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TECNOLOGIA MECÂNICA
Prof. Engº Marcos A. Gasparin dos SantosEmail: [email protected]
Departamento de Mecânica/MecatrônicaDepartamento de Mecânica/MecatrônicaCentro Estadual de Educação Tecnológica Paula
Souza – ETEC JORGE STREETAULA-04
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TECNOLOGIA MECÂNICA
Ítens Conteúdo – Bases Tecnológicas
1 Materiais: Classificação e Propriedades
2 Materiais Metálicos: Ferrosos e Não Ferrosos
3 Aços e Ferros Fundidos: Obtenção e Classificação
4 Aço Liga e Aços Especiais
5 Materiais Não Metálicos: Polímeros, Cerâmicos e Compósitos
6 Tratamentos Superficiais
7 Processos de Decapagem: Mecânica, Química e Eletrolítica
8 Processos Galvânicos: Pintura Líquida, Pintura em Pó, Fosfatização e Zincagema Fogo
9 Tratamento Térmico: Normalização, Recozimento, Têmpera e Revenimento
10 Tratamento Termoquímico: Carbonitretação, Nitretação e Cementação
11 Metalografia: Macrografia e Micrografia
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TECNOLOGIA MECÂNICA
Ítens Conteúdo – Bases Tecnológicas
12 Processos de Fundição: Introdução, Definição, Tipos de Processos ( Fundição em Areia, Fundição em Casca, Fundição em Moldes Permanentes, Fundição Centrífuga e Fundição de Precisão ou Cera Perdida)
13 Processos de Conformação Mecânica: Processos Primários, Características de Trabalho a Quente, Característica de Trabalho a Frio. Processos (Laminação, Trabalho a Quente, Característica de Trabalho a Frio. Processos (Laminação, Trefilação, Forjamento, Extrusão, Estamapagem)
14 Ordenamento Técnico: Normas Técnicas e Material de apoio
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TECNOLOGIA MECÂNICA
Data Cronograma de Aula 1º Semestre de 2016
11/02 Apresentação do Professor e da Disciplina e Base tecnológica, Metodologia de Ensino, trabalhos, prazos e etc.
18/02 Materiais: Classificação e propriedades
25/02 Materiais: Classificação e propriedades
03/03 Materiais: Ferrosos e Não Ferrosos03/03 Materiais: Ferrosos e Não Ferrosos
10/03 Materiais: Ferrosos e Não Ferrosos
17/03 Materiais: Ferrosos e Não Ferrosos
24/03 Aços e Ferros Fundidos: Obtenção e Classificação
31/03 Aços e Ferros Fundidos: Obtenção e Classificação
07/04 Aços e Ferros Fundidos: Obtenção e Classificação
14/04 Prova Dissertativa
28/04 Aços Liga e Aços Especiais
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TECNOLOGIA MECÂNICA
Data Cronograma de Aula 1º Semestre de 2016
05/05 Aços Ligas e Aços Especiais
12/05 Materiais Não Metálicos: Polímeros, Cerâmicos e Compósitos
19/05 Materiais Não Metálicos: Polímeros, Cerâmicos e Compósitos
02/06 Tratamentos Superficiais
09/06 Decapagem: Mecânica, Química e Eletrolítica
16/06 Prova Dissertativa
23/06 Resultados e Recuperação
27-30/06 Rematricula
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TECNOLOGIA MECÂNICA
Metodologia de Aula
• Aulas serão expositivas através de projetor;
• Material será disponibilizado para os alunos através da sala virtual.através da sala virtual.
• Teremos um trabalho de fim de curso, onde a nota será a média do conteúdo do trabalho, apresentação e seção tira dúvidas.
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TECNOLOGIA MECÂNICA
Bibliografia:
1) Fundamentos da Ciência e Engenharia de Materiais – 1ª Ed Rio de Janeiro – PLT – 2008 – Autor: Willian D. Callister Jr.;– Autor: Willian D. Callister Jr.;
2) Princípios de Ciência e Tecnologia dos Materiais - 4ª Ed Rio de Janeiro – Ed. Campus – Elieser Van Vlack – 2003.
