APOSTILA DE MECÂNICA

Curso Tcnico em Automao e Controle de ProcessosMdulo I - Bsico

FUNDAMENTOS DA MECNICA

Created with novaPDF Printer (www.novaPDF.com)

SUMRIO 1. MATERIAIS 1.1. PROPRIEDADES DOS MATERIAIS 1.3. SIDERURGIA 1.4. FABRICAO DO AO 1.5. AOS 1.6. FERRO FUNDIDO 1.7. ALUMNIO 1.8. COBRE E SUAS LIGAS 1.9. OUTROS MATERIAIS 2. CONTROLE DIMENSIONAL 2.1. TRANSFORMAO DE UNIDADES 2.2. ESCALA 2,3, GRADUAO DA ESCALA 2.4. PAQUMETRO 2.5. RELGIO COMPARADOR 3. ELEMENTOS DE MQUINAS 3.1. ACOPLAMENTOS 3.2. CLASSIFICAO 3.3. TIPOS DE ACOPLAMENTOS 3.4. EMBREAGENS 3.5. FREIOS 3.6. POLIAS E CORREIAS 3.7. EIXOS 3.8. TRAVAS 3.9. MANCAIS 3.10. ELEMENTOS DE VEDAO 3.11. PARAFUSOS, PORCAS E ARRUELAS 4. ALINHAMENTO DE MQUINAS ROTATIVAS 4.1. INTRODUO 4.2. TIPOS DE DESALINHAMENTOS 4.3. MTODOS DE ALINHAMENTO 4.4. ALINHAMENTO

PG 2 3 4 5 8 17 21 27 35 47 47 53 55 58 80 87 87 88 90 93 97 101 112 115 130 140 145 152 152 152 152 153

_____________________________________________________Educao Profissional

1


UNIDADE 11 - MATERIAIS

1.1 - INTRODUO Desde o incio dos tempos o homem construa seus equipamentos e suas mquinas, utilizando-se de pedra, madeira e fibras, passando posteriormente pelo bronze, ferro e outros metais. Mais recentemente, deu-se incio ao uso da borracha, dos polmeros, dos compostos cermicos e de novas ligas de metais. A disponibilidade de materiais existentes no contexto da mecnica resume-se no s aos diferentes tipos, mas tambm s variaes dentro das classes existentes, sob a forma de diferentes ligas. Dentre todos os materiais disposio, o ferro fundido e o ao so os mais utilizados. Iniciaremos estudando o processo de obteno destes materiais, suas ligas e propriedades especficas. Posteriormente sero tratadas outras ligas no ferrosas, como o bronze, lato e alumnio. A borracha, o plstico e a cermica tambm fazem parte do nosso grupo de estudo. So materiais cujo uso cada vez maior, pois vm substituindo outros materiais com vantagens nos processos de produo e acabamento, sem contar a elevada resistncia, o baixo custo, a possibilidade de reciclagem e a longa vida til dos produtos. A busca do material correta para uma aplicao especfica pode, muitas vezes, trazer como resultados uma vasta lista de possibilidades, ou ainda opes de escolha nas quais a seleo realizada tendo em vista o menor prejuzo. A regra para estes casos o estudo do contexto no qual ser inserido o material, visando reduo de custo, aumento da vida til, facilidade de obteno e manipulao, entre outros.


2


1.2 - PROPRIEDADES DOS MATERIAIS

A escolha de um material deve-se s propriedades que este possui. Por exemplo: os aos carbono possuem baixo custo e elevada resistncia mecnica, embora sejam vulnerveis corroso. J os plsticos, devidamente selecionados, possuem elevada resistncia qumica substncias, mas sua resistncia mecnica inferior ao ao carbono. E ainda podemos listar diversas outras propriedades qualitativas e quantitativas, pelas quais podemos realizar um estudo para selecionarmos corretamente um ou mais materiais a utilizar. Veja a Tabela 1: Tabela 1 - Principais Propriedades dos Materiais Resistncia Mecnica Elasticidade Plasticidade Ductilidade Tenacidade Dureza Fragilidade Densidade Ponto de Fuso Ponto de Ebulio Dilatao Trmica Condutividade Trmica Condutividade Eltrica Resistividade Resistncia Corroso Propriedade que permite que o material seja capaz de resistir ao de determinados tipos de esforos, como a trao e a compresso. Capacidade do material em se deformar quando submetido a um esforo, e voltar forma original quando retirado este esforo. Capacidade do material se deformar quando submetido a um esforo. e manter uma parcela da deformao quando retirado o esforo. Capacidade de o material deformar-se plasticamente sem romper-se. Quantidade de energia necessria para romper um material. Resistncia do material penetrao, deformao plstica e ao desgaste. Baixa resistncia aos choques. Quantidade de matria alocada dentro de um volume especfico. Temperatura na qual o material passa do estado slido para o estado lquido. Temperatura na qual o material passa do estado lquido para o estado gasoso (ou vapor). Variao dimensiona de um material devido a uma variao de temperatura. Capacidade do material de conduzir calor. Capacidade de conduzir eletricidade. . Resistncia do material passagem de corrente eltrica. Capacidade de o material resistir deteriorao causada pelo meio no qual est inserido. a determinadas

Em conjunto com as propriedades acima descritas, na escolha do material devem ser considerados ainda os fatores custo, disponibilidade no mercado, facilidade de fabricao e manuteno, entre outros.


3


1.3 - SIDERURGIA

A indstria siderrgica abrange todas as etapas necessrias para, a partir das matrias -primas, produzir-se ferro e ao. Estes dois materiais, de largo emprego em nosso planeta, no so encontrados sob a forma de metais no ambiente. A matria-prima a ser transformada o minrio de ferro. O processo clssico e mais usado para a reduo do minrio de ferro o do alto-forno, cujo produto consiste numa liga ferrocarbono de alto teor de carbono, denominado ferro gusa, o qual, ainda no estado lquido, encaminhado aciaria, onde, em fornos adequados, transformado em ao. Este vazado na forma de lingotes, os quais, por sua vez, so submetidos transformao mecnica, por intermdio de laminadores, resultando blocos, tarugos e placas. Estes, finalmente, ainda por intermdio de laminadores, so transformados em perfis, trilhos, tarugos, chapas, barras, etc.

Figura 1 - Principais etapas de fabricao do ao a partir do Minrio de Ferro. Como sub produtos do alto forno podemos citar tambm a escria e os gases de alto forno. O primeiro, depois de solidificado, pode ser utilizado como lastro de ferrovias, material isolante, ou ainda na fabricao do cimento metalrgico. O segundo, devido ao seu alto poder calorfico, utilizado nas prprias siderrgicas, nos regeneradores, fornos diversos de aquecimento, caldeiras, etc.


4


Figura 2 - Ciclo de produo do ao. 1.3.1 - Ferro gusa O ferro gusa no estado lquido utilizado na aciaria para obteno do ao. Ainda utilizado no estado slido como principal matria-prima das fundies de ferro fundido. A composio do ferro gusa, de um modo geral, est compreendida na seguinte faixa: Tabela 2 - Composio do ferro gusa carbono silcio mangans fsforo enxofre 1.4 - FABRICAO DO AO O ferro gusa uma liga ferro-carbono em que o teor de carbono e as impurezas normais (Si, Mn, P e S) se encontram em valores elevados, e a sua transformao em ao, que uma liga de baixos teores de C, Si, Mn, P e S, corresponde a um processo de oxidao, por intermdio do qual a porcentagem daqueles elementos reduzida at os valores desejados. Os equipamentos responsveis por este processo so denominados conversores. 3 a 4,5% 0,5 a 4% 0,5 a 2,5% 0,05 a 2% 0,20% mx.


5


1.4.1 - Propriedades microestruturais Os materiais compostos de uma mesma substncia podem possuir propriedades diferentes entre si. Este efeito devido microestrutura do material, forma na qual suas molculas esto dispostas. 1.4.1.1 - Estrutura cristalina Todos os elementos so formados por molculas que por sua vez so formadas por tomos. Na maioria dos materiais slidos, as partculas se organizam sob a forma de uma rede em trs dimenses, chamada estrutura cristalina. Na tabela 3 encontram-se exemplos de metais com suas respectivas estruturas. Tabela 3 - Estrutura cristalina dos metais

Quando os metais so deformados por processos mecnicos, como a laminao, as camadas de tomos deslizam umas sobre as outras ao longo dos planos de tomos que se formam nas estruturas cristalinas. Esses planos so chamados de planos cristalinos. As estruturas cristalinas cbicas possuem mais planos de tomos do que as estruturas hexagonais. Por isso mais fcil deformar um material que possui estrutura cbica, como o alumnio, o cobre e o ferro, do que um metal de estrutura hexagonal, como o magnsio e o cdmio. Outra definio importante a do contorno de gro, que surgem durante o processo de solidificao


6


do material. Com o resfriamento do material lquido inicia-se a formao dos cristais em diversos pontos ao mesmo tempo. Nos locais onde esses cristais se encontram, forma-se uma rea de transio com tomos que no pertencem a nenhum dos cristais. Na regio dos contornos de gros a deformao mais difcil, pois os planos cristalinos so interrompidos, dificultando o deslizamento. Por isso a ruptura de um metal, na maioria dos casos, acontece no contorno de gro.

Figura 3 - Formao dos gros e dos contornos dos gros.

Figura 4 Aspecto microgrfico do ferro comercialmente puro.

Figura 5 Aspecto microgrfico da perlita.

Figura 6 Aspecto microgrfico de um ao ipoeutetide esfriado lentamente. As reas brancas so de ferrita e as reas escuras so de perlita.

