PROVA 2 MATERIAIS DE CONSTRUO DE ENGENHARIA

ALUNO:_________________________________________________ MATRCULA:____________________________

1. Por que os materiais cermicos cristalinos geralmente no podem ser fabricados como os materiais

polimricos e os materiais metlicos? Quais so os processos de fabricao utilizados na fabricao de

materiais cermicos cristalinos?

Os materiais cermicos cristalinos apresentam alto ponto de fuso e uma baixa ductilidade. Desta forma,

no podem ser fundidos ou amolecidos a temperaturas ordinrias e no podem ser deformados a frio. Os

processos de fabricao necessitam ento de uma via alternativa onde o p das matrias primas misturado

a um meio fludo (como a gua), e esta suspenso viscosa (que, de acordo com a viscosidade pode ser

chamada de massa ou pasta, quando se trata de misturas com comportamento plstico, ou ainda de

barbotina, no caso de suspenses fludas) apresenta plasticidade ou fluidez suficiente para ser conformada.

Os processos de fabricao mais importantes so:

prensagem simples ou uniaxial

prensagem isosttica

extruso

injeo

colagem de barbotina

torneamento

combinaes entre os processos anteriores.

2. O estado cristalino pode ocorrer em polmeros, existindo polmeros completamente amorfos ou at mesmo

quase que totalmente cristalinos. Com relao a cristalinidade de polmeros, descreva:

a) Quais os fatores que influenciam na cristalinidade de um polmero?

b) O comportamento de tenso x deformao (stress x strain) tpico de um polmero semi-cristalino

mostrado na Figura abaixo. Correlacione os vrios estgios de deformao plstica com a estrutura

molecular desses polmeros durante o ensaio.

a) A simetria molecular est diretamente relacionada com a tendncia a formar cristais. Existem alguns fatores

determinantes para a cristalinidade de um polmero:

- linearidade: quanto mais linear for a estrutura, maior a tendncia a formao de cristais devido ao empacotamento das cadeias. As estrutura com ramificaes dificultam o empacotamento. As ligaes cruzadas favorecem estruturas amorfas.

- meros: estrutura qumica e tamanho dos meros influenciam tambm da cristalinidade, quanto maior for a complexidade e o volume (impedimento estrico) do mero, menor a tendncia de formao de cristais.

- Taxa de resfriamento: quando um polmero fundido, durante o resfriamento necessrio haver um tempo para que a estrutura cristalina se organize.

- Copolmeros: quanto mais irregular e randmico, menor a possibilidade de formar cristais. - Sindiottico e isottico: a isomeria da molcula tambm favorece ou no a cristalinidade. A cristalinidade

sempre ocorre em polmeros isotticos, algumas vezes em polmeros sindiotticos e nunca em polmeros atticos.

b) Podemos dividir a curva de em trs estgios de deformao. No primeiro estgio somente a regio amorfa do

polmero deformada. O comportamento aqui elstico, isto , quando retiramos a tenso aplicada o polmero

retorna a condio inicial, com pouca deformao plstica. No segundo estgio ocorre a deformao da parte

cristalina do polmero, chegando na mxima tenso no rendimento. Neste caso, o corpo de prova se deforma,

promovendo o incio do empescoamento. Com a continuao da aplicao da tenso, o polmero se deforma cada

vez mais. Neste caso h uma reorganizao das regies cristalinas e amorfas dos polmeros, isto , as estruturas

comeam a se realinhar, aumentando a cristalinidade do material at a ruptura do material.

3. Quais os principais fatores responsveis pelas propriedades dos materiais compsitos? Explique cada um

deles.

- Propriedades da matriz e do reforo + EXPLICAO

- Quantidades da matriz e do reforo + EXPLICAO

- Geometria do reforo e interface reforo-matriz + EXPLICAO

4. Na Tabela abaixo so mostradas algumas propriedades mecnicas para os diferentes tipos de polietileno.

Tipo do polietileno Resistncia a trao na ruptura (MPa) Alongamento (%) Mdulo Elstico (GPa)

PE (baixa densidade) 21 800 0,28

PE (alta densidade) 38 130 1,24

PE (ultra alto peso molecular) 48 350 0,69

Descreva as principais diferenas em relao a obteno, estrutura molecular e comprimento de cadeia de

cada polmero e relacione esses dados com as propriedades mecnicas citadas na Tabela.

O polietileno de baixa densidade apresenta um grande nmero de ramificaes (3 ramificaes a cada 100

monmeros), isto , cadeias laterais, apresentando baixa cristalinidade. A estrutura ramificada pois o

polmero obtido via radicais livres (catlise por UV), onde as ramificaes so favorecidas. Deste modo,

esse polmero apresenta baixa resistncia a trao na ruptura e baixo mdulo elstico. O material apresenta

grande deformao antes de se romper (cerca de 800%). Comportamento mecnico contrrio pode ser

observado para o polietileno de alta densidade. Este polmero semi-cristalino apresenta maior quantidade

de regies cristalinas, promovendo assim melhores propriedades mecnicas, como resistncia e mdulo

elstico. Esse polmero obtido com catalisador Ziegler-Natta, dando origem a um polmero menos

ramificado (1 ramificao a cada 100 monmeros). J o polietileno de ultra alto peso molecular, apresenta

menor cristalinidade do que o polietileno de alta densidade, devido as longas cadeias macromoleculares,

dificultando o empacotamento. Esse polmero tambm obtido atravs de catlise Ziegler-Natta. Devido a

alta densidade do polmero, este apresenta maior resistncia a trao do que os outros tipos de polietileno,

embora os mdulos elstico e deformao so intermedirios devido a menor cristalinidade em comparao

ao PEAD e PEBD.

5. Quais as principais etapas ou consideraes a serem seguidas pelo engenheiro no desenvolvimento de um

novo produto? Onde a seleo de materiais se encaixa neste contexto?

+ EXPLICAO !!!!!

PROF. EMMANUEL LIMA BOA SORTE!