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ELEMENTOS ORGÂNICOS DE MÁQUINAS I

AT-096

Universidade Federal do Paraná

Curso de Engenharia Industrial Madeireira

Dr. Alan Sulato de Andrade

alansulato@ufpr.br

MATERIAIS

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MATERIAIS

INTRODUÇÃO:

Sempre que há a necessidade da construção de

componentes específicos ou máquinas complexas

sempre será necessário a utilização dos materiais.

Projeto de uma garra para movimentação de toras de madeira

MATERIAIS

INTRODUÇÃO:

O conhecimento aprofundado destes materiais se

assim torna indispensável.

Dentre os principiais materiais utilizados estão:

Não-metálicos,

Metálicos.

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MATERIAIS

MATERIAIS NÃO-METÁLICOS:

Sua utilização vem aumentando muito nos últimos

anos. As principais vantagens buscadas são, baixo

peso, resistência a corrosão, resistência a alta

temperatura, resistência dielétrica e relativa

facilidade de fabricação.

MATERIAIS

MATERIAIS NÃO-METÁLICOS:

O custo pode variar muito comparado aos metais.

Existe basicamente três categorias gerais de

materiais não-metálicos de interesse geral:

Polímeros,

Cerâmicas,

Compósitos.

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MATERIAIS

MATERIAIS NÃO-METÁLICOS:

POLÍMEROS

A palavra polímero significa “muitas partes”. Os

polímeros são moléculas orgânicas de cadeias muito

longas baseadas em moléculas de carbono.

Podendo ser naturais ou artificiais (sintetizados).

MATERIAIS

MATERIAIS NÃO-METÁLICOS:

POLÍMEROS

Exemplo da distribuição das cadeias que formam um polímero

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MATERIAIS

MATERIAIS NÃO-METÁLICOS:

POLÍMEROS

NATURAIS

São os polímeros encontrados na natureza, não

havendo a intervenção do homem na sua síntese.

MATERIAIS

MATERIAIS NÃO-METÁLICOS:

POLÍMEROS

NATURAIS

Madeira, material orgânico composto basicamente por celulose e lignina,

ambos polímeros naturais.

Lignina

Celulose

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MATERIAIS

MATERIAIS NÃO-METÁLICOS:

POLÍMEROS

NATURAIS

Outros polímeros naturais:

Cera,

Borracha natural,

Proteínas.

MATERIAIS

MATERIAIS NÃO-METÁLICOS:

POLÍMEROS

ARTIFICIAIS

Grande parte dos polímeros utilizados hoje nos

projetos são sintetizados pelo homem. Suas

propriedades podem ser feitas sob medida em uma

larga faixa por copolimerização com outros compostos

ou pela formação de ligas com dois ou mais

polímeros.

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MATERIAIS

MATERIAIS NÃO-METÁLICOS:

POLÍMEROS

ARTIFICIAIS

Produção de Polietileno a partir do petróleo

MATERIAIS

MATERIAIS NÃO-METÁLICOS:

POLÍMEROS

ARTIFICIAIS

Teflon - politetrafluoroetileno

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MATERIAIS

MATERIAIS NÃO-METÁLICOS:

POLÍMEROS

Os polímeros podem ser classificados em duas

classes:

Termoplásticos,

Termofixos (ou Termorígidos).

MATERIAIS

MATERIAIS NÃO-METÁLICOS:

POLÍMEROS

Termoplásticos

São mais flexíveis e podem ser repetidamente

fundidos e solidificados.

Termofixos (ou Termorígidos).

Devido a ocorrência de ligações cruzadas, são mais

resistentes e mais rígidos.

Outras definições em função da temperatura de fusão e decomposição do material .

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MATERIAIS

MATERIAIS NÃO-METÁLICOS:

POLÍMEROS

Termoplásticos

Ex.: Celulósicos, etilênicos, poliamidas, poliacetados,

policarbonatos,

Termofixos (ou Termorígidos).

Ex.: Aminas, elastômeros, epóxis, fenólicos,

poliésteres, silicones, uretanos.

MATERIAIS

MATERIAIS NÃO-METÁLICOS:

CERÂMICAS

Estes materiais estão cada vez mais sendo utilizados

na área de engenharia. As cerâmicas de engenharia

são tipicamente, compostas de elementos metálicos

e não metálicos. Podem ser óxidos simples de um

metal, misturas de óxidos metálicos, carbetos,

boretos, nitretos entre outros.

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MATERIAIS

MATERIAIS NÃO-METÁLICOS:

CERÂMICAS

As principais propriedades destes materiais são: alta

resistência à compressão, dureza elevada,

resistência química e à altas temperaturas entre

outras. Normalmente são formados por compactação

de pó e então queimados, ou sintetizados para

formar ligações.

MATERIAIS

MATERIAIS NÃO-METÁLICOS:

CERÂMICAS

Uma das etapas de produção da cerâmica e sua utilização

em um dispositivo para secagem de folhas de papel

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MATERIAIS

MATERIAIS NÃO-METÁLICOS:

COMPÓSITOS

São materiais normalmente feitos pelo homem,

consiste na combinação de algum material resistente

e fibroso como fibras de vidro, carbono, ou boro

coladas entre si em uma matriz de resina como epóxi

ou poliéster. Existe um composto natural muito

importante: A madeira!