Figura 7 Aspecto microgrfico de um ao hipereutetide esfriado lentamente. A cementita est disposta em torno dos gro de perlita, formando uma rede


7


1.5 - AOS Dentre os elementos utilizados na construo mecnica podemos citar as ligas ferrosas como o conjunto de maior importncia e de mais ampla utilizao. Os aos e ferros fundidos, com suas diversidades de ligas, fornecem uma gama de possibilidades no mbito da fabricao mecnica. Tanto os aos quanto os ferros fundidos so ligas nas quais os principais elementos so o ferro e o carbono. Encontramos ainda elementos secundrios, resultantes de um determinado processo de fabricao. Pode-se definir ao como sendo uma liga ferro-carbono contendo geralmente 0,008% at aproximadamente 2,11 % de carbono, alm de certos elementos residuais. J os ferros fundidos so caracterizados por possurem teor de carbono acima de 2% aproximadamente. Face influencia do silcio na liga do ferro fundido, este normalmente considerado uma liga ternria Fe-C-Si, pois, o silcio est freqentemente presente em teores superiores ao do prprio carbono. Geralmente, classificam-se os aos em dois grandes grupos: os aos-carbono e os aosliga. J os ferros fundidos podem ser considerados ferros fundidos brancos, ferros fundidos cinzentos, ferros fundidos maleveis e ferros fundidos nodulares. Os elementos constantes na liga que definem a classificao, tanto pelo teor de carbono quanto dos demais elementos. E so estas ligas que vo propiciar aos aos e ferros fundidos as caractersticas que iro torn-los aptos a realizar determinados tipos de trabalho. Como exemplo de aplicaes podemos classificar os aos em: Aos para fundio; Aos para chapas; Aos para arames e fios; Aos de usinagem fcil; Aos para nitretao; Aos resistentes ao desgaste; Aos resistentes ao calor; Aos ultra-resistentes e aos Aos estruturais; Aos para tubos; Aos para molas; Aos para cementao; Aos para ferramentas e matrizes; Aos resistentes corroso; Aos para fins eltricos e magnticos;

. Alm dos aos e ferros fundidos outros metais no ferrosos so muito importantes na construo mecnica, como o alumnio, o cobre, o bronze e o titnio entre outros. Dada a grande variedade de tipos de aos, foram criados sistemas para sua classificao. Uma das classificaes mais generalizadas - e que, inclusive, serviu de base para o sistema adotado no Brasil a que considera a composio qumica do ao e, dentre os sistemas conhecidos, so muito usados os da "American Iron and Steel Institute - AISI" e da "Society of Automotive Engineers - SAE". A tabela 7 mostra a designao adotada pela AISI e SAE. As letras XX correspondem s cifras


8


indicadoras dos teores de carbono. Assim, por exemplo, a classe 1023 significa ao carbono com 0,23% de carbono em mdia. Tabela 7 - Sistemas SAE e AISI de classificao dos aos. Designao Tipos de ao AISI - SAE 10XX 11XX 12XX 15XX 13XX 40XX 41XX 43XX 46XX 47XX 48XX 51 XX E51100 E52100 61XX 86XX 87XX 88XX 9260 50BXX 51B60 81B45 94BXX Aos carbono comum Aos de usinagem fcil, com alto S Aos de usinagem fcil, com alto P e S Aos Mn, com mangans acima de 1,00% Aos Mn com 1,75% Mn mdio Aos Mo com 0,25% de Mo mdio Aos Cr-Mo com 0,40 a 1,10% de Cr e 0,08 a 0,35% de Mo AorNi-Cr-Mo com 1,65 a 2,00% de Ni, 0,40 a 0,90% de Cr e 0,20 a 0,30% Mo Aos Ni-Mo com 0,70 a 2,00% de Ni e 0,15 a 0,30% de Mo Aos Ni-Cr-Mo com 1,05% de Ni, 0,45% de Cr e 0,20% de Mo Aos Ni-Mo com 3,25 a 3,75% de Ni e 0,20 a 0,30% de Mo Aos Cr com 0,70 a 1,10% de Cr Aos Aos Aos Aos Aos Aos cromo (forno eltrico) com 1,00% de Cr cromo (forno eltrico) com 1,45% de Cr Cr-V com 0,60 ou 0,95% de Cr e 0,10 ou 0,15% de vandio mnimo Ni-Cr-Mo com 0,55% de Ni, 0,50% de Cr e 0,20% de Mo Ni-Cr-Mo com 0,55% de Ni, 0,50% de Cr e 0,25% de Mo Ni-Cr-Mo com 0,55% de Ni, 0,50% de Cr e 0,30 a 0,40% de Mo

Aos Si com 1 ,80 a 2,20% Si Aos Cr com 0,20 a 0,60% de Cr e 0,0005 a 0,003% de boro Aos Cr com 0,80% de Cr e 0,0005 a 0,003% de boro Aos Ni-Cr-Mo com 0,30% de Ni, 0,45% de Cr, 0,12% de Mo e 0,0005 a 0,003% de boro Aos Ni-Cr-Mo com 0,45% de Ni, 0,40% de Cr, 0,12% de Mo e 0,0005 a 0,003% de boro

Obs.: Mn - mangans, Mo - molibdnio, Cr - cromo, Ni - nquel, V - vandio, Si - silcio 1.5.1 - Incluses Os produtos siderrgicos;.ao serem fabricados, apresentam normalmente, alm do carbono como principal elemento de liga, uma srie de impurezas de natureza metlica ou no, as quais se originam de reaes entre as matrias-primas empregadas ou de outros tipos de reaes. Essas impurezas normais so o fsforo, o enxofre, o mangans, o silcio e o alumnio. A maior parte delas reage entre si ou com outros elementos no metlicos com o oxignio e, eventualmente, o nitrognio, formando as chamadas "incluses no-metlicas".


9


A formao dessas incluses se d, em grande parte, na fase final de desoxidao dos aos. Em resumo, o efeito dessas impurezas ou incluses o seguinte: O enxofre, o fsforo, o oxignio, o hidrognio so elementos considerados;indesejveis sob o ponto de vista de qualidade do ao: o fsforo pela sua ao como elemento que pode acarretar a "fragilidade a frio"; o enxofre pelos sulfetos que forma, sobretudo o de ferro que pode acarretar a "fragilidade a quente"; o oxignio, pelas incluses que forma e o hidrognio pela fragilidade que pode conferir ao ao. Esses elementos no podem ser totalmente eliminados, nas condies normais de fabricao dos produtos siderrgicos, mas devem ser mantidos dentro de faixas de teor que no ultrapassem os limites de influncia prejudicial queles produtos. o mangans, o silcio, e o alumnio, os trs agindo como desoxidantes e o mangans tambm como dessulfurante so elementos de um lado benficos, mas de outro lado prejudiciais pelas incluses que formam de sulfetos, silicatos e aluminatos.

1.5.2 - Elementos de liga A introduo de elementos de liga, que no o carbono, nos aos feita quando se deseja um ou mais dos seguintes efeitos: aumentar a dureza e a resistncia mecnica; conferir resistncia uniforme atravs de toda a seo em peas de grandes dimenses; diminuir o peso (conseqncia do aumento da resistncia); conferir resistncia corroso; aumentar a resistncia ao calor; aumentar a resistncia ao desgaste; aumentar a capacidade de corte; melhorar as propriedades eltricas e magnticas.

Os principais efeitos dos elementos de liga so mostrados na tabela 8. Tabela 8 - Elementos de liga dos aos e suas principais funes. Elemento AI Alumnio Cr Principais funes 1. Desoxidante eficiente 2. 3. 1. 2. Restringe o crescimento de gro (pela formao de xidos ou nitretos dispersos) Elemento de liga nos aos para nitretao Aumenta a resistncia corroso Aumenta a endurecibilidade


10


Cromo

3. Melhora a resistncia a altas temperaturas 4. Resiste ao desgaste (com alto teor de C)

Co 1. Contribui dureza a quente pelo endurecimento da ferrita Cobalto Mn 1. Contrabalana a fragilidade devida ao S Mangans 2. Aumenta a endurecibilidade economicamente 1. 2. Mo 3. Molibdnio 4. 5. 6. 1. Ni 2. Nquel P Fsforo Si Silcio Ti Titnio W 3. 1. 2. 3. 1. 2. 3. 4. 5. 1. 2. 1. Eleva a temperatura de crescimento de gro da austenita Produz maior profundidade de endurecimento Contrabalana a tendncia fragilidade de revenido Eleva a dureza a quente, a resistncia a quente e a fluncia Melhora a resistncia corroso dos aos inoxidveis Forma partculas resistentes abraso Aumenta a resistncia de aos recozidos Aumenta a tenacidade de aos ferrticos-perlticos (sobretudo a baixas temperaturas) Torna austenticas ligas Fe-Cr altas em Cr Aumenta a resistncia de aos de baixo C Aumenta a resistncia corroso Aumenta a usinabilidade em aos de usinagem fcil Desoxidante Elemento de liga para chapas eltricas e magnticas Aumenta a resistncia oxidao Aumenta a endurecibilidade de aos contendo elementos no grafitizantes Aumenta a resistncia de aos de baixo teor em liga Reduz a dureza martenstica e a endurecibilidade em aos ao Cr de mdio Cr Impede a formao de austenita em aos de alto Cr Forma partculas duras e resistentes ao desgaste em aos ferramenta Promove resistncia e dureza a altas temperaturas Eleva a temperatura de crescimento de gro da austenita (promove refino do gro) Aumenta a endurecibilidade (quando dissolvido) Resiste ao revenido e causa acentuado endurecimento secundrio

Tungstnio 2. V Vandio 1. 2. 3.

1.5.3 - Classificao dos aos carbono e aos liga Os aos podem ser classificados de trs modos diferentes: de acordo com sua composio qumica, de acordo com sua estrutura e de acordo com sua aplicao. 1.5.3.1. Classificao de acordo com a composio qumica Considerada a composio qumica dos aos como base de classificao, poderiam ser considerados os


11


seguintes subgrupos: Aos carbono, ou seja, aqueles em que esto presentes o carbono e os elementos residuais, mangans, silcio, fsforo, enxofre e outros, nos teores considerados normais; Aos liga, de baixo teor em liga, ou seja, aqueles em que os elementos residuais esto presentes acima dos teores normais, ou onde ocorre a presena de novos elementos de liga, cujo teor total no ultrapassa um valor determinado (normalmente at 5,0%). Nestes aos, a quantidade total de elementos de liga no suficiente para alterar profundamente as estruturas dos aos resultantes, assim como a natureza dos tratamentos trmicos a que devam ser submetidos; Aos liga, de alto teor em liga, em que o teor total dos elementos de liga , no mnimo, de 10 a 12%. Nessas condies, no s a estrutura dos aos correspondentes pode ser profundamente alterada, como igualmente os tratamentos trmicos comerciais sofrem modificaes, exigindo ainda tcnica e cuidados especiais e, freqentemente, operaes mltiplas; Aos liga, de mdio teor em liga, que poderiam ser considerados como constituindo um grupo intermedirio entre os dois anteriores. 1.5.3.2. Classificao de acordo com sua estrutura Tomada a estrutura como base para classificao, os seguintes subgrupos poderiam ser considerados: Perlticos, sem elementos de liga ou com elementos de liga em teores relativamente baixos (at o mximo de 5%); suas propriedades mecnicas, em funo do teor de carbono e de elementos de liga, podem ser consideravelmente melhoradas por tratamento trmico de tmpera e revenido; tambm em funo do teor de carbono, sua usinabilidade pode ser considerada boa; Martensticos, quando o teor de elemento de liga supera 5%; apresentam dureza muito elevada e baixa usinabilidade; Austenticos, caracterizados por reterem a estrutura austentica temperatura ambiente, devido aos elevados teores de certos elementos de liga (Ni, Mn ou Co); os inoxidveis, no magnticos e resistentes ao calor, por exemplo, pertencem a esse grupo; Ferrticos, igualmente caracterizados por elevados teores de certos elementos de liga (Cr, W ou SI), mas com baixo teor de carbono. No reagem tmpera; no estado recozido, caracterizam-se por apresentar estrutura predominante ferrtica, eventualmente com pequenas quantidades de cementita; Carbdicos, caracterizam-se por apresentarem quantidades considerveis de carbono e elementos formadores de carbonetos (Cr, W, Mn, Ti, Nb e Zr). Sua estrutura compe-se de carbonetos dispersos na matriz que pode ser do tipo sorbtico, martensti.co ou austentico, dependendo da composio qumica. So aos usados especialmente em ferramentas de corte e em matrizes.


