SMM 0342 - INTRODUÇÃO AO

ENSAIO MECÂNICO DOS

MATERIAIS

Prof. Dr. José Benedito Marcomini

Prof. Dr. José Benedito Marcomini

PROPRIEDADES

MECÂNICAS

Prof. Dr. José Benedito Marcomini

PROPRIEDADES MECÂNICAS:

•DUREZA;

•RESISTÊNCIA MECÂNICA;

•RIGIDEZ OU MÓDULO DE ELASTICIDADE;

•DUTILIDADE;

•TENACIDADE;

•TENACIDADE À FRATURA;

•TENACIDADE AO IMPACTO;

•RESISTÊNCIA À FADIGA;

•RESISTÊNCIA MECÂNICA EM ALTA TEMPERATURA

(FLUÊNCIA).

Prof. Dr. José Benedito Marcomini

PROPRIEDADES FÍSICAS:

•DENSIDADE;

•PROPRIEDADES ÓPTICAS;

•PROPRIEDADES ELÉTRICAS;

•PROPRIEDADES TÉRMICAS;

•ESTABILIDADE DIMENSIONAL;

•PONTO DE FUSÃO;

•VISCOSIDADE;

Prof. Dr. José Benedito Marcomini

PROPRIEDADES MECÂNICAS SÃO INFLUENCIADAS

PELO PROCESSAMENTO: CONFORMAÇÃO MECÂNICA

(DEFORMAÇÃO PLÁSTICA)

PROCESSO DE FABRICAÇÃO DO AÇO

(ri.gerdau.c

om)

Minério de Ferro

ALTO-FORNO

SOLEIRA DO ALTO-FORNO

COMPOSIÇÃO QUÍMICA DO FERRO GUSA:

CARBONO: 3,5 - 4,5%

SILÍCIO: 0,3 - 2,0%

ENXÔFRE: 0,01 - 0,1%

FÓSFORO: 0,05 -2 %

MANGANÊS: 0,5 - 2%

SAÍDA DO FERRO

GUSA DO ALTO

FORNO PARA O

CARRO TORPEDO.

(COLPAERT)

FABRICAÇÃO DO AÇO

Conversão do gusa

DESCARREGAMENTO DO GUSA PARA OS CONVERSORES

FABRICAÇÃO DO AÇO

Conversão do gusa

ACIARIA

ELÉTRICA FABRICAÇÃO DO AÇO

FORNO - PANELA

FORNO - PANELA

DESGASEIFICAÇÃO

Principal objetivo é eliminar os gases dissolvidos no aço líquido, especialmente o

hidrogênio

(www.manutencaoesuprimentos.com.br)

(www.edef.net)

(www.kaptandemir.com.tr)

REFINO SECUNDÁRIO - FEIXE DE ELÉTRONS

REFINO UTILIZADO TANTO

PARA AÇOS COMO PARA

METAIS REFRATÁIOS COMO

O TÂNTALO E O NIÓBIO

NIÓBIO

Prof. Dr. José Benedito Marcomini

• O Brasil possui a maior reserva de nióbio do mundo, com 98% da

produção mundial, seguido pelo Canadá e Austrália;

• O minério mais importante deste metal é o pirocloro;

• As reservas brasileiras apresentam teor médio de 0,73% de Nb2O5;

PROF.DR. DALTRO GARCIA PINATTI

• Primeiro bolsista FAPESP- orientador: Prof. Dr. Sergio Mascarenhas de

Oliveira ;

• Estudou “Efeito Costa Ribeiro”: PINATTI, D. G.; MASCARENHAS, S.,

CORRENTES ELÉTRICAS PRODUZIDAS DURANTE A SOLIDIFICAÇÃO

DA ÁGUA. Journal of Applied Physics , v. 38, p. 2648, 1967;

• Primeiro doutor em Engenharia de Materiais do Brasil, formado na

Universidade do Rice, Texas, EUA, dentro do Programa de Materiais da

NASA. Contribuiu com a ideia para a blindagem térmica da Apollo 11 na

reentrada;

“The base of the CM consisted of a heat shield made of brazed

stainless steel honeycomb filled with a phenolic epoxy resin...”

PROF.DR.PINATTI E PROFA.DRA. ROSA CONTE- FEIXE DE ELÉTRONS-

COMISSIONAMENTO-ALEMANHA-1980

Rota tradicional

purificação química do óxido do metal de interesse (99,9xxx % de pureza)

• redução do óxido com sódio metal sob a forma de pó (puro porque óxido já

era puro)

• fusão do pó do metal por feixe de elétrons metal consolidado na forma de

lingotes

• conformação mecânica barras, fios e outros

Rota desenvolvida por Pinatti

• Abandonar a purificação química do óxido do metal de interesse;

• Fazer uma redução com alumínio de um óxido de grau técnico (química

sumária);

• Obter um metal bruto, cujas impurezas principais eram o alumínio e os

intersticiais (O, N, H,C, Si), transferindo para o forno de feixe de elétrons a

função de fundir e purificar o metal;

•Aprisionar as impurezas evaporadas do metal em painéis de Cu

refrigerados a água, dentro da câmara de fusão.

