302NICA - INTEGRADO - Aula...

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TECNOLOGIA MECÂNICA

Prof. Engº Marcos A. Gasparin dos SantosEmail: m.gasparin@globo.com

Departamento de Mecânica/MecatrônicaDepartamento de Mecânica/MecatrônicaCentro Estadual de Educação Tecnológica Paula

Souza – ETEC JORGE STREETAULA-04

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

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

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

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

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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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

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.

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.

TECNOLOGIA MECÂNICA

TRATAMENTO PARA FERROS FUNDIDOS

MALEÁVEIS

• Dependendo do ciclo térmico o ferro fundido maleável pode ser obtido por:

maleável pode ser obtido por:

�Por descarbonetação;

�Por grafitização.

• Material não é soldável.

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APLICAÇÕES DOS FERRO FUNDIDOS MALEÁVEIS

• Indústria Mecânica;

• Material de construção;

• Veículos;

Tratores.

• 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.

• 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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PROPRIEDADES DOS FERROS FUNDIDOS

NODULARES

• Boa ductilidade;

• Alta resistência à tração;

• Boa fundibilidade;

• Elevado limite de escoamento;

• É de custo mais elevado que o ferro fundido cinzento.

TECNOLOGIA MECÂNICA

ESTRUTURA TÍPICA DOS FERROS FUNDIDOS

NODULARES

• Carbono livre na forma esferoidal, devido ao tratamento feito no estado líquido, com

tratamento feito no estado líquido, com inoculação com briquetes da liga Fe-Mg-Si (+ comum).

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.

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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• 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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• 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.

TECNOLOGIA MECÂNICA

• 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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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

• 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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�Processos utilizados:

�Laminação;

�Extrusão;

�Forjagem;�Forjagem;

�Fundição;

�metalurgia do pó.

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� 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

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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�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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4.3.1.1) Ligas de Cobre

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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?