3) Apostila Centro Paula Souza – ETEC Cel. Fernando Febeliano da Costa.
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3) Tecnologia Mecânica – Processos de Fabricação e Tratamento – Vicente Chiaverini– Ed. MacGraw Hill – 2ª Edição.
4) Metalografia dos Produtos Siderúrgicos 4) Metalografia dos Produtos Siderúrgicos Comum – Hubertus Colpaert – Ed. Edgard Blücher Ltda – 3ª Edição.
5) Aços e Ferros Fundidos – Vicente Chiaverini –Ed. ABM.
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4.2.8.3) FERRO FUNDIDO MESCLADO
• É caracterizado por sua composição variável entre Ferro Fundido Cinzento e Ferro Fundido Branco.Branco.
• A fratura é de cor mista.
• As propriedades são intermediárias
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TECNOLOGIA MECÂNICA
PROPRIEDADES DOS FERROS FUNDIDOS
MESCLADOS
• Boa ductilidade;
• Boa resistência à tração;• Boa resistência à tração;
• Boa dureza;
• Boa resistência à fadiga;
• Boa resistência ao desgaste;
• Boa usinabilidade.
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4.2.8.4) FERRO FUNDIDO MALEÁVEL
• É o ferro fundido branco tratado termicamente (tratamento especial) para conferir maleabilidade.conferir maleabilidade.
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TECNOLOGIA MECÂNICA
PROPRIEDADES DOS FERROS FUNDIDOS MALEÁVEIS
• Alta ductilidade (essa propriedade é melhorada significativamente);
• Boa resistência à tração;• Boa resistência à tração;
• Boa dureza;
• Boa resistência à fadiga;
• Boa resistência ao desgaste;
• Boa usinabilidade.
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TECNOLOGIA MECÂNICA
TRATAMENTO PARA FERROS FUNDIDOS
MALEÁVEIS
• Dependendo do ciclo térmico o ferro fundido maleável pode ser obtido por:
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maleável pode ser obtido por:
�Por descarbonetação;
�Por grafitização.
• Material não é soldável.
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TECNOLOGIA MECÂNICA
APLICAÇÕES DOS FERRO FUNDIDOS MALEÁVEIS
• Indústria Mecânica;
• Material de construção;
• Veículos;
Tratores.
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• Tratores.
• Exemplos: conexões para linhas de transmissão elétrica, correntes, suportes de molas, caixas de direção, caixas de diferencial, cubos de rodas, sapatas de freios, pedais de embreagem e freio, bielas, colares de tratores, caixas de engrenagens, etc.
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ESTRUTURA TÍPICA DOS FERROS FUNDIDOSMALEÁVEIS• Fe combinado com C na forma de nódulos aos
invés de veios ou lamelas.• Obtido com inoculação com Fe-Si.
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• Obtido com inoculação com Fe-Si.• A alta taxa de resfriamento necessária para
produzir inicialmente a estrutura do ferro fundido branco restringe o tamanho e a espessura das peças de ferro fundido maleável (menores de 4,5 Kg).
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4.2.8.5) FERRO FUNDIDO NODULAR
• Caracteriza-se por sua ductilidade devido a adição de inoculantes.
• Obtemos o Ferro Fundido Nodular através da • Obtemos o Ferro Fundido Nodular através da adição de ligas de Ferro com Magnésio, Cério e outras Terras Raras em pequenas quantidades ao ferro fundido cinzento antes da vazão no molde, produz uma microestrutura e um conjunto de propriedades mecânicas diferentes.
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TECNOLOGIA MECÂNICA
PROPRIEDADES DOS FERROS FUNDIDOS
NODULARES
• Boa ductilidade;
• Alta resistência à tração;
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• Alta resistência à tração;
• Boa fundibilidade;
• Elevado limite de escoamento;
• É de custo mais elevado que o ferro fundido cinzento.
