Eleani Maria da Costa –PGETEMA/PUCRS MATERIAIS METÁLICOS E …

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  • Eleani Maria da Costa PGETEMA/PUCRS
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  • MATERIAIS METLICOS E ..
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  • Eleani Maria da Costa PGETEMA/PUCRS...COMPSITOS
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  • Eleani Maria da Costa PGETEMA/PUCRS DVIDAS? www.em.pucrs/~eleani Sala 154
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  • Eleani Maria da Costa PGETEMA/PUCRS INTRODUO As propriedades dos materiais so que definem a capacidade e estrutura de um determinado componente, bem como o processo de fabricao do mesmo
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  • Eleani Maria da Costa PGETEMA/PUCRS Propriedades dos Materiais Composio e Processo de Fabricao Microestrutura ENGENHARIAENGENHARIA
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  • Eleani Maria da Costa PGETEMA/PUCRS O nmero de materiais cresceu muito nas ltimas dcadas e a tendncia de se proliferarem mais num futuro prximo Desenvolvimento e aperfeioamento dos mtodos de extrao de materiais da natureza Modificao de materiais naturais Combinao de materiais conhecidos para a formao de novos materiais
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  • Eleani Maria da Costa PGETEMA/PUCRS POLIMEROS ELASTMEROS VIDROS CERMICOS METAIS COMPSITOS FAMLIAS DE MATERIAIS DE ENGENHARIA
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  • Eleani Maria da Costa PGETEMA/PUCRS EVOLUO DA UTLIZAO DOS MATERIAIS Figura copiada do material do Prof. Arlindo Silva do Instituto Superior Tcnico da Universidade de Portugal
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  • Eleani Maria da Costa PGETEMA/PUCRS Entre 40000 e 80000 diferentes, contando as variantes de tratamento trmico e composio de cada material QUANTOS MATERIAIS DIFERENTES EXISTEM ? COMO ESCOLHER ??
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  • Eleani Maria da Costa PGETEMA/PUCRS Quais os critrios que um engenheiro deve adotar para selecionar um material entre tantos outros? Em primeiro lugar, o engenheiro deve caracterizar quais as condies de operao que ser submetido o referido material e levantar as propriedades requeridas para tal aplicao, saber como esses valores foram determinados e quais as limitaes e restries quanto ao uso dos mesmos.
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  • Eleani Maria da Costa PGETEMA/PUCRS Quais os critrios que um engenheiro deve adotar para selecionar um material entre tantos outros? A segunda considerao na escolha do material refere-se ao levantamento sobre o tipo de degradao que o material sofrer em servio. Por exemplo, elevadas temperaturas e ambientes corrosivos diminuem consideravelmente a resistncia mecnica.
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  • Eleani Maria da Costa PGETEMA/PUCRS Quais os critrios que um engenheiro deve adotar para selecionar um material entre tantos outros? Finalmente, a considerao talvez mais convincente provavelmente a econmica: Qual o custo do produto acabado??? Um material pode reunir um conjunto ideal de propriedades, porm com custo elevadssimo. FILOSOFIA DO COMPROMISSO
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  • Eleani Maria da Costa PGETEMA/PUCRS Quais os critrios que um engenheiro deve adotar para selecionar um material entre tantos outros? Em raras ocasies um material rene uma combinao ideal de propriedades, ou seja, muitas vezes necessrio reduzir uma em benefcio da outra. Um exemplo clssico so resistncia e ductilidade, geralmente um material de alta resistncia apresenta ductilidade limitada. Este tipo de circunstncia exige que se estabelea um compromisso razovel entre duas ou mais propriedades.