12


1.5.3.3. Classificao de acordo com a aplicao De acordo com a mesma, podem ser considerados os seguintes subgrupos: Aos para fundio, caracterizados por apresentarem boa combinao de resistncia, ductibilidade e tenacidade; alm disso, apresentam boa usinabilidade e adequada soldabilidade, muitos tipos so suscetveis de tratamentos trmicos de tmpera e revenido; Aos estruturais, ao carbono ou com pequenos teores de elementos de liga, com boas ductibilidade e soldabilidade e elevado valor de relao limite de resistncia trao para limite de escoamento; Aos para trilhos, cujas condies de servio exigem caractersticos de boa resistncia mecnica, boa resistncia ao desgaste, etc.; so, tipicamente, aos ao carbono; Aos para. chapas, que devem apresentar excelente deformabilidade, boa soldabilidade, entre outras qualidade; Aos para tubos, com, em princpio, as mesmas qualidades dos aos para chapas; como os anteriores, so normalmente ao carbono, embora, nestes ltimos, algumas aplicaes podem exigir a presena de elementos de liga; Aos para arames e fios, os quais, conforme aplicaes, podem apresentar caractersticos de resistncia trao realmente notveis; Aos para molas, caracterizados por elevado limite elstico; Aos de usinagem fcil, caracterizados pela sua elevada usinabilidade, teores acima dos normais dos elementos enxofre e fsforo, principalmente o primeiro, e, eventualmente, presena de chumbo; Aos para cementao, normalmente de baixo carbono e baixos teores de elementos de liga, de modo a apresentarem os melhores caractersticos para enriquecimento superficial de carbono, alm de um ncleo tenaz, depois da cementao e da tmpera; Aos para nitretao, simplesmente ao carbono ou com os elementos de liga cromo, molibdnio e alumnio; Aos para ferramentas e matrizes, caracterizados por alta dureza a temperatura ambiente, assim como, nos tipos mais sofisticados, alta dureza temperatura elevada, satisfatria tenacidade e onde as propriedades comuns de resistncia mecnica e principalmente ductibilidade, pouco significado apresentam. Os tipos mais sofisticados apresentam elementos de liga em teores muito elevados, sendo os mais importantes e famosos os "aos rpidos", com elevado teor de tungstnio, mais cromo e vandio e, eventualmente, molibdnio, cobalto e outros elementos de liga. Apresentam alta capacidade de corte. Outros, alta capacidade de suportarem deformaes; Aos resistentes ao desgaste, entre os quais o mais importante o que apresenta mangans em quantidade muito acima do normal (entre 10 e 14%), alm de alto carbono (entre 1,0 e 1,4%); Aos resistentes corroso (tambm chamados "inoxidveis"), com elevados teores de cromo


13


ou cromo-nquel; Aos resistentes ao calor (tambm chamados "refratrios"), caracterizados por apresentarem elevados teores de cromo e nquel e por possurem elevada resistncia oxidao pelo calor e por manterem as propriedades mecnicas a temperaturas acima da ambiente, s vezes, relativamente elevadas; Aos para fins eltricos, empregados na fabricao de motores, transformadores e outros tipos de mquinas e aparelhos eltricos, caracterizados por apresentarem silcio em teores acima dos normais (at 4,75%), ou teores de cobalto (at 50%) ou altos teores de nquel; Aos para fins magnticos, com alto teor. de carbono, cromo mdio, eventualmente tungstnio relativamente elevado, eventualmente molibdnio e (os melhores tipos) elevada quantidade de cobalto (at cerca de 40%); esses aos, quando temperados, apresentam o caracterstico de imantao permanente; Aos ultra-resistentes, desenvolvidos principalmente pela necessidade das aplicaes da indstria aeronutica, mas cuja utilizao est se estendendo a outros setores da engenharia; Aos criognicos, caracterizados por sua resistncia ao efeito de baixas temperaturas; Aos sintetizados, produtos da metalurgia do p, incluindo ferro praticamente isento de carbono, aos comuns e alguns aos especiais, de aplicao crescente na indstria moderna. A tabela 9 apresenta os principais aos utilizados na construo mecnica. Tabela 9 - Principais aos utilizados na construo mecnica. 1010 1020 1045 Ao ao carbono sem elementos de liga, para uso gera! usado em peas mecnicas, peas dobradas, partes soldadas, tubos e outras aplicaes. Ao ao carbono, de uso geral, sem elementos de liga usado em peas mecnicas, eixos, partes soldadas, conformadas ou cementadas, arames em geral, .etc. Ao com teor mdio de carbono, de uso geral em aplicaes que exigem resistncia mecnica superior ao 1020 ou tmpera superficial (em leo ou gua) usados em peas mecnicas em geral. Fcil de ser usinado, oferecendo um bom acabamento superficial, contudo, de difcil soldabilidade exceto mediante a uso de eletrodos de baixo teor de hidrognio. Como exemplo, E6015 (AWS). Usa-se, comumente, na fabricao de porcas, parafusos, conexes e outros produtos que necessitam de alta usinabilidade, porm no devem ser utilizados em partes vitais de mquinas ou equipamentos que estejam sujeitos a esforos severos ou choques. Idntico s caractersticas do 1212 com exceo da usinabilidade, onde apresenta capacidade superior a 60% em relao ao 1212. Idntico s caractersticas do 1212 com exceo da usinabilidade, onde apresenta capacidade superior a 100% em relao ao 1212. Apresenta algumas melhorias em trabalhos que necessitem de compresso, como por exemplo, roscas Ia minadas ou partes recartilhadas em relao ao 1212 e 12L 14.

1212

12L14

12T14


14


8820 8640

Ao cromo-nquel-molibdnio. usado para cementao na fabricao de engrenagens, eixos, cremalheiras, terminais, cruzetas, etc., (limite de resistncia do ncleo: entre 70 e 110 Kgf/mm2). Ao cromo-nquel-molibdnio de mdia temperabilidade, usado em eixos, pinhes, bielas, virabrequins, chavetas e peas de espessura mdia. Ao cromo-nquel-molibdnio para cementao que alia alta temperabilidade e boa tenacidade, usado em coroa, pinhes, terminais de direo, capas de rolamentos, etc (limite de resistncia do ncleo: entre 80-120 Kgf/mm2). Ao cromo-nquel-molibdnio de alta temperabilidade, usado em peas de sees grandes como eixos, engrenagens, componentes aeronuticos, peas para tratores e caminhes, etc. Ao cromo-mangans para beneficiamento, de mdia temperabilidade, usado em parafusos, semi-eixos, pinos, etc. Ao cromo-mangans de boa tenacidade e mdia temperabilidade, usado tipicamente na fabricao de molas semi- elpticas e helicoidais para veculos Ao cromo-vandio para beneficiamento que apresenta excelente tenacidade e mdia temperabilidade sendo usado em molas helicoidais, barras de toro, ferramentas, pinas para mquinas operatrizes, etc. Ao de alto teor de silcio e alta resistncia usado em molas para servio pesado como tratores e caminhes. Ao que atinge elevada dureza em tmpera profunda, usado tipicamente em esferas,roletes e capas de rolamentos e em ferramentas como estampos, brocas, alargadores, etc.

4320

4340 5140 5160

6150

9260 52100

1.5.4. Aos inoxidveis Ao inox o termo empregado para identificar uma famlia de aos contendo, no mnimo, 11 % de cromo, que lhes garante elevada resistncia oxidao. O cromo, disperso em todo o material de forma homognea, em contato com o oxignio do ar, forma uma fina camada de xido na superfcie do ao, contnua e muito resistente, protegendo-o contra ataques corrosivos do meio ambiente. Este filme protege toda a superfcie do ao inox e, de maneira geral, esta resistncia aumenta medida que mais cromo adicionado mistura. Apesar de invisvel, estvel e com espessura finssima, esta pelcula altamente aderente ao ao inox, defendendo o material contra a ao dos meios agressivos. Mesmo quando o ao inox sofre algum tipo de dano, sejam arranhes, amassamentos ou cortes, imediatamente o oxignio do ar combina-se com o cromo, formando novamente o filme protetor, recompondo a resistncia corroso. Esta qualidade inerente ao ao inox, j que o cromo faz parte de sua composio qumica. Alm do cromo, outros elementos so adicionados ao ao inox elevando a sua resistncia corroso, tais como o nquel, o molibdnio, o vandio, o tungstnio e outros. Estes elementos tornam


15


o ao inox adequado mltiplas aplicaes, cada uma delas contendo porcentagens especficas destas substncias qumicas. A seleo correta do tipo de ao inox e de seu acabamento de superfcie muito importante para garantir uma longa vida til. Assim, quanto maior for a agressividade do meio, mais especfica deve ser a dosagem dos elementos qumicos e o balanceamento da mistura. O acabamento superficial e a limpeza do ao so fatores relevantes na sua resistncia corroso, pois, quanto mais polido e limpo for o material, menor ser a aderncia de produtos indesejveis na sua estrutura. Existem diferenas entre as aplicaes dos aos inox, e a classificao mais simples e mais usada dos aos inoxidveis baseada na microestrutura que apresentam temperatura ambiente. Nessas condies, so considerados os trs grupos martensticos, ferrticos e austenticos. 1. 5.4.1. Cuidados no manuseio do ao inoxidvel So apresentados, a seguir, dez pontos considerados importantes, que devem ser observados nos cuidados e manuteno dos aos inoxidveis, a fim de manter sua beleza original e prolongar sua vida em servio. 1 - A limpeza de extrema importncia. Depsitos de sujeira e graxa podem ser facilmente removidos com detergentes e gua. Sempre que possvel o ao deve ser inteiramente enxugado e seco aps a lavagem. Limpezas peridicas mantero a superfcie brilhante e ajudaro a prevenir a corroso. 2 - Depsitos que aderem sua superfcie devem ser removidos, especialmente nas fendas e cantos. Quando forem usados abrasivos na limpeza, friccionar sempre na direo das linhas de polimento ou "gro" do ao inoxidvel para evitar arranhes. Nunca use palha ou esponja de ao comum no ao inoxidvel. Partculas de ferro da palha ou esponjas de ao feitas de ao carbono podem aderir superfcie, causando corroso. Use esponja de ao inoxidvel ou escova macia de fibras vegetais. 3 - Contatos com metais diferentes devem ser evitados sempre que possvel. Isto ajudar a prevenir corroso galvnica, quando esto presentes solues cidas ou salinas. 4 - Descoloraes ou colorao de aquecimento provenientes de sobre aquecimento, podem ser removidas por polimento com um p ou por meio de solues qumicas especiais. 5 - Deve ser feita uma avaliao de todos os materiais e produtos qumicos que estaro em contato com o ao inoxidvel como tambm uma comparao das propriedades mecnicas e qumicas, antes que a seleo de materiais seja feita. 6 - No se deve permitir que solues salinas ou cidas evaporem e sequem sobre a superfcie do ao


16


inoxidvel. Elas podem causar corroso. Os vestgios destas solues devem ser eliminados com lavagens vigorosas. 7 - Corroso por fadiga deve ser evitada. Esse o resultado de uma combinao de tenses repetidas com correntes suaves ou fortes. Usualmente a soluo fazer o equipamento suficientemente forte para reduzir tenses cclicas. 8 - O contato direto e permanente com certos materiais deve ser evitado, tais como madeira ou ao carbono. Por exemplo, no revestimento de tanques de madeira com ao inoxidvel, a interface entre os dois materiais deve ser revestida com asfalto ou cromato de zinco para proteo contra corroso. 9 - O equipamento de ao inoxidvel no deve ficar em contato com desinfetante ou solues esterilizantes por muito tempo. Muitas vezes estas solues contm cloretos que podem causar corroso por pite. O ao inoxidvel deve ser limpo e lavado completamente, aps o uso. Algumas solues esterilizantes comerciais contm inibidores, diminuindo a ao corrosiva destas solues. 10 - O aparecimento de "ferrugem" nos aos inoxidveis muitas vezes nos leva a acreditar que os mesmos esto enferrujando. A fonte pode ser alguma parte de ferro ou ao no inoxidvel, tal como um prego ou parafuso. Uma alternativa pintar todas as partes de ao carbono com uma camada grossa de proteo, se as precaues ditas no item 3, no puderem ser totalmente seguidas.

