrons no interior dos Átomos individuai e as interações com os seus individuai e as interações com os seus núcleos.

• Em nível atômico, a estrutura engloba a organização dos átomos ou das moléculas umas em relação às outras.

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• Temos as seguintes Estruturas:

a) Microscópicas;

b) Macroscópicas.

• “PROPRIEDADES”, consiste em uma • “PROPRIEDADES”, consiste em uma peculiaridade de um dado material em termos do tipo e da intensidade da sua resposta a um estímulo específico que lhe é imposto, independente da forma ou do tamanho do material.

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• Todas as propriedades importantes dos materiais sólidos podem ser agrupadas em 6 categorias diferentes, como segue:

1) Mecânica;

2) Elétrica;2) Elétrica;

3) Térmica;

4) Magnética;

5) Óptica;

6) Deteriorativa.

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• Para uma das propriedades existe um tipo de característica de estímulo capaz de causar diferentes respostas.

• As Propriedades Mecânicas relacionam a • As Propriedades Mecânicas relacionam a deformação à aplicação de uma carga ou força, são exemplos: Módulo de Elasticidade e resistência.

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• As Propriedades Elétricas, tais como a condutividade elétrica e a constante dielétrica, o estímulo é um campo elétrico.

• As Propriedades Térmicas dos sólidos pode ser • As Propriedades Térmicas dos sólidos pode ser a capacidade calorífica e da condutividade térmica.

• As Propriedades Magnéticas demonstram a resposta de um material à aplicação de um campo magnético.

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• As Propriedade Ópticas, o estímulo é a radiação eletromagnética ou luminosa, o índice de refração e a refletividade.

• As Características Deteriorativas indicam a reatividade química dos materiais.reatividade química dos materiais.

• Além da Estrutura e da Propriedades, dois outros componentes estão envolvidos na ciência e na Engenharia de Materiais, que são:

a) Processamento;b) Desempenho.

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• As relações entre 4 componentes, a estrutura do material irá depender da maneira como ele será processado.

• O desempenho do material será um função • O desempenho do material será um função das suas propriedades.

• Assim, a inter-relação entre processamento, estrutura, propriedades e desempenho é Linear.

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• Chamamos atenção para as relações que existem entre esses componentes com o projeto, produção e utilização dos materiais.

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1.3) PORQUE ESTUDAR A CIÊNCIA E ENGª DE MATERIAIS

• Muitas vezes, um problema de materiais consiste na seleção do material correto dentre consiste na seleção do material correto dentre milhares de materiais disponíveis.

• Existe vários critérios em relação aos quais a decisão final se baseia , como segue:

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a) 1º Critério:

• As condições de serviço devem ser caracterizados, uma vez que está irão ditar as propriedades que o material deve possuir.as propriedades que o material deve possuir.

• As vezes um material possui uma combinação máxima ou ideal de propriedades para uma dada aplicação.

• Exemplo: Material com Resistência e a Ductilidade.

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b) 2º Critério:

• Qualquer deterioração das propriedades dos materiais que possa ocorrer durante a operação em serviço.operação em serviço.

c) 3º Critério:

• Fatores econômicos, o custo de processamento do material.

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• Quanto mais familiarizado estiver o Técnico, Engenheiro ou o Cientista com as várias características e relações de Estrutura-

Propriedades-Técnicas de Processamento-Propriedades-Técnicas de Processamento-

Desempenho; mais capacitado estará para fazer a escolha do material.

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1.4) CLASSIFICAÇÃO DOS MATERIAIS

• Os materiais sólidos foram classificados em três formas:

a) Metais;a) Metais;

b) Cerâmicas;

c) Polímeros.

• Está classificação está baseada na composição química e na estrutura atômica.

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• Além disso, há outros grupos de materiais, como segue:

d) Os Compósitos;

e) Os Semicondutores;e) Os Semicondutores;

f) Os Biomaterais.

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1.4.1) Metais:

• Consiste na combinação de elementos metálicos.

• Possuem um grande número de Elétrons não • Possuem um grande número de Elétrons não localizados, esses elétrons não estão ligados a qualquer átomo em particular.

• Muitas das propriedades dos metais são atribuídas diretamente a esses elétrons.

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• Os metais são:

a. Condutores de eletricidade e Calor;

b. Não são transparentes a luz visível;

c. Uma superfície metálica polida possui uma c. Uma superfície metálica polida possui uma aparência brilhosa;

d. São resistentes, ao mesmo tempo em que são deformáveis, o que é responsável pelo uso em aplicações estruturais.

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1.4.2) Cerâmicas:

• São compostos formados por elementos metálicos e elementos não metálicos, compostos por óxidos, nitretos e carbonetos.compostos por óxidos, nitretos e carbonetos.

• Também temos cerâmicas compostas por minerais argilosos, exemplo o cimento e o vidro.

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• Tipicamente, estes materiais são isolantes à passagem de eletricidade e calor, e são mais resistentes a altas temperaturas e a ambientes mais severos do que os Metais e Polímeros.mais severos do que os Metais e Polímeros.