MATERIAIS

MATERIAIS NÃO-METÁLICOS:

COMPÓSITOS

Podem apresentar diversas características em

função de sua composição. Entre as principais

características as que mais se destacam são a

resistência e o peso reduzido.

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MATERIAIS

MATERIAIS NÃO-METÁLICOS:

COMPÓSITOS

Exemplo de utilizações de composto de fibra de carbono e fibra de vidro

MATERIAIS

MATERIAIS METÁLICOS:

Os metais constituem o mais importante grupo de

materiais de construção devido à variedade de

aplicações. O seu emprego crescente deve-se

principalmente ao contínuo conhecimento que se tem

adquirido de suas propriedades e do seu

comportamento sob diversas condições de serviço.

Somando a estes, destaca-se o aperfeiçoamento das

técnicas de fabricação e do tratamento e o

desenvolvimento de novas ligas metálicas.

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MATERIAIS

MATERIAIS METÁLICOS:

O metal mais empregado hoje é ainda o ferro e suas

ligas, contudo outros metais como o alumínio, cobre,

chumbo, zinco, estanho, níquel e magnésio são

utilizados ou mesmo imprescindíveis em muitas

aplicações. Outros metais como o cromo, tungstênio

(filamentos de lâmpadas), titânio (prótese diversas,

implantes dentários, etc) também merecem

destaque.

MATERIAIS

MATERIAIS METÁLICOS:

Alguns metais se apresentam no estado puro na

natureza, mas a maioria se apresenta combinado

com outros elementos. Esses elementos combinados

constituem os chamados minerais. Esses minerais

podem ser encontrados isolados na superfície da

terra ou em conjunto com outros minerais. Chama-se

"minério" os minerais dos quais se podem extrair os

metais, sendo que quando se apresentam em

quantidades que permitem serem explorados

economicamente formam as chamados "depósitos"

ou ''jazidas".

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MATERIAIS

MATERIAIS

METÁLICOS:

Forma pura e combinada dos minerais, sendo estes encontrados em jazidas

MATERIAIS

MATERIAIS METÁLICOS:

Processamento do minério visando a conversão do metal puro ou liga

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MATERIAIS

MATERIAIS METÁLICOS:

Formas comerciais de materiais metálicos

MATERIAIS

MATERIAIS METÁLICOS:

Uma definição simples para metal é a que considera

esse elemento "uma substância química elementar

com boa condutibilidade térmica e dielétrica,

podendo ser opaca, lustrosa (refletora de luz)

quando devidamente polida". Os metais também se

caracterizam por apresentarem certo grau de

ductibilidade e plasticidade e de serem mais pesados

que outras substâncias elementares.

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MATERIAIS

MATERIAIS METÁLICOS:

Do ponto de vista prático, as propriedades que tem

maior importância na engenharia são as mecânicas,

aquelas que estão relacionadas com a resistência

que os materiais oferecem quando são solicitados

por tração, compressão, torção, choque entre outras.

Estas características são levadas em conta quando

se projetada qualquer tipo de estrutura.

MATERIAIS

MATERIAIS METÁLICOS:

O tipo de material metálico a ser utilizado na

fabricação de um determinado produto vai depender

de diversos condicionantes do projeto. Entre estes

pode-se destacar: a função do produto ou de uma

parte componente deste produto, as propriedades e

características do metal para que suportem os

esforços e condições de uso do produto, os fatores

de ordem econômica de forma a se tornar viável a

fabricação deste produto com o metal que esta

sendo especificado, entre outros.

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MATERIAIS

MATERIAIS METÁLICOS:

De forma geral, os metais podem ser classificados

em:

Ferrosos e

Não-ferrosos.

MATERIAIS

MATERIAIS METÁLICOS:

METAIS FERROSOS

Basicamente são os Aços e Ferros fundidos. Os

metais ferrosos em sua maioria são ligas de Ferro e

Carbono. Aços se caracterizam por possuir uma

porcentagem de Carbono em suas ligas entre

0,008% e 2%. Os Ferros Fundidos possuem uma

porcentagem de Carbono superior à 2%.

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MATERIAIS

MATERIAIS METÁLICOS:

METAIS FERROSOS

Partes construídas com metais ferrosos

MATERIAIS

MATERIAIS METÁLICOS:

METAIS NÃO-FERROSOS

São metais que possuem em sua composição

apenas átomos de Alumínio, Cobre, Zinco, Estanho,

Níquel, Magnésio, entre outros. Existe a

possibilidade de produzir ligas destes materiais.

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MATERIAIS

MATERIAIS METÁLICOS:

METAIS NÃO-FERROSOS

Exemplos de utilização de alumínio, cobre e uma liga de magnésio

na produção de elementos e máquinas

MATERIAIS

Paralelamente aos materiais tradicionais, apareceram

os novos materiais: compostos complexos, seguidos

pelos nanomateriais (estruturas artificiais em escala

molecular)

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MATERIAIS

MATERIAIS: Desafio 4: Pesquisar novos materiais utilizados em projetos.

Propor o tipo de material a ser utilizado nas seguintes situações:

Estrutura residencial ou industrial, buscando priorizar o conforto térmico e acústico.

Ferramentas ou partes componentes de máquinas para industria madeireira.

Peças de motores automotivos,

Partes componentes de uma aeronave,