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  • Eleani Maria da Costa PGETEMA/PUCRS SELEO DOS MATERIAIS Envolve principalmente: - Eng. Projetista - Eng. Materiais e/ou processo - Eng. Marketing
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  • Eleani Maria da Costa PGETEMA/PUCRS SELEO DOS MATERIAIS POR NDICE DE MRITO Ex. Resistncia: Material Ao-ligaTi Al PRFC (alta resist.) (AA7074) Resist. (MPa) 1000800500700 trao PRFC= Polmero reforado com fibra de carbono
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  • Eleani Maria da Costa PGETEMA/PUCRS SELEO DOS MATERIAIS POR NDICE DE MRITO Ex. Resistncia/peso: Material Ao-ligaTi Al PRFC (alta resist.) (AA7074) 133 170185390
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  • Eleani Maria da Costa PGETEMA/PUCRS SELEO DOS MATERIAIS POR NDICE DE MRITO Ex. Custo p/Kg/US$: Material Ao-ligaTi Al PRFC (alta resist.) (AA7074) 0,75 15 320
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  • Eleani Maria da Costa PGETEMA/PUCRS RESISTNCIA VERSUS DENSIDADE
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  • Eleani Maria da Costa PGETEMA/PUCRS ALGUNS FATORES IMPORTANTES A CONSIDERAR Propriedades do material Consideraes de forma, dimenses e peso Custo do material (disponibilidade) Facilidade de fabricao Escala de produo Durabilidade Viabilidade de reciclagem
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  • Eleani Maria da Costa PGETEMA/PUCRS INDSTRIA DE PONTAPRODUO EM MASSA TIPOS DE INDSTRIA - INFLUNCIA DOS MATERIAIS SELEO CUIDADOSA (FATOR CUSTO SECUNDRIO) SELEO CUIDADOSA (FATOR CUSTO PRIMORDIAL) Grande exigncia tecnolgica Utilizao dos mate- riais nos limites Produtos no diferenciados Utilizao de materiais abaixo dos limites FONTE: material do Prof. Arlindo Silva da Universidade de Portugal
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  • Eleani Maria da Costa PGETEMA/PUCRS Causas de falhas em geral Seleo incorreta de materiais38% Defeitos de fabricao15% Tratamento trmico incorreto15% Falha de projeto11% Condies imprevistas de operao 8% Controle inadequado condies de trab. 6% Prob. De inspeo e CQ3% Troca equivocada de materiais2%
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  • Eleani Maria da Costa PGETEMA/PUCRS Causas de falhas em plantas industriais Corroso29% Fadiga25% Fratura frgil16% Sobrecarga11% Corroso em alta temperatura 7% Corroso sob tenso 6% Fluncia3% Desgaste2%
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  • Eleani Maria da Costa PGETEMA/PUCRS Causas de falhas em componentes aeronuticos Fadiga61% Sobrecarga19% Corroso sob tenso 8% Desgaste7% Corroso3% Oxidao em alta temperatura2%
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  • Eleani Maria da Costa PGETEMA/PUCRS ALGUMAS CONSIDERAES SOBRE A NECESSIDADE DE MATERIAIS MODERNOS Materias que apresentem: - Alto desempenho - Baixo peso e alta resistncia - Resistncia altas temperaturas - Desenvolvimento de materiais que sejam menos danosos ao meio ambiente e mais fceis de serem reciclados ou regenerados
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  • Eleani Maria da Costa PGETEMA/PUCRS OS METAIS NA TABELA PERIDICA
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  • Eleani Maria da Costa PGETEMA/PUCRS Materiais metlicos so geralmente uma combinao de elementos metlicos. Os eltrons no esto ligados a nenhum tomo em particular e por isso so bons condutores de calor e eletricidade No so transparentes luz visvel Tm aparncia lustrosa quando polidos Geralmente so resistentes e deformveis So muito utilizados para aplicaes estruturais METAIS
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  • Eleani Maria da Costa PGETEMA/PUCRS Fonte: Prof. Sidnei Paciornik do Departamento de Cincia dos Materiais e Metalurgia da PUC-Rio
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  • Eleani Maria da Costa PGETEMA/PUCRS LIGAS NO FERROSAS NO FERROSOS Ligas leves Ligas AlLigas Mg Ligas BeLigas Ti Ligas Cu Bronzes Cu-Ni Lates Ligas para altas temper. Ligas baixo ponto de fuso Ligas Refractrias Ni Pb, Sn, ZnMo, Ta, W, Nb
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  • Eleani Maria da Costa PGETEMA/PUCRS COMPSITOS Materiais compsitos so constitudos de mais de um tipo de material insolveis entre si. Os compsitos so desenhados para apresentarem a combinao das melhores caractersticas de cada material constituinte Muitos dos recentes desenvolvimento em materiais envolvem materiais compsitos Um exemplo classico o compsito de matriz polimrica com fibra de vidro. O material compsito apresenta a resistncia da fibra de vidro associado a flexibilidade do polmero
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  • Eleani Maria da Costa PGETEMA/PUCRS