• Em relação ao seu comportamento mecânico, as cerâmicas são duras, porém são muito frágeis e quebradiças.

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1.4.3) Polímeros:

• Os Polímeros incluem os materiais comum de Plásticos e Borracha.

• Muitos destes materiais são compostos orgânicos que tem sua química baseada no Carbono, no

• Muitos destes materiais são compostos orgânicos que tem sua química baseada no Carbono, no Hidrogênio e em outros elementos não metálicos, possuindo uma estrutura molecular muito grande.

• Possuem baixas densidades e podem ser extremamente flexíveis.

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1.4.4) Compósitos:

• Um grande número de materiais compósitos, os quais consistem mais de um tipo de material, projetados para exibir uma material, projetados para exibir uma combinação das melhores característica de cada um dos seus materiais componentes.

• Exemplo: é a fibra de vidro, adquire a resistência do vidro e a flexibilidade do Polímero.

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1.4.5) Semicondutores:• Os semicondutores possuem propriedades

elétricas intermediárias entre aquelas exibida pelos condutores elétricos e os Isolantes.

• Além disso, as características elétricas desses • Além disso, as características elétricas desses materiais são sensíveis à presença de minúsculas concentrações de átomos de impureza, aos quais estás impurezas podem ser controladas.

• Os semicondutores possibilitam o advento dos circuitos integrados, que revolucionou a Indústria de Produtos Eletrônicos.

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1.4.6) Biomaterial:

• São empregados nos componentes implantados no interior do corpo humano para substituição de partes do corpo doente ou danificado.partes do corpo doente ou danificado.

• Estes materiais não devem produzir substâncias tóxicas e devem ser compatíveis com os tecidos do corpo humano.

• Todos os materiais acima descritos podem ser utilizados como Biomateriais.

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1.5) MATERIAIS AVANÇADOS

• Consiste em materiais tradicionais cuja as propriedades forma aprimoradas ou em materiais de alto desempenho.materiais de alto desempenho.

• Podem ser todos os tipos de materiais, e são geralmente caros.

• São aplicados para alta tecnologia.

• Exemplo: Indium.

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1.6) MATERIAIS DO FUTURO

• São os materiais inteligentes, que consiste em materiais novos e de última geração, que são capazes de sentir mudanças nos seus capazes de sentir mudanças nos seus ambientes e então responder a estás mudanças.

• Os componentes de um material (ou sistema) inteligente são:

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a) Sensor (detecta o sinal de entrada);

b) Atuadores(que executa uma função de resposta e adaptação).

• Tipos de atuadores:• Tipos de atuadores:

1. Ligas com efeito de memória de forma;

2. Cerâmicas Piezoelétricas;

3. Materiais Magnetoconstritivos;

4. Fluídos eletrorrelógicos ou magnetorrelógios.

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1.6.1) Nanotecnologia:

• São átomos arranjados para proporcionar desenvolvimento de propriedades mecânicas, elétricas e de outras naturezas.elétricas e de outras naturezas.

• O prefixo “NANO”, indica que as dimensões destes átomos são da ordem de 10⁻⁹ ou 0,000000001 metros.

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1.7) NECESSIDADES DOS MATERIAIS MODERNOS• Os desafios tecnológicos, inclui o

desenvolvimento de materiais cada vez mais sofisticados e especializados, além das considerações do impacto ambiental causado considerações do impacto ambiental causado pela sua produção.

• Hoje, a necessidade de novos materiais estruturais de alta resistência e baixa densidade ainda precisam ser desenvolvidos, assim como materiais que trabalhem à temperaturas mais elevadas.

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• Além disso, há necessidade de encontrar novas fontes de energia barata, limpa e renovável.

• Temos também que desenvolver processos e • Temos também que desenvolver processos e métodos que possam produzir degradação menor do meio ambiente, isto é, menos poluição e menor destruição da paisagem.

• Além disso, processos que não produzam substâncias tóxicas.

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• Os recursos não são renováveis e estão tornando-se escassos, o que exige:

a) Descobertas de novas reservas;

b) Desenvolvimento de novos materiais;b) Desenvolvimento de novos materiais;

c) Intensificação da Reciclagem dos materiais.

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• Questionário:• O que é estrutura de um material?• Explique o que é Propriedade de um material?• Quais as categorias das propriedades importantes dos materiais

sólidos?• Quais são os outros componentes envolvidos na ciência dos • Quais são os outros componentes envolvidos na ciência dos

materiais?• Quais os critérios em que se baseia a seleção dos materiais?• Como são classificados os materiais sólidos?• Explique o que é metal?• Explique o que é material cerâmico?• Explique o que é Polímero?• Explique o que são compósitos?• Explique o que são semicondutores?

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• Explique o que é Biomateriais?

• Explique o que é material avançado?

• Explique o que é material do futuro?

• Explique o que é nanotecnologia?• Explique o que é nanotecnologia?

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