1.6 - FERRO FUNDIDO Dentre as ligas ferro-carbono, os ferros fundidos constituem um grupo de ligas de importncia fundamental para a indstria, no s devido s caractersticas inerentes ao prprio material, como tambm pelo fato de, mediante introduo de elementos de liga, aplicao de tratamentos trmicos adequados e pelo desenvolvimento do ferro fundido nodular, ter sido vivel o seu emprego em aplicaes que, de certo modo, eram exclusivas dos aos. Sabe-se que o ferro fundido uma liga Fe-C com teor de carbono superior a 2%. Face a influncia do silcio nessa liga, sobretudo sob o ponto de vista de sua constituio estrutural, o ferro fundido normalmente considerado uma liga ternria Fe-C-Si, pois o silcio est freqentemente presente em teores superiores aos do prprio carbono. Por outro lado, em funo de sua constituio estrutural, o carbono est geralmente presente, em grande parcela, na forma "livre", ou seja, sob a forma de veios ou lamelas de grafita, sem formar o composto carboneto de ferro (Fe3C). Na denominao geral de "ferro fundido", podem ser distinguidos os seguintes tipos de ligas: Ferro fundido cinzento, cuja fratura mostra uma colorao escura (donde a sua denominao), caracterizada por apresentar como elementos de liga fundamentais o carbono e o silcio e estrutura em que uma parcela relativamente grande do carbono est no estado livre (grafita


17


lamelar) e outra parcela no estado combinado (Fe3C); Ferro fundido branco, cuja fratura mostra uma colorao clara (donde a sua denominao), caracterizado por apresentar ainda como elementos de liga fundamentais o carbono e o silcio, mas cuja estrutura, devido s condies de fabricao e menor teor de silcio, apresenta o carbono quase inteiramente na forma combinada (Fe3C); Ferro fundido mesclado, cuja fratura mostra uma colorao mista entre branca e cinzenta (donde a sua denominao), caracterizado igualmente por uma mescla de propores variveis de ferro fundido branco e ferro fundido cinzento; Ferro fundido malevel, caracterizado por ser obtido a partir do ferro fundido branco, mediante um tratamento trmico especial (maleabilizao), resultando numa transformao de praticamente todo o ferro combinado em grafita na forma de ndulos (em vez de veios ou lamelas); Ferro fundido nodular, caracterizado por apresentar, devido a um tratamento realizado ainda no estado lquido, carbono livre na forma de grafita esferoidal, o que confere ao material caracterstica de boa ductilidade, donde a denominao freqente para esse material de ferro fundido dctil; Ferro fundido de grafita compactada, caracterizado pelo fato da grafita apresentar-se em "escamas", ou seja, com a forma de plaquetas ou estrias. O ferro fundido de grafita compactada pode ser considerado um material intermedirio entre o ferro fundido cinzento e o ferro fundido nodular; possui a fundibilidade do ferro fundido cinzento, com melhor resistncia mecnica e alguma ductilidade. Sua comercializao relativamente recente. A faixa de composio dos cinco principais tipos de ferros fundidos, sem elementos de liga, est indicada na tabela 13: Tabela 13 - Faixa de composio de ferros fundidos tpicos comuns. Tipo Branco Malevel Cinzento Nodular Grafita compactada Composio qumica (%) Si Mn S 0,5/1,9 0,25 / 0,80 0,06 / 0,20 0,9/1,9 1,0/3,0 1 ,8 / 2,8 1,0/3,0 0,15 / 1 ,20 0,20 / 1,00 0,10 / 1,00 0,20 / 1,00 0,02 / 0,20 0,02- / 0,25 0,01 / 0,03 0,01 / 0,03

C 1,8 / 3,6 2,2 / 2,9 2,5 / 4,0 3,0 / 4,0 2,5 /4,0

P 0,06 / 0,20 0,02/0,20 0,02 / 1,00 0,01/0,10 0,01/0,10

1.6.1. Ferro fundido branco Nestes materiais, como j se mencionou, praticamente todo o carbono se apresenta na forma combinada de carboneto de ferro Fe3C, mostrando uma superfcie de fratura clara. Suas propriedades fundamentais, devido justamente a alta quantidade de cementita, so elevadas dureza e resistncia ao desgaste. Em conseqncia, sua usinabilidade prejudicada, ou seja, esses materiais


18


so muito difceis de se usina r, mesmo com os melhores materiais de corte. 1.6.2. Ferro fundido cinzento Esta , dentre os ferros fundidos, a liga mais usada, devido aos seus caractersticos de:

Fcil fuso e moldagem; Boa resistncia mecnica; Excelente usinabilidade; Boa resistncia ao desgaste; Boa capacidade de amortecimento.

Como em todas as ligas metlicas, existe uma correlao ntima entre as propriedades do ferro fundido e a sua estrutura, correlao essa quem no caso particular do ferro fundido cinzento, mais estreita e mais complexa, tendo em vista a presena de carbono livre na forma de grafita, e a forma, distribuio e dimenses que os veios de grafita apresentam e mais a influncia que, nesse sentido, a espessura da pea exerce. Os ferros fundidos cinzentos, segundo a ABNT, so designados pelas letras FC, indicativas de ferro fundido cinzento, seguindo-se dois algarismos representativos do limite mnimo de resistncia trao, em kgf/mm2. Dentre as propriedades dos ferros fundidos cinzentos, duas delas destacam-se: a capacidade de amortecimento e a resistncia ao desgaste. Define-se "capacidade de amortecimento" como "habilidade de um material absorver vibraes, resultantes de tenses cclicas, por frico interna, transformando a energia mecnica em calor". A importncia dessa propriedade reside no fato de que esse material tem grande aplicao em mquinas-ferramenta, sobretudo nas suas bases. A maior capacidade de amortecimento do ferro fundido, em relao ao ao, atribuda aos veios de grafita, os quais, por no apresentarem resistncia mecnica, constituem espcies de vazios na estrutura do material, o que permite deformao plstica do material localizado ao redor dos veios, sob tenses nominais menores que em outros casos. A resistncia ao desgaste do ferro fundido cinzento igualmente considerada uma caracterstica importante, o que , alis, comprovado na prtica pelo seu emprego usual em peas mveis de mquinas. Um dos fatores favorveis ao comportamento do ferro fundido cinzento quanto resistncia ao desgaste a alta usinabilidade do material. Assim, as peas correspondentes podem ser produzidas economicamente dentro de rigorosas tolerncias dimensionais, o que contribui para


19


diminuir o atrito entre partes e diminuir a ao de desgaste. O fator principal, entretanto, est relacionado com a presena de grafita livre, que tende a adicionar ao material caractersticos lubrificantes, contribuindo igualmente para diminuir o atrito entre as partes em contato e evitar o fenmeno de engripamento, o qual, por sua vez, pode levar possibilidade de, pelo calor desenvolvido, ocorrer uma soldagem localizada, com conseqente arrancamento de partculas, tornando novamente a superfcie spera. 1.6.3. Ferro fundido malevel O ferro fundido um material que, como se viu, apresenta pouca ou nenhuma ductilidade. Embora de razovel emprego industrial, as suas caractersticas de fragilidade limitam sua utilizao em peas para vrios setores importantes da indstria. Como material alternativo, desenvolveu-se um tipo de ferro fundido branco, o qual, submetido a um tratamento trmico especial - chamado maleabilizao - adquire maleabilidade, ou seja, a liga adquire ductilidade e torna-se mais tenaz, caractersticas que, aliadas boas propriedades de resistncia trao, dureza, resistncia fadiga, resistncia ao desgaste e usinabilidade, permitiram abranger outras importantes aplicaes industriais. 1.6.4. Ferro fundido de grafita compactada Este tipo de material, de comercializao relativamente recente, um produto de caractersticos intermedirios entre o ferro fundido cinzento e o ferro dctil ou nodular. Assim, ele apresenta melhor resistncia mecnica que o ferro fundido cinzento, alm de alguma ductilidade. Alm disso, seu acabamento na usinagem superior ao que se verifica no ferro fundido cinzento. Por outro lado, em relao ao ferro nodular, ele possui maior capacidade de amortecimento, condutibilidade trmica mais elevada e melhor usinabilidade. Em algumas aplicaes, como rotores de freios de discos e cabeotes de motores diesel, ele superior tanto ao ferro fundido cinzento quanto ao ferro nodular. O ferro fundido cinzento obtido mediante a adio cuidadosamente controlada de magnsio, o qual atua como inoculante, em tcnica semelhante empregada na produo de ferro nodular. presena de 0,15 a 0,50% de titnio e 10 a 150 ppm de terras raras, como o crio. A quantidade de magnsio deve ser tal a resultar um teor residual desse elemento de 50 a 600 ppm, na


20


1.6.5. Ferro fundido dctil ou nodular O ferro fundido dctil ou nodular caracteriza-se pela ductilidade, tenacidade e resistncia mecnica. A caracterstica mais importante, entretanto, relacionada com a resistncia mecnica, o limite de escoamento que mais elevado no ferro fundido nodular do que no ferro cinzento, ferro malevel e mesmo nos aos carbono comuns (sem elementos de liga). A composio qumica do ferro fundido nodular semelhante dos ferros fundidos cinzentos. Algumas aplicaes para o ferro fundido nodular podem ser citadas: buchas de hastes de vlvulas; vlvulas e corpos de bombas, em servio de petrleo, gua salgada e ambiente custico; tubos de escapamento; carcaas de turbo-alimentadores; componentes de compressores de ar; anis de mancais para servios a altas temperaturas, exigindo resistncia ao escoriamento. 1.7. ALUMNIO O alumnio um elemento metlico produzido atravs do minrio da bauxita. Trata-se de um metal leve com o qual pode-se obter uma grande resistncia quando em forma de liga. Ele resiste corroso, conduz calor e eletricidade e reflete luz e energia radioativa. O alumnio no txico nem magntico e pode ser transformado atravs de vrios processos conhecidos de trabalho com metal. Devido a essas vantagens ele tem milhares de aplicaes. 1.7.1. A produo do alumnio Da mina, a bauxita enviada refinaria, onde isola-se o xido de alumnio, atravs da retirada dos outros componentes (xidos de ferro e de silcio). Na refinaria, o minrio misturado com uma soluo de soda custica, formando o aluminato de sdio. Depois que o xido de ferro e outras impurezas so precipitadas, acrescenta-se cristais de alumnio hidratado. Formam-se cristais pesados que so posteriormente triturados para expelir a gua remanescente, deixando um p branco fino chamado alumina, que encaminhado para a reduo. De 4 a 6 toneladas de minrio de bauxita so produzidas 2 toneladas de alumina. A bauxita extrada por vrios processos, e uma vez extrada ela aglomerada em partculas muito pequenas antes do refinamento para recuperar a alumina da qual o alumnio feito. A alumina misturada com crilitos (minerais no metalferos) em fornos onde so introduzidas grandes quantidades de eletricidade para transformar a alumina em alumnio e oxignio. O processo contnuo e o metal fundido extrado dos cadinhos em intervalos regulares.