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ESTRUTURA TÍPICA DOS FERROS FUNDIDOS
NODULARES
• Carbono livre na forma esferoidal, devido ao tratamento feito no estado líquido, com
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tratamento feito no estado líquido, com inoculação com briquetes da liga Fe-Mg-Si (+ comum).
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TECNOLOGIA MECÂNICA
PROCESSO
• Os briquetes ou pedras são introduzidos no ferro fundido líquido básico; devido a natureza da reação que ocasiona fervura, há perda por queima do Mg(Magnésio). queima do Mg(Magnésio).
• O Mg inibe a formação inicial da grafita em veios; então o ferro fundido se solidifica inicialmente com formação de cementita, assim que cessa a ação do magnésio, a cementita decompõe-se formando a grafita.
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4.3) LIGAS NÃO FERROSAS
• Denominam-se metais não ferrosos, os metais em que não haja ferro ou em que o ferro está presente em pequenas quantidades, como elemento de liga.elemento de liga.
• Os metais não ferrosos são mais caros e apresentam maior resistência à corrosão, menor resistência mecânica, pior resistência a temperaturas elevadas e melhor resistência em baixas temperaturas que o aço carbono.
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• Os principais serviços com metais não ferrosos são os serviços de corrosão e de não contaminação pelo produto da corrosão, como em situações extremas de como em situações extremas de temperaturas baixas e altas.
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TECNOLOGIA MECÂNICA
• São materiais com as seguintes características:
� Uma densidade relativamente baixa;
� Uma condutividade elétrica alta;� Uma condutividade elétrica alta;
� Não suscetível à corrosão em alguns ambientes.
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TECNOLOGIA MECÂNICA
• Faremos uma exposição dos principais metais não ferrosos utilizados:
� Cobre e suas Ligas;
� Alumínio e suas Ligas;
� Magnésio e suas Ligas;� Magnésio e suas Ligas;
� Titânio e suas Ligas;
� Níquel e suas ligas;� Chumbo e suas Ligas;� Estanho e suas Ligas;� Zinco e suas Ligas;� Zircônio e suas Ligas.
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4.3.1) Cobre e suas Ligas
• As minas de cobre são classificadas de acordo com o sistema de exploração: Minas à Céu
Aberto são aquelas cujo mineral se encontra Aberto são aquelas cujo mineral se encontra próximo da superfície e Minas Subterrâneas, aquelas em que o mineral se encontra em profundidade, necessitando de explosivos para sua extração.
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TECNOLOGIA MECÂNICA
• Da mina sai o minério contendo de 1% a 2% de cobre.
• Depois de extraído, britado e moído, o minério passa por células de flotação que minério passa por células de flotação que separam a sua parte rica em cobre do material inerte e converte-se num concentrado, cujo teor médio de cobre é de 30%.
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• Este concentrado é fundido em um forno onde ocorre a oxidação do ferro e do enxofre, chegando-se a um produto intermediário chamado matte, com 60% de cobre.
• O matte líquido passa por um conversor e, • O matte líquido passa por um conversor e, através de um processo de oxidação (insufla oxigênio para a purificação do metal ), é transformado em cobre blister, com 98,5% de cobre, que contém ainda impurezas como resíduos de enxofre, ferro e metais preciosos.
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• O cobre blister, ainda no estado líquido, passa por processo de refino e, ao seu final, é moldado, chegando ao ânodo com 99,5% de cobre.
• Após resfriados, os ânodos são colocados em células de eletrólise.
• São então intercalados por finas chapas de cobre eletrolítico, denominadas chapas de partida.
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• Aplicando-se uma corrente elétrica, o cobre se separa do ânodo e viaja através do eletrólito até depositar-se nas placas iniciadoras, constituindo-se o cátodo de cobre, com pureza superior a se o cátodo de cobre, com pureza superior a 99,99%.
• Este cátodo é moldado em suas diferentes formas comerciais para, posteriormente, ser processado e transformado em fios, barras e perfis, chapas, tiras, tubos e outras aplicações da indústria.
