1. goINTRODUÇÃO

O processo de seleção de materiais pode ser abordado de duas formas, macroscópica e microscópica. A prática mostra que elas se completam; a primeira aceita um grande número de opções e, por processo de seleção e eliminação, prepara o terreno para uma abordagem microscópica.

A essência do conceito de seleção de materiais encontra-se nos Mapas das Propriedades dos Materiais, desenvolvidos por M. F Ashby. Eles procuram agrupar todas as famílias de materiais em gráficos cujas coordenadas compõem, sempre que possível, índices de mérito (fórmulas algébricas que combinam propriedades de materiais e que quando maximizadas aperfeiçoam algum aspecto de desempenho) utilizados em cálculos de dimensionamento de seleção. O agrupamento de todos esses materiais em um desses gráficos exige o uso de escalas logarítmicas, o que naturalmente ocasiona uma perda de definição, compensada com o aumento de amplitude

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2. Desenvolvimento

O ordenamento e desenvolvimento do projeto dependem dentre inúmeros fatores, do banco de dados disponível ao projetista. Devido o desenvolvimento das cartas de Ashby que tem como princípio que os pares de propriedades sempre correspondem aos componentes de um Índice de Mérito, que por sua vez são integráveis aos mapas.

A seguir mostramos uma carta de custo relativo por unidade de volume x módulo de Young:

Selecionar um material é um processo primordial em um projeto para que assim possamos obter um bom desempenho do produto final. Contudo uma das grandes dificuldades existentes é obter de forma organizada e sucinta todas as características importantes de um material nesses mapas. Logo uma das soluções é sempre fazer a seleção do material aos poucos, primeiramente utilizando um mapa, após minimizar o número de possíveis materiais, buscar outro mapa e assim por diante.

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O mapa mostrado acima é um exemplo sucinto de o quanto essas cartas são importantes. Essa por exemplo mostra a relação de Tensão e densidade do mesmo. Vemos então que um material que possui uma alta Tensão e uma alta densidade seriam as ligas de Tungstênio.

Esse mapa é um dos mais importantes uma vez que ajuda a encontrarmos a relação de um material que possua uma alta resistência sem possuir um grande volume especifico e assim nos faz precisar de menos material e posteriormente talvez um baixo custo. Contudo só poderíamos ter a certeza se analisarmos outra carta que relate o custo do material.

Podemos encontrar inúmeras outras cartas que nos ajudaram a encontrar o melhor material possível. Segue outras cartas e uma breve explicação sobre as mesmas:

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3. Metodologia da Seleção

Para realizar o projeto é necessário seguir algumas etapas que serão descritas a seguir:

Definição do problema: para que se surja um projeto é necessário que se tenha o problema. Logo o primeiro passo é determinar o problema.

Descrição do Produto: a descrição do produto é a etapa onde, se define os requisitos deve atingir o objetivo da seleção.

Critérios de seleção: aqui são definidas as propriedades dos materiais que necessitamos e é definida uma modelagem de esforços, ou seja a demonstração do problema que desejamos minimizar.

Cálculos: na maioria das vezes é necessário fazer um dimensionamento de algo e com o intuito de buscar a melhor possibilidade de desenvolvimento do mesmo é necessário realizar inúmeros cálculos. Na seleção de materiais também encontramos cálculos, como o desenvolvimento de uma equação que descreva a massa necessária, posteriormente é sempre aconselhável encontrar o momento de inércia. É necessário também encontrar a variável livre do projeto, que seria uma variável que pode variar nos cálculos do projeto. A ultima fase do projeto é determinar a minimização do problema, em um suporte de cabide, por exemplo, utliza-se a equação da deflexão, que também são encontradas em base de dados acompanhadas de um sistema que demonstra o esforço sofrido pelo equipamento.

Determinação do Índice de Mérito: Como já mencionado, é uma fórmula algébrica que relaciona duas características ou propriedades. Em sua forma mais simples o IM é geralmente uma fração, tendo no numerador a propriedade que se quer maximizar e no denominador a que se deseja minimizar. O índice de mérito é obtido a partir da relação entre a equação da variável livre e a equação de minimização do problema, isto de acordo com o projeto que está se desenvolvendo.

Verificação das cartas de Ashby: os mapas das propriedades dos materiais mostram claramente quais materiais satisfazem da melhor maneira os vários grupos de propriedades. A partir do IM encontrado procura-se o MPM que possui a relação de grandezas que precisamos, e assim através das linhas retas e paralelas temos um índice de desempenho.

Análise do mapa de seleção dos materiais: depois de obtido o MPM, se faz a análise dos materiais a serem selecionados; a primeiro passo é identificar no mapa a linha correspondente ao IM; em seguida verifica-se o material tomado como base para o caso de produtos já existentes, ou seleciona-se um material que poderá ser utilizado na fabricação de um novo produto.

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4. RESULTADOS

A falta de precisão no processo de seleção dos materiais recomenda-se a utilização da teoria de Ashby no processo de decisão. Após as etapas de metodologia, parte-s para a etapa de decisão que é realizada da seguinte forma:

Realizam-se cálculos com as grandezas correspondentes a cada material pré-selecionado, pode envolver, por exemplo, a massa, assim será obtida a quantidade de material envolvido em cada projeto, nos estudos de casos realizados esta etapa será mais bem visualizada, além disse faz-se o cálculo de índice de mérito.

Com todos os cálculos finalizados monta-se uma tabela de decisão para selecionar materiais onde cada propriedade ou índice de mérito foi ponderada pela classificação dos materiais onde cada propriedade ou índice de mérito foi ponderada pela classificação dos materiais baseada na alternativa mais próxima da ideal positiva e a mais afastada da ideal negativa.

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5. BILBIOGRAFIA

ASBHY, M. Materiais Selection in Mechanical Mesign. 2nd ed. – M. Ashby( B-H_1999)

RIBEIRO, Raylla Gllian Sampaio Lma. TCC: Estudos aprofundados em Seleção de Materiais. Ano: 1998.

FERRANTE, Maurizio. Seleção de Materiais. 2ª Ed. Ano: 2002.

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