21


1.7.2. Aplicaes do alumnio As principais caractersticas do alumnio so: peso leve aliado a alta resistncia, resistncia corroso atmosfrica e a alguns compostos qumicos, excelente condutividade trmica e eltrica, habilidade de refletir luz e irradiar calor, boa trabalhabilidade e facilidade de soldagem, proteo atxica contra umidade e vapor e um bom visual segundo acabamento aplicado. A combinao destes fatores faz com que o alumnio seja um material muito verstil. Algumas das milhares de aplicaes do alumnio incluem: perfis extrudados para a construo civil, dissipadores de calor, utenslios domsticos, refrigeradores, motores eltricos e combusto, bas de caminhes, tanques, recipientes para alimentos, fios e cabos eltricos, etc. O alumnio encontrado numa vasta quantidade de ligas, e pode ser fornecido sob a forma de lingotes, perfis extrudados, vergalhes, tubos, barras, chapas, placas e folhas finas. O sistema de classificao do alumnio, segundo ABNT, baseia-se em um sistema de quatro dgitos (xxxx). O primeiro dgito (Xxxx) indica o grupo de ligas da seguinte maneira: a) alumnio no ligado de no mnimo 99,00% de pureza. . . . . .. 1 xxx b) ligas de alumnio agrupadas segundo o elemento de liga principal: cobre. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 2xxx mangans . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 3xxx silcio. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 4xxx magnsio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5xxx magnsio e silcio. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 6xxx zinco. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ..7xxx outros elementos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . .. 8xxx srie no utilizada. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ., 9xxx O segundo dgito (xXxx) indica modificaes da liga original ou dos limites de impurezas. Os dois ltimos dgitos (xxXX) identificam a liga de alumnio ou indicam a pureza do alumnio. A tabela 15 apresenta as ligas mais encontradas com suas caractersticas e aplicaes tpicas do alumnio.


22


Tabela 15 - Principais caractersticas e aplicaes tpicas das ligas de alumnio.Especificao 1050 1100 1200 Caractersticas Alta resistncia corroso, excelente conformabilidade, fcil soldagem, boa resposta anodizao decorativa. Alumnio comercialmente puro. Muito dctil em condies de extruso. Excelente resistncia corroso. Alta condutibilidade eltrica, excelente conformabilidade, fcil soldagem, excelente resistncia corroso. Excelente usinabilidade, boa resistncia mecnica, mdia resistncia corroso. No indicado para anodizao. Elevada resistncia mecnica e alta ductibilidade, mdia resistncia corroso. Boa usinabilidade. Boa usinabilidade, alta resistncia mecnica e elevada ductibilidade. Mdia resistncia corroso, boa conformabilidade. Muito boa resistncia mecnica, corroso, boa usinabilidade. mdia resistncia Aplicaes Tpicas Indstrias qumicas, farmacuticas e alimentcias, utenslios domsticos, refrigerao (trocadores de calor em geral). Indstrias qumicas, farmacuticas e alimentcias, utenslios domsticos, refrigerao (trocadores de calor em geral). Barramentos eltricos. Peas usinadas em torno automtico. Indstria aeronutica, transporte, mquinas e equipamentos. Peas usinadas, indstria aeronutica, transporte, mquinas e equipamentos. Peas usinadas e forjadas, indstria aeronutica, transporte, mquinas e equipamentos.

1350 2011 2014 2017

2024

3003 4043 4047 5052 5336 6060

Mdia resistncia mecnica, alta resistncia corroso, boa conformabilidade, boa soldabilidade. Ligas de silcio utilizadas em varetas de solda. Boa resistncia mecnica, muito boa resistncia corroso, boa conformabilidade. Resistncia mecnica superior ao 5052, alta resistncia corroso, boa conformabilidade. Mdia resistncia mecnica, muito boa resistncia corroso, boa conformabilidade, excelente resposta anodizao fosca, natural e colorida. Boa resistncia mecnica, boa resistncia corroso, boa conformabilidade. Mdia usinabilidade. Mdia resistncia mecnica, muito boa resistncia corroso, boa conformabilidade, excelente resposta anodizao fosca, natural e colorida. Alta resistncia mecnica, boa resistncia corroso, boa conformabilidade, boa condutibilidade eltrica, boa resistncia mecnica, boa resistncia corroso, boa conformabilidade. Alta resistncia mecnica, boa resistncia corroso, boa conformabilidade. Alta resistncia mecnica, boa resistncia corroso, boa conformabilidade, tima usinabilidade, apropriada para anodizao decorativa. Boa resistncia mecnica, alta resistncia corroso, boa conformabilidade, mdia usinabilidade. Mdia resistncia mecnica, muito boa resistncia corroso, boa conformabilidade, excelente resposta anodizao brilhante. Alta resistncia mecnica, boa conformabilidade, soldagem. Muito alta resistncia mecnica, mdia resistncia corroso, boa forjabilidade, excelente usinabilidade.

Tubos para trocadores automotivos). Antenas.

de

calor

(radiadores

Soldagem dos grupos de liga 1000, 3000 e 6000. Estruturas, rebites, carrocerias, equipamentos industriais. Rebites, solda, especialmente 5052 entre si e com ligas dos grupos 1000, 3000 e 6000. Janelas, portas, aros para bicicletas, mveis, divisrias, tubos para irrigao, dissipadores de calor. Estruturas, construo naval, veculos e rebites. Indstria moveleira. Janelas, portas, fachadas e outros materiais para construo civil, aros para bicicletas, mveis, divisrias, tubos para irrigao. Estruturas, carrocerias, embarcaes. Liga especial para fins eltricos e barramentos.

6061 6063

6082 6101

6261 6262

Estruturas, carrocerias, embarcaes. Peas usinadas em tornos automticos, mbolos para freios automotivos. Engenharia estrutural, construo de navios, veculos e equipamentos. Peas usinadas em tornos no automticos. Forjamento a frio. Painis e frisos para eletrodomsticos e automveis.

6351

6463

7004 7075

fcil

Estruturas soldadas. Peas submetidas a altos esforos, indstria aeronutica, moldes para injeo de plsticos e borrachas, componentes de mquinas. Estruturas soldadas.

7104

Alta resistncia mecnica, boa resistncia corroso, boa conformabilidade, apropriada para anodizao decorativa.


23


1.7.3. Caractersticas do alumnio O alumnio um metal que apresenta baixa densidade (2.710 kg/m3), aproximadamente 1/3 do ao ou ferro (7.860 kg/m3). Esta caracterstica particularmente importante na indstria do transporte: por exemplo, avies, automveis, trens e barcos. Contribui para a economia de energia no transporte, aumentando a capacidade e a velocidade. Possui uma excelente resistncia corroso. Quando exposto ao ar, um fino filme de xido forma-se em sua superfcie, protegendo-o da corroso. A anodizao pode tornar a resistncia corroso ainda mais efetiva. Esta caracterstica muito utilizada em perfis extrudados, construo civil e utenslios domsticos. Devido a sua boa trabalhabilidade encontrado sob diversas formas, como, por exemplo, folhas finas, chapas, placas, vergalhes, tubos e cabos. Ainda apresenta excelente usinabilidade e plasticidade. considerado o melhor material para extruso de perfis complexos. Por si s o alumnio atxico e inodoro. Sua superfcie lisa, fcil de ser lavada, alm de ser higinica, pois, germes no se desenvolvem nela. Por isso, utilizado em latas de bebida, pacotes .de alimento, utenslios de cozinha, e na indstria leiteira e de pesca. Embora o ao torne-se frgil a baixas temperaturas, o alumnio aumenta sua resistncia mecnica e mantm excelente qualidade. As superfcies das peas em alumnio podem ser facilmente tratadas qumica ou eletroquimicamente ou ainda pintadas. Sobretudo, o tratamento de anodizao aumenta consideravelmente a resistncia corroso, alm de possibilitar uma vasta gama de cores no acabamento. A condutividade eltrica do alumnio aproximadamente 60% da condutividade do cobre, mas sua densidade aproximadamente 1/3 da do cobre, o que o torna um material muito econmico como condutor eltrico, amplamente utilizado em cabos para transmisso de energia, bases de lmpadas, etc. A condutividade trmica do alumnio aproximadamente trs vezes a do ao, sendo muito utilizado em utenslios de cozinha, ar-condicionados, trocadores de calor industriais e peas de motores de automveis. Tem sido utilizado tambm em equipamentos para economia de energia como coletores de luz solar. economicamente reciclvel, pois necessita apenas de 1/28 da energia necessria para transformar o minrio em alumnio.


24


1.7.4. Anodizao A capacidade do alumnio ser submetido anodizao torna-o um metal muito importante. O fato dele poder tornar-se atrativo e durvel, com um acabamento resistente, faz possvel explorar sua resistncia e leveza num grande nmero de aplicaes, particularmente na construo civil. A anodizao essencialmente a deposio induzida do prprio xido natural do metal na superfcie do mesmo. derivado do prprio metal, e no uma cobertura estranha ao mesmo. A menos que seja severamente deformado ou seja submetido a tenses devido a excessivas variaes de temperatura, a pelcula andica no ir lascar-se, descascar-se ou quebrar-se. Com a anodizao convencional de cido sulfrico, a liga anodizada geralmente produz uma pelcula clara, dura e extremamente resistente corroso capaz de ser colorida. Este potencial funcional e decorativo que conferido ao metal amplamente explorado em aplicaes que variam de componentes para edifcios a utenslios de cozinha. Variaes na composio convencional do eletrlito e nas variveis do processo produzem coberturas andicas com propriedades funcionais distintas. Desta maneira, pelculas de alta dureza podem ser desenvolvidas para resistir abraso em superfcies de engrenagens, pinhes, rolamentos e componentes similares. As pelculas andicas podem ser coloridas por vrios mtodos. As pelculas produzidas convencionalmente por cido sulfrico so porosas, possibilitando a incorporao a esta de pigmentos e corantes, orgnicos ou no. Colorido ou no, importante entender a natureza essencial da anodizao. Inevitavelmente, a pelcula andica reproduz a natureza fsica da superfcie do metal original. Isto no s significa que qualquer acabamento mecnico aplicado previamente superfcie tornar-se- mais evidente, como as caractersticas da forma do metal tambm persistiro. Portanto, um elemento extrudado e uma placa, se anodizados com colorao com as mesmas especificaes e postos juntos, aparentaro diferenas na colorao, devido nica e exclusivamente aos diferentes processos de fabricao das mesmas. O processo bsico de anodizao consiste num pr-tratamento de desengraxe, fosqueamento e neutralizao, seguido pela anodizao eletroltica em meio sulfrico, quando ocorre a converso superficial do alumnio na pelcula andica. A espessura do filme ir variar de acordo com a temperatura do eletrlito, concentrao, corrente eltrica utilizada e tempo de tratamento. Importante salientar que anodizao, nada mais que oxidar o alumnio aceleradamente, da a


25


importncia da liga do material, todos os metais que fazem parte da liga tambm sofrero oxidao, que benfica apenas para o alumnio. A selagem a etapa final do processo, e de extrema importncia quando se provoca o fechamento da porosidade da camada, tornando-a mais resistente e protegida contra corroso. A limpeza extremamente importante se deseja-se que a camada anodizada seja preservada. A deteriorao da pelcula andica ocorre principalmente como resultado de depsitos de sujeira e ataque de umidade, principalmente em ambientes martimos onde h presena de cloretos e em ambientes industriais ou urbanos que contm compostos sulfurosos. Quando a superfcie anodizada deteriorada, ainda possvel restaurar os efeitos atravs do uso de solventes como querosene ou aguarrs em conjunto com uma esponja domstica macia. O uso de abrasivos fortes danificaro o filme ao invs de repar-los.