REFINO SECUNDÁRIO – Dr. Pinatti

FORNO DE FEIXE DE ELÉTRONS

ANTES E DEPOIS DA

TECNOLOGIA DESENVOLVIDA

PELO DR. PINATTI

Forjamento

Laminação

Trefilação

Embutimento

Profundo Estiramento

Matriz

Cisalhamento

ExtrusãoExtrusão

PRINCÍPAIS TIPOS DE CONFORMAÇÃO

Grãos

originais

Grãos

deformados

e alongados

LAMINAÇÃO A FRIO

LAMINAÇÃO A FRIO

Laminação a Frio

LAMINAÇÃO - PRODUTOS

LAMINADOR SEQÜENCIAL DE PERFIS

ARRANJOS TÍPICOS DE ROLOS PARA LAMINADORES

LAMINADOR UNIVERSAL

MECÂNICA DA LAMINAÇÃO A QUENTE

RECRISTALIZAÇÃO

DINÂMICA

LAMINAÇÃO

Laminação a Quente

EXTRUSÃO

EXTRUSÃO

Como o tubo de creme dental, o metal não é líquido, mas se torna um sólido maleável no momento da extrusão, e assim ele pode assumir a forma desejada como se mudássemos o formato do bico do tubo de creme dental.

EXTRUSORA

EXTRUSÃO – PRODUTOS E PERFIS

EXTRUSÃO – PRODUTOS E PERFIS

FORJAMENTO (Quente ou Frio)

MATRIZ ABERTA MATRIZ FECHADA S/

REBARBAS

FORJAMENTO

MATRIZ FECHADA C/ REBARBA

FORJAMENTO - PRODUTOS

FORJAMENTO

FORJAMENTO EM MATRIZ

ABERTA E MATRIZ FECHADA.

Open Die Forging

Forjamento a Quente

(Matriz Aberta)

Forjamento a Quente

(Matriz Fechada)

MANGA DE EIXO

TREFILAÇÃO

MECÂNICA DA TREFILAÇÃO

Bancada de Trefilação

TREFILAÇÃO - PRODUTOS

Perfis trefilados

ESTIRAMENTO POR TRAÇÃO

(STRETCHING)

Usado na

fabricação de

revestimentos

O ESTIRAMENTO É UTILIZADO NA FABRICAÇÃO DE ESTRUTURAS OU REVESTIMENTOS.

Calandrados – São revestimentos com curvatura cilindrica:virolas para reatores petroquímicos.

ESTIRAMENTO

Estiramento - Produtos

Revestimentos do teto do EMB170

Winglet

Estiramento - Produtos

Revestimentos Estirados – Dianteira do ERJ 145

Revestimentos Calandrados – Central II

Repuxamento (SPINNING )

REPUXAMENTO- EXEMPLOS

Repuxamento (SPINNING )

DEFORMAÇÃO À FRIO

Aumenta a dureza e a resistência dos materiais, mas a

ductilidade diminui (menor tenacidade);

Permite a obtenção de dimensões dentro de tolerâncias

estreitas;

Produz melhor acabamento superficial.

ENCRUAMENTO OU ENDURECIMENTO

PELA DEFORMAÇÃO À FRIO

É o fenômeno no qual um material endurece devido à deformação plástica (realizado pelo trabalho à frio);

Esse endurecimento dá-se devido ao aumento de discordâncias e imperfeições promovidas pela deformação, que impedem o escorregamento dos planos atômicos;

A medida que se aumenta o encruamento maior é a força necessária para produzir uma maior deformação;

O encruamento pode ser removido por tratamento térmico (recristalização) onde diminui a densidade discordâncias.

Estrutura do grão

deformado por

trabalho a frio de

um aço baixo

carbono.

trabalho a frio:

(a)10%

(b) 30%

(c) 60% and

(d) 90% (250).

ENCRUAMENTO

VARIAÇÃO DAS PROPRIEDADES

MECÂNICAS EM FUNÇÃO DO

ENCRUAMENTO

O encruamento

aumenta a resistência

mecânica a tração;

O encruamento aumenta o limite de escoamento;

O encruamento diminui a ductilidade

Original

43 kpsi

6% red.

49 kpsi

11% red.

54 kpsi

21% red.

62 kpsi

29% red.

69 kpsi

37% red.

76 kpsi

50% red.

86 kpsi

60% red.

94 kpsi

69% red.

99 kpsi

Efeito do encruamento (%redução a frio) sobre a Resistência à Tração

©2003 Brooks/Cole, a division of Thomson Learning, Inc. Thomson Learning™ is a

trademark used herein under license.

ANISOTROPIA

O alinhamento

dos grãos e o

alongamento das

inclusões causam

um

direcionamento

destas.

©2003 B

roo

ks/

Co

le, a

div

isio

n o

f T

ho

mso

n L

earn

ing,

Inc.

T

ho

mso

n L

earn

ing™

is

a tr

adem

ark u

sed h

erei

n

under

lic

ense

.

Comportamento anisotrópico

de uma chapa de Al-Li usado

em aplicações aeroespaciais.

Observe as variações em

resistência em função das

orientações dos grãos.

ANISOTROPIA

Prof. Dr. José Benedito Marcomini

FIM