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TECNOLOGIA MECÂNICA
PROPRIEDADES BÁSICAS
• O cobre é um elemento metálico com número atômico 29 e peso atômico de 63,57.
• O seu símbolo químico é Cu, e suas valências
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• O seu símbolo químico é Cu, e suas valências são +1 e +2.
• Não é magnético e pode ser utilizado puro ou em ligas com outros metais que lhe conferem excelentes propriedades químicas e físicas.
• Densidade: 8,96 g / cm3 ( 20°C ).
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• Ponto de fusão: 1083ºC
• Ponto de ebulição: 2595°C
• Coeficiente de dilatação térmica linear: 16,5 x 10 - 6 cm/cm/°C ( 20°C)
• Resistividade elétrica: 1,673 x 10 -6 ohm.cm(20°C)• Resistividade elétrica: 1,673 x 10 -6 ohm.cm(20°C)
• Pressão de vapor: 101 mm Hg à 20°C
• Condutividade elétrica: 101 % IACS à 20 °C
• Calor latente de fusão: 50,6 cal/g
• Calor específico: 0,0912 cal/g/°C (20°C)
• Forma cristalina: Cúbica de faces centradas.
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TECNOLOGIA MECÂNICA
�Processos utilizados:
�Laminação;
�Extrusão;
�Forjagem;�Forjagem;
�Fundição;
�metalurgia do pó.
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TECNOLOGIA MECÂNICA
� Barras e laminados:
�Vantagens:
�resistência a corrosão
�resistência elástica a compressão
�soldabilidade�soldabilidade
�bom condutor de calor
�os latões são trabalháveis a frio (emprego onde há transformações mecânicas de compressão e expansão)
�suas ligas também são trabalháveis a quente
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TECNOLOGIA MECÂNICA�Tubos e conexões:
� Vantagens:� durabilidade
� propriedade bactericida
� rapidez de instalação
� versatilidade� versatilidade
� ecológico
� aspecto visual
� resistência mecânica
� resistência a corrosão
� impermeabilidade
� resistência ao calor, fogo, pressão e ao tempo
� relação custo x benefício
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TECNOLOGIA MECÂNICA
�Outras utilizações:� Arquitetura: coberturas, peças ornamentais, esculturas,
estátuas, portas, janelas, calhas
� Agropecuária (como sulfato de cobre): controle de fungos, correção de solos, estimulante de crescimento de animais correção de solos, estimulante de crescimento de animais (porcos e galinhas)
� Indústria naval
� Indústria química: reagentes, equipamentos (trocadores de calor, aquecedores, evaporadores, colunas de destilação): tequila, whisky, cerveja, álcool, perfumes, óleos essenciais, concentração de açúcar, leite, café, etc.
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TECNOLOGIA MECÂNICA
4.3.1.1) Ligas de Cobre
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TECNOLOGIA MECÂNICA
Questionário:
1) Como é obtido o Ferro Fundido Mesclado?
2) Quais são as propriedades do Ferro Fundido Mesclado?
3) Como é obtido o Ferro Fundido Maleável?3) Como é obtido o Ferro Fundido Maleável?
4) Quais são as propriedades do Ferro Fundido Maleável?
5) Dependendo do ciclo térmico o ferro fundido maleável pode ser obtido por quais tratamentos?
6) Como é obtido o Ferro Fundido Nodular?
7) Quais são as propriedades do Ferro Fundido Nodular?
8) Quais são as características da Liga Não Ferrosas?
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TECNOLOGIA MECÂNICA
9) Quais são os principais materiais não ferrosos?10)Cite 5(cinco) nomes de materiais não ferrosos?11)As minas de cobre são classificadas de acordo
com o sistema de exploração, quais são?12)Quais os processos utilizados para fabricação de 12)Quais os processos utilizados para fabricação de
produtos para Cobre e suas Ligas?13)Quais são as ligas de Cobre comercialmente
utilizadas?14)Quais são as principais propriedades do Cobre?
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