1.7.5. Limpeza do alumnio O alumnio possui beleza e brilho naturais. Sua superfcie pode ser tratada de vrias formas, produzindo diferentes efeitos, e, nas mos de arquitetos habilidosos, pode criar excelentes efeitos e contrastes com outros materiais. O acabamento superficial do alumnio pode ser danificado por cuidados imprprios, e a proposta desta seo resumir os mtodos de manuteno dos elementos de alumnio aps sua montagem. A anodizao melhora substancialmente a aparncia e torna a superfcie da pea mais resistente a vrias formas de corroso, alm de facilitar a limpeza e a manuteno. praticamente impossvel prevenir que a sujeira deposite-se sobre as superfcies expostas. Se a superfcie for limpa freqentemente, mtodos mais brandos de limpeza surtiro efeitos satisfatrios. O tipo de limpeza a ser aplicada, desde gua at fortes abrasivos, depender do acabamento do material, do grau de sujeira, do tamanho, do formato da pea e de sua acessibilidade. Deve-se sempre procurar os mtodos mais brandos de limpeza, particularmente para superfcies anodizadas. A seguir so listados materiais e processos de limpeza em ordem ascendente de severidade. O tratamento mais suave deve ser escolhido inicialmente e aplicado em uma pequena regio. Caso no seja satisfatrio o prximo deve ser examinado.


26


gua pura; Sabo ou detergente neutro; Solventes de limpeza, como querosene, aguarrs ou lcool; Limpadores qumicos no corrosivos; Cera polidora; .Cera abrasiva; Limpador abrasivo.

Depois de realizada a limpeza, deve-se lavar a superfcie com gua em abundncia e sec-la com uma flanela, prevenindo o surgimento de estrias. No uso de abrasivos a aparncia do acabamento superficial ir mudar. Com limpezas regulares das superfcies, atravs dos processos corretos, obter-se- uma elevada durabilidade do produto.

1.8. COBRE E SUAS LIGAS A histria do cobre remonta ao 10 milnio a.C. Por mais de 5 mil anos ele foi o nico metal conhecido pelo homem. Vestgios em escavaes arqueolgicas demonstram a sua utilizao sob diversas formas desde essa poca. O cobre bruto, o metal puro encontrado em seu estado metlico, foi utilizado pela primeira vez no perodo de transio entre a Idade da Pedra e a Idade do Metal, no chamado perodo neoltico. Primeiramente, como substituto da pedra como ferramenta de trabalho e arma, o cobre tornou-se pela sua resistncia - uma descoberta fundamental na evoluo humana. Romanos, babilnios, egpcios, incas, ndios, persas e outros povos da antigidade utilizaram-no intensamente na forma de instrumentos de trabalho, adornos pessoais e artigos domsticos. Apesar de sua ancestralidade, o cobre manteve - aliado aos metais mais novos - um papel predominante na evoluo da humanidade, sobrevivendo em suas principais caractersticas em todas as fases das revolues tecnolgicas pelas quais o ser humano j passou. Mais recentemente, o cobre tornou-se o metal da Era Eltrica, em funo de suas caractersticas fsicas e mecnicas. Atravs de constantes pesquisas e do desenvolvimento tecnolgico, e por conta de suas qualidades especiais, o cobre e as suas ligas continuaro a desempenhar um importante papel como matriaprima bsica para fabricao de diversos produtos.


27


O cobre tem propriedade bactericida. Quando utilizado em tubulaes, consegue diminuir consideravelmente as bactrias carregadas pela gua. As tubulaes de PVC no possuem essa propriedade, permitindo a sua proliferao. Os produtos de cobre protegem o meio ambiente. Na sua produo no h formao de organoclorados, substncias que provocam danos sade e ao ambiente. Essas substncias so geradas, entre outras fontes, a partir de tubulaes de PVC. O cobre um recurso abundante e uma das mais reutilizveis matrias-primas que se conhecem. Entre os vrios metais disponveis para realizar as instalaes hidrulicas, o cobre foi um dos primeiros. Em escavaes arqueolgicas, foram encontradas tubulaes de cobre que datam da Idade do Bronze. Embora produzidas com os meios rudimentares desse perodo, depois de 4 mil anos ainda se encontram surpreendentemente em boas condies. O cobre necessrio para a vida humana, sendo absorvido pelo homem atravs dos alimentos, onde encontrado em propores variveis. A quantidade mdia de cobre ingerida na alimentao diria humana de 4,5 mg/kg. Alm do cobre, suas ligas como o lato e o bronze so de grande importncia na mecnica. 1.8.1. Cobre O cobre um metal vermelho - marrom, que apresenta ponto de fuso correspondente a 1.083 C e densidade correspondente a 8,96 g/cm3 (a 20C), sendo, aps a prata, o melhor condutor de calor e de eletricidade. Devido a sua baixa resistividade eltrica, uma de suas principais utilizaes na indstria eltrica. O cobre apresenta tambm excelente deformabilidade. Possui boa resistncia corroso atmosfrica: exposto ao do ar, ele fica, com o tempo, recoberto por um depsito esverdeado. A oxidao, sob a ao do ar, comea em torno de 500C. No atacado pela gua pura. Por outro lado, cidos, mesmo fracos, atacam o cobre na presena do ar. Apresenta, finalmente, resistncia mecnica e caractersticos de fadiga satisfatrios, alm de boa usinabilidade, cor decorativa, e pode ser facilmente recoberto por eletrodeposio ou por aplicao de verniz. Alguns tipos de cobre apresentam boa resistncia ao choque e bom limite de fadiga, dependendo do estado em que se encontra o metal, se recozido ou encruado. O grau de encruamento ou recozimento designado pela expresso "tmpera", a qual no tem nada a


28


ver com o tratamento trmico de tmpera, aplicado nas ligas ferro-carbono. A tabela 16 traz os principais tipos de cobre segundo a ABNT. Ainda podem ser citadas as ligas de cobre de baixo teor em liga, apresentadas na tabela 17. O cobre pode ser encontrado na forma de placas, chapas, tiras, arames, fios, tubos, perfis e forjados. Tabela 16 - Principais tipos de cobre.Designao Cobre eletroltico tenaz (Cu ETP) Caractersticas Fundido a partir de cobre eletroltico, contendo no mnimo 99,90% de cobre (e prata at 0,1 %). Aplicaes Aplicaes onde se exige alta condutibilidade eltrica e boa resistncia corroso, tais como: na indstria eltrica, na forma de cabos condutores areos, linhas telefnicas, motores geradores, transformadores, fios esmaltados, barras coletoras, contatos, fiao para instalaes domsticas e industriais, interruptores, terminais, em aparelhos de rdio e em televisores, etc.; na indstria mecnica, na forma de peas para trocadores de calor, radiadores de automveis, arruelas, rebites e outros componentes na forma de tiras e fios; na indstria de equipamento qumico, em caldeiras, destiladores, alambiques, tanques e recipientes diversos, em equipamento para processamento de alimentos; na construo civil e arquitetura, em telhados e fachadas, calhas e condutores de guas pluviais, cumeeiras, pra-raios, revestimentos artsticos, etc.

Cobre refinado a fogo de alta condutibilidade (Cu FRHC)

Contendo um mnimo de 99,90% de cobre (includa a prata)

Cobre refinado a fogo tenaz (Cu FRTP)

Embora contendo maior teor de impurezas, as aplicaes so mais ou menos semelhantes s anteriores no campo mecnico, qumico e construo civil; na indstria eltrica, esse tipo de cobre pode ser aplicado somente quando a condutibilidade eltrica exigida no for muito elevada. Cobre desoxidado Obtido por vazamento em utilizado principalmente na forma de tubos e chapas, em com fsforo, de molde, isento de equipamento que conduz fluidos, tais como evaporadores e baixo teor de xido cuproso por trocadores de calor, tubulaes de vapor, ar, gua fria ou fsforo desoxidao com quente e leo; em tanques e radiadores de automveis; em (Cu DLP) fsforo, com um teor destiladores, caldeiras, autoclaves, onde se requer mnimo de 99,90% de cobre soldagem, em aparelhos de ar condicionado. (e prata) e teores residuais de fsforo (entre 0,004 e 0,012%) Cobre desoxidado Obtido como o Aplicaes praticamente semelhantes s do tipo anterior. com fsforo, de alto anterior, com teor teor de fsforo mnimo de cobre (e (Cu DHP) prata) de 99,80% ou 99,90% e teores residuais de fsforo (entre 0,015 e 0,040%).

Fundido a partir do tipo anterior, contendo de 99,80% a 99,85% no mnimo de cobre (includa a prata).


29


I Cobre isento de oxignio

Do tipo eletroltico, de 99,95% a 99,99% de cobre (e prata); processado de modo a no conter nem xido cuproso e nem resduos desoxidantes.

Devido a sua maior conformabilidade, particularmente indicado para operaes de extruso por impacto; aplicaes importantes tm-se em equipamento eletroeletrnico, em peas para radar, nodos e fios de tubos a vcuo, vedaes vidro-metal, vlvulas de controle termosttico, rotores e condutores para geradores e motores de grande porte, antenas e cabos flexveis e em peas para servios a altas temperaturas, na presena de atmosferas redutoras.

Tabela 17 - Ligas de cobre de baixo teor em ligaDesignao Caractersticas Aplicaes Na construo mecnica, essa liga empregada em O arsnio introduzido em teores trocadores de calor, incluindo tubos de condensadores, entre 0,013 e 0,050% com o objetivo tubulaes para instalaes de de melhoras as propriedades distribuio de vapor, em siste,mas de lubrificao, em mecnicas a temperaturas acima da caldeiras, autoclaves e em caldeira ria de cobre em ambiente e aumentar a resistncia geral, onde se requer soldagem mole ou brasagem. Sua corroso em determinados meios. condutibilidade eltrica baixa. Como a prata no reduz sua condutibilidade eltrica, esse tipo de material tem importante aplicao na indstria eltrica, onde se exija alta resistncia ao amolecimento pelo calor, como em bobinas, lminas de Contendo 0,02 a 0,12% de prata, que coletores, contatos e interruptores, bobinas de confere maior resistncia mecnica e induo, etc. Na indstria mecnica, devido a sua alta maior resistncia fluncia. condutibilidade trmica e maior resistncia ao amolecimento pelo calor, empregada na fabricao de aletas de radiadores, de outros tipos de trocadores de calor, etc. Em que o teor de cdmio varia de 0,6 Empregada principalmente na indstria eltrica, em a 1,0%; apresenta maior cabos condutores areos de linhas de trolebus, molas e resistncia fadiga e ao desgaste e contato, linhas de transmisso de alta resistncia elevada resistncia ao mecnica, etc. amortecimento pelo calor. Presta-se a tratamento de endurecimento por precipitao (aquecimento a cerca de 1.000 C durante 15 minutos, resfriado em gua e reaquecimento entre 400 C e 500 C, durante tempos mais ou menos longos), o qual provoca elevada resistncia mecnica. Tambm endurecvel por precipitao. Utilizada sobretudo na indstria eltrica.

Cobre-arsnio desoxidado com fsforo.

Cobre-prata tenaz

Cobre-cdmio (CuCd)

Cobre-cromo (CuCr)

Com cerca de 0,8% de cromo;

Cobre-zircnio (CuZr)

Contendo 0,10 a 0,25% de zircnio.

Cobre-telrio I (CuTe)

Essa liga alia alta condutibilidade eltrica boa usinabilidade; na construo eltrica empregada em terminais de transformadores e interruptores, Contendo 0,30 a 0,80% de telrio, o contatos, conexes e outros componentes de circuitos qual adicionado ao cobre tenaz ou que exigem aqueles duas caractersticas; na indstria desoxidado com fsforo. mecnica, sua utilizao feita na confeco de parafusos, porcas, pinos e peas similares a serem produzidas em mquinas automticas. Com 0,20 a 0,50% de enxofre. Propriedade e aplicaes anlogas s do cobretelrio.

I Cobre-enxofre (CuS)


30


Cobre-chumbo (CuPb)

Cobre-cdmioestanho (CuCdSn)

Empregada em componentes eltricos que, alm de alta Com 0,8 a 1,2% de chumbo, condutibilidade eltrica, exigem elevada usinabilidade: adicionado com o objetivo de conectores, componentes de chaves e motores, melhorar a usinabilidade do cobre. parafusos, etc. Os elementos cdmio e estanho Empregada em molas e contatos eltricos; cabos so introduzidos em teores de condutores de nibus eltricos, eletrodos para solda aproximadamente 0,8% para o eltrica, etc. primeiro e 0,6% para o segundo.

1.8.1.1. Lates Os lates comuns so ligas de cobre-zinco, podendo conter zinco em teores que variam de 5 a 50%, o que significa que existem inmeros tipos de lates. As ligas so denominadas, por exemplo, cobrezinco 90-10, o que significa 90% de cobre e 10% de zinco. medida que o teor de zinco aumenta, ocorre tambm uma diminuio da resistncia corroso em certos meios agressivos, levando "dezinficao", ou seja, corroso preferencial do zinco. No estado recozido, a presena do zinco at cerca de 30% provoca um ligeiro aumento da resistncia trao, porm a ductilidade aumenta consideravelmente. A tabela 18 apresenta suas principais aplicaes. Tabela 18 - Principais aplicaes dos lates.Devido a sua elevada conformabilidade a frio utilizado para pequenos cartuchos de armas; devido a sua cor dourada atraente, emprega-se na confeco de medalhas e outros objetos decorativos cunhados, tais como emblemas, placas, etc. Tambm chamado bronze comercial; de caractersticas semelhantes ao tipo anterior, suas principais aplicaes so feitas na confeco de ferragens, condutos, peas e objetos ornamentais e decorativos tais como emblemas, estojos, medalhas, etc. Tambm chamado lato vermelho; caractersticas e aplicaes semelhantes liga anterior. Ou lato comum, com aplicaes semelhantes liga anterior. Tambm chamado lato para cartuchos - combina boa resistncia mecnica e excelente ductilidade, de modo que uma liga adequada para processos de estampagem; na construo mecnica, as aplicaes tpicas so cartuchos para armas, tubos e suportes de tubo de radiadores de automveis, carcaas de extintores de incndio e outros produtos estampados, alm de pinos, parafusos e rebites. Outras aplicaes incluem tubos para permutadores de calor, evaporadores, aquecedores e cpsulas e roscas para lmpadas. Embora apresente propriedades de ductilidade ligeiramente inferiores ao tipo 70-30, as aplicaes so idnticas. Na fabricao de peas por estampagem leve, como componentes de lmpadas e chaves eltricas, recipientes diversos para instrumentos, rebites, pinos, parafusos, componentes de radiadores, etc.

Cobre-zinco 95..5

Cobre-zinco 90-10 Cobre-zinco 85-15 Cobre-zinco 80-20

Cobre-zinco 70-30

Cobre-zinco 67-33

Cobre-zinco 63-37


31


Cobre-zinco 60-40

Tambm chamado de metal Muntz - esta liga de duas fases presta-se muito bem a deformaes mecnicas a quente. geralmente utilizada na forma de placas, barras e perfis diversos ou componentes forjados para a indstria mecnica; na indstria qumica e naval, emprega-se na fabricao de tubos de condensadores e trocadores de calor.

1.8.1.2. Bronzes Nos bronzes comerciais o teor de estanho varia de 2 a 10%, podendo chegar a 11 % nas ligas para fundio. medida que aumenta o teor de estanho, aumentam a dureza e as propriedades relacionadas com a resistncia mecnica, sem queda da ductilidade. Essas ligas podem, geralmente, ser trabalhadas a frio, o que melhora a dureza e os limites de resistncia trao e escoamento. As propriedades so ainda melhoradas pela adio de at 0,40% de fsforo, que atua como desoxidante; nessas condies, os bronzes so chamados fosforosos. Nos teores de utilizao usuais, dependendo das condies de resfriamento, a estrutura apresenta uma nica fase, que corresponde a uma soluo slida de estanho em cobre. Os elevada resistncia corroso, o que amplia o campo de seu emprego. Freqentemente adiciona-se chumbo para melhorar as propriedades lubrificantes ou de antifrico das ligas, alm da usinabilidade. O zinco da mesma forma eventualmente adicionado, atuando como desoxidante em peas fundidas e para melhorar a resistncia mecnica. As principais aplicaes do bronze encontram-se na tabela 19.CuSn 98-2 Devido a sua boa condutibilidade eltrica e melhor resistncia mecnica que o cobre, empregado em contatos, componentes de aparelhos de telecomunicao, molas condutoras, etc.; em construo mecnica, como parafusos com cabea recalcada a frio, tubos flexveis, rebites, varetas de soldagem, etc. Utilizado em arquitetura; em construo eltrica, como molas e componentes de interruptores, chaves, contatos e tomadas; na construo mecnica, como molas, diafragmas, parafusos com cabea recalcada a frio, rebites, porcas, etc. Em tubos para guas cidas de minerao, componentes para as indstrias txteis, qumicas e de papel; molas, diafragmas, parafusos, porcas, rebites, varetas e eletrodos de soldagem, etc. Mesmas aplicaes anteriores em condies mais crticas, devido a sua maior resistncia fadiga e ao desgaste. Melhor resistncia fadiga e ao desgaste. Alm das aplicaes da liga anterior, emprega-se em discos antifrico, devido a suas caractersticas. a liga, entre os bronzes, que apresenta as melhores propriedades mecnicas, sendo por isso a mais empregada. Entre algumas aplicaes tpicas incluem-se molas para servios pesados.

bronzes

possuem

CuSn 96-4

CuSn 95-5 CuSn 94-6 CuSn 92-8 CuSn 90-10


32


1.8.1.3. Ligas Cupro-Nquel A introduo do nquel tende a tornar a cor da liga resultante mais clara, a cor branca comeando a aparecer partir de cerca de 20% de nquel. As ligas cupro-nquel so muito dcteis e apresentam excelente resistncia corroso, principalmente pela ao da gua do mar. Algumas delas apresentam uma outra caracterstica importante que a resistividade eltrica praticamente independente da temperatura, donde suas aplicaes em resistncias eltricas. O teor de nquel varia, em mdia, de 5 a 45%; o mangans pode estar presente at cerca de 2,0%, assim como o ferro at 2,0%. medida que aumenta o teor de nquel, elevam-se as propriedades relacionadas com a resistncia mecnica, como limite de escoamento e limite de resistncia trao, assim como a dureza e o limite de fadiga. A ductilidade pouco afetada. A tabela 22 apresenta as principais aplicaes das ligas cupro-nquel. Tabela 22 - Principais aplicaes das ligas cupro-nquel. %de nquel Aplicaes tpicas Construo naval, em tubos condutores de gua do mar, circuitos de refrigerao a 5% gua e servios sanitrios de navios. Tubos e placas de condensadores, aquecedores e evaporadores. Na indstria naval tem 10% as mesmas aplicaes da liga anterior; em construo mecnica, uma aplicao tpica para cabos e tubos usados em linhas hidrulicas e pneumticas. Construo eltrica (resistores, recipientes para transistores, guias de ondas de radar, etc.) e na construo mecnica em recipientes conformados por estampagem 20% profunda ou repuxamento resistentes corroso, aquecedores de gua domsticas; na confeco de moedas e medalhas cunhadas. Construo naval e indstria qumica, em placas e tubos para condensadores em 30% servios pesados, aquecedores e evaporadores de gua, etc. Conhecida com o nome de constantan, aplica-se em elementos de aquecimento, na 45% indstria eltrica, devido a sua alta resistividade e independncia dessa caracterstica da temperatura. 1.8.1.4. Ligas cobre-nquel-zinco Essas ligas so conhecidas tambm com o nome de alpacas. Sua composio varia de 10 a 30% de nquel, 45 a 70% de cobre, sendo o restante zinco. So muito resistentes corroso e caracterizam-se pela cor esbranquiada, tornando-se mais brilhantes e decorativas com os maiores teores de nquel, de modo que entre suas aplicaes tpicas incluem-se objetos de cutelaria e decorativos, molas de contato de equipamentos eltricos e telefnicos.


33


A introduo de chumbo permite a fundio em areia de peas utilizadas na indstria de laticnios, vlvulas e assentos de vlvulas, chaves e acessrios para construo naval. 1.8.2.5. Ligas cobre-alumnio Contm alumnio de 5 a 10% em mdia, podendo ainda apresentar nquel at 7%, mangans at 3,0%, ferro at 6% e, eventualmente, arsnio at 0,4%. Todas as ligas cobre-alumnio possuem geralmente boa resistncia corroso. Suas aplicaes mais importantes so as seguintes: tubos de condensadores, evaporadores e trocadores de calor, componentes de equipamentos na indstria de papel, recipientes para a indstria qumica, autoclaves, instalaes criognicas, componentes de torres de resfriamento, revestimentos protetores, tubos para gua do mar, equipamento de decapagem, engrenagens, ferramentas de conformao de plsticos, assentos de vlvulas, hastes, hlices navais, mancais, buchas e peas resistentes corroso e outros componentes mecnicos. 1.8.2.6. Ligas cobre-berlio So ligas que podem ser tratadas termicamente atravs de endurecimento por precipitao. O teor de berlio varia de 1,6 a 2,7%, podendo conter pequenas quantidades de cobalto, nquel e ferro. Depois de solubilizadas podem ser conformadas a frio. Aplicaes tpicas incluem: molas de instrumentos, diafragmas e cabos flexveis, componentes de chaves eltricas, de rels e, na construo mecnica, vlvulas, componentes de bombas e de mquinas de soldagem por resistncia eltrica. 1.8.2.7. Ligas cobre-silcio O teor de silcio no mximo de 3,0% para as ligas a serem conformadas, podendo, contudo, chegar a 5% nas ligas fundidas. Essas ligas podem ainda conter pequenos teores de zinco, ferro e mangans. Sua resistncia mecnica superior do cobre. Aplicaes tpicas: componentes de equipamentos das indstrias qumicas e de papel (tanques, tubulaes, cestos de decapagem, etc.) e na indstria mecnica em eletrodos de soldagem, parafusos, porcas, rebites, buchas e ganchos; na indstria naval, em eixos de hlices e na indstria aeronutica, em linhas hidrulicas de presso.


34


1.9. OUTROS MATERIAIS 1.9.1. Chumbo O chumbo, um dos metais mais antigos conhecidos pelo homem, possui uma densidade de 11.340 kg/m3 a 20 C e um ponto de fuso equivalente a 327C. Apresenta baixa resistncia mecnica, muito mole, muito malevel e deformvel e resistente corroso. Sua cor cinza-azulada, devido a uma repentina formao de uma pelcula superficial de xido e carbonato. Sua resistncia corroso elevada, inclusive sob a ao de certos cidos, como o sulfrico. Devido a essas propriedades, o chumbo e suas ligas so utilizados em aplicaes tais como: revestimento de cabos eltricos, de modo a evitar que a umidade do meio ambiente atinja o ncleo isolante do cabo; como solda; em tubos de gua; em placas de acumuladores ou baterias; em ligas para mancais; em placas protetoras contra a ao de raios X e raios gama; como revestimento protetor e impermeabilizante em relao s intempries; em aplicaes qumicas como aditivo de petrleo, pigmentos de tintas, em vidraria, aplicaes de inseticidas, etc. Uma outra aplicao importante do chumbo como metal-base para mancais. As ligas de chumbo para mancais so conhecidas comercialmente com o nome de "metais babbitt". 1.9.2. Estanho O ponto de fuso do estanho 232 C; seu peso especfico 7.300 kg/m3. Apresenta colorao branca prateada com tintura levemente amarelada. mole, dctil e malevel; possui baixa resistncia mecnica e elevada resistncia corroso. empregado na forma de folhas, chapas e fios estanhados e como elemento bsico de certas ligas, como algumas para mancais e soldas, ou como elemento secundrio de ligas importantes, como os bronzes. A principal aplicao do estanho faz-se na estanhao, por imerso a quente ou eletrodeposio, de chapas ou folhas de ao, originando-se as conhecidas folhas de fIandres, que se caracterizam por elevada resistncia corroso, de modo que seu uso em latas ou recipientes para produtos alimentcios generalizado. O estanho possui ainda grande ductilidade e boa soldabilidade. Outra aplicao do estanho feita, devido a seu baixo ponto de fuso, em dispositivos de segurana embalagens de


35


contra o fogo, em alarmes, metais de soldagem e de vedao. Outra aplicao importante do estanho d-se em ligas para mancais, tambm chamadas "metais babbit". 1.9.3. Zinco O zinco apresenta densidade de 7.130 kg/m3, e ponto de fuso de 419,4C. Possui alta resistncia corroso, porque a umidade do ar produz espontaneamente uma pelcula protetora de hidrocarbonato; muito malevel entre 100 e 150C e pode ser laminado em chapas e estirado em fios. Possui boa usinabilidade e colorao branca azulada. atacado pelos cidos usuais e por soda. Emprega-se, principalmente, para recobrimento de chapas de ao (galvanizadas), como elemento de liga nos lates, em chapas para telhados e em calhas, em ligas para fundio sob presso e como substncia qumica na forma de pigmentos. Uma aplicao muito importante corresponde s ligas para fundio sob presso, conhecidas com o nome de "Zamac". Os elementos de liga usuais so alumnio, cobre e magnsio. As ligas Zamac apresentam baixo ponto de fuso (cerca de 385C), boa fluidez, boas propriedades mecnicas, boa usinabilidade, alm de poderem ser facilmente revestidas por eletrodeposio (cobreao, niquelao e cromao) ou por tintas e vernizes. 1.9.4. Nquel Seu ponto de fuso 1.455 C e o peso especfico 8.880 kg/m3. Apresenta colorao branca com tintura acinzentada. Possui excelente resistncia corroso, malevel, podendo ser facilmente trabalhado, inclusive por deformao a frio, o que melhora sua resistncia. Muito tenaz; no tratvel termicamente. Possui razovel usinabilidade. Sob muitos aspectos, assemelha-se ao ao meio duro. Suas principais aplicaes so feitas como revestimento protetor do ao (niquelao) e como elemento de liga nos produtos siderrgicos. Entre as ligas base de nquel, destaca-se a denominada metal Monel, contendo 60 a 70% de nquel, 29% de cobre e traos de ferro, silcio, enxofre, carbono e mangans. O metal Monel tenaz, possui resistncia mecnica superior do ao de mdio carbono e excelente resistncia corroso. Por esses motivos empregado em equipamento hospitalar, equipamento para


36


a indstria qumica, farmacutica, txtil, eltrica, martima, papel, para manuseio de alimentos, vlvulas para vapor e aplicaes semelhantes. Existe um tipo de metal Monel, indicado pela letra "K" contendo 66% de nquel, 29% de cobre e 3% de alumnio, utilizado em aplicaes industriais onde se deseja alta resistncia mecnica e corroso, sobretudo em grandes sees e em componentes no magnticos para avies, em varetas para bombas, molas, eixos, etc. Outras ligas importantes de nquel, como Inconel, Hastelloy, Ni-Cr, etc., so empregadas na confeco de partes sujeitas a temperaturas elevadas.

1.9.5. Magnsio Pertence ao grupo dos chamados metais leves, pois seu peso especfico 1.740 kg/m3. Seu ponto de fuso de 650C e sua cor branco prateado. um metal relativamente mole e malevel, porm sua ductilidade baixa, assim como sua resistncia mecnica e sua tenacidade. Resiste ao dos lcalis. Pode ser forjado, extrudado, laminado, fundido em areia, em molde permanente e sob presso. Apresenta boa usinabilidade. As aplicaes do magnsio, principalmente na forma de ligas, so feitas na indstria aeronutica (componentes de motores, fuselagem, trem de aterrissagem), na indstria automobilstica (caixas de engrenagens, etc.) e em componentes de mquinas operatrizes. 1.9.6. Titnio Esse metal, j chamado de metal do futuro, possui densidade de 4.500 kg/m3 e ponto de fuso de 1.668 oCo Caracteriza-se por excelente resistncia corroso, sendo o nico metal realmente imune ao corrosiva da gua do mar, o que o torna indicado em aplicaes da indstria naval e em condies de resistncia ao de solues cloradas e de cloretos qumicos, donde suas possibilidades de emprego na indstria petroqumica. Do mesmo modo resiste bem ao dos cidos ntrico, crmico e sulfrico, a frio e a quente, mesmo em altas concentraes. Devido a seu alto ponto de fuso, embora menos que o dos metais chamados "refratrios", o titnio apresenta boa estabilidade a temperaturas relativamente elevadas, no se modificando praticamente a estabilidade da estrutura cristalina, a essas temperaturas, sobretudo se certos elementos de liga forem introduzidos.


37


Assim, certas ligas de titnio mantm satisfatria resistncia mecnica e boa resistncia oxidao a 530C, por perodos longos e a 760C, por perodos curtos, como pode ocorrer no caso de msseis. Tambm a baixas temperaturas, o titnio muito estvel, o que o torna recomendvel na fabricao de recipiente para produtos qumicos a temperaturas abaixo de zero. Suas principais aplicaes so em estruturas e chapas para fuselagens de avies e aplicaes anlogas, caixas de compressores de turbinas gs e caixas de palhetas diretrizes de turbinas. O titnio, metal relativamente abundante na crosta terrestre, embora ainda de custo elevado devido s tcnicas empregadas na sua produo, possui de fato, sobretudo quando ligado, qualidades excepcionais de resistncia mecnica, resistncia corroso e peso especfico (relativamente baixo) que o indicam como um material cuja aplicao crescer continuamente, sobretudo na indstria aeronutica e de msseis, onde aqueles requisitos so fundamentais. 1.10. PLSTICOS Os materiais plsticos so hoje utilizados para a produo de uma gama variada de artigos de forma geomtrica variada, suprindo os mais diversos requisitos funcionais de uma maneira eficaz e econmica. Nessas condies, eles tm deslocado materiais mais "clssicos", como metais, vidro e madeira, tornando-se o material de nossos dias. A palavra "plstico" um termo geral que significa "capaz de ser moldado". Os materiais comumente designados como plsticos no tm necessariamente essa propriedade, mas a exibiram em algum momento de sua fabricao, quando, ento, foram moldados. Outros materiais, como o ao ou o vidro, contudo, tambm apresentam essa caracterstica, e no so considerados como "materiais plsticos". Existe, portanto, uma certa arbitrariedade na conceituao desse tipo de material e, via de regra, adota-se a seguinte definio: "Materiais plsticos so materiais artificiais, geralmente de origem orgnica sinttica, que, em algum estgio de sua fabricao, adquiriram condio plstica, durante a qual foram moldados, geralmente com a ajuda de calor e presso e, muitas vezes, com o emprego de moldes." Materiais artificiais so provenientes de misturas e reaes, sendo distintos dos materiais de ocorrncia natural (madeira, areia, minrios). Materiais de origem orgnica sinttica resultam de processos qumicos e snteses partir de matrias primas orgnicas simples. A tabela 23 apresenta as principais vantagens e desvantagens no emprego dos materiais plsticos.


38


Tabela 23 - Vantagens e desvantagens do emprego de materiais plsticosVantagens Facilidade de fabricao. Os plsticos se adaptam facilmente produo em massa; peas intrincadas, muitas vezes, so feitas mais facilmente em plsticos e. quando produzidas em larga escala, a custo mais reduzido. Economia de peso. Em geral, a densidade dos plsticos bem menor que a dos metais. Resistncia corroso. A maioria das peas de plstico so imunes oxidao, apodrecimento ou corroso. Isolao eltrica. Os plstico so, em geral. Excelentes isolantes eltricos. Isolao trmica. Os plsticos so maus cond

APOSTILA DE MECÂNICA

Documents

Transcript of APOSTILA DE MECÂNICA