materias para construcao mecanica.pdf

MMAATTEERRIIAAIISS PPAARRAACCOONNSSTTRRUUÇÇÃÃOO

MMEECCÂÂNNIICCAA

CENTRO DE FORMAÇÃO PROFISSIONAL ANIELO GRECO

DIVINÓPOLIS

2004

PPrreessiiddeennttee ddaa FFIIEEMMGGRobson Braga de Andrade

Gestor do SENAI

Petrônio Machado Zica

Diretor Regional do SENAI e

Superintendente de Conhecimento e Tecnologia

Alexandre Magno Leão dos Santos

Gerente de Educação e Tecnologia

Edmar Fernando de Alcântara

Elaboração

Equipe Técnica SENAI

Unidade Operacional

CFP - ANG

Sumário

PRESIDENTE DA FIEMG....................................................................................................................2

APRESENTAÇÃO..............................................................................................................................6

1. MATERIAIS PARA CONSTRUÇÃO MECÂNICA..........................................................................7

1.1. INTRODUÇÃO. ...........................................................................................................................7

2. PROPRIEDADES DOS MATERIAIS..............................................................................................8

2.1. PROPRIEDADES FÍSICAS. ..........................................................................................................10

2.2. PROPRIEDADES QUÍMICAS. .......................................................................................................11

2.3. PROPRIEDADES MECÂNICAS. ....................................................................................................12

3. SIDERURGIA: CONCEITOS........................................................................................................14

3.1. PRODUTOS SIDERÚRGICOS. ......................................................................................................15

3.2. AÇOS E FERROS FUNDIDOS.......................................................................................................15

3.3. FERRO PUDLADO (OU FERRO DE LUPA). .....................................................................................16

3.4. FERRO DE PACOTE. ..................................................................................................................17

3.5. FERRO ESPONJA. .....................................................................................................................17

3.6. FERRO ELETROLÍTICO...............................................................................................................17

3.7. FERRO LIGA. ............................................................................................................................18

4. PRODUTOS SIDERÚRGICOS SEMI-ACABADOS.....................................................................18

4.1. VERGALHÃO EM BARRA CA-25. ................................................................................................18

4.2. VERGALHÃO EM BARRA CA-50. ................................................................................................19

4.3. BARRA CHATA. .........................................................................................................................19

4.4. BARRA REDONDA. ....................................................................................................................19

4.5. BARRA QUADRADA. ..................................................................................................................20

4.6. PERFIL L DE ABAS IGUAIS. ........................................................................................................20

4.7. PERFIL U. ................................................................................................................................21

4.8. PERFIL I...................................................................................................................................21

4.9. VERGALHÕES EM ROLOS CA-50. ..............................................................................................21

4.10. VERGALHÕES EM ROLOS CA-60. ............................................................................................22

4.11. FIO-MÁQUINA DE AÇO COMUM E DE AÇO ESPECIAL, LIGADO OU NÃO. .........................................22

5. OBTENÇÃO DO MINÉRIO DE FERRO. ......................................................................................22

5.1. PROCESSO SIDERÚRGICO: DO ALTO FORNO À PEÇA ACABADA.....................................................23

6. PROCESSOS DE FABRICAÇÃO. ...............................................................................................25

6.1. FUNDIÇÃO. ..............................................................................................................................26

6.2. DESENHO DAS PEÇAS A SEREM FUNDIDAS. ................................................................................27

6.3. TRINCAS DECORRENTES DE CONTRAÇÃO...................................................................................29

6.4. CONCENTRAÇÃO DE IMPUREZAS. ..............................................................................................31

6.5. DESPRENDIMENTO DE GASES....................................................................................................31

6.6. CONICIDADE OU ÂNGULO DE SAÍDA DO MODELO. ........................................................................31

6.7. SOBREMETAL...........................................................................................................................32

6.8. RESISTÊNCIA. ..........................................................................................................................33

6.9. ADEQUADA LOCALIZAÇÃO DOS MACHOS.....................................................................................33

6.10. COLOCAÇÃO DE CANAIS DE VAZAMENTO..................................................................................34

7. MOLDAGEM EM AREIA SECA. ..................................................................................................35

8. MOLDAGEM EM AREIA PRETA.................................................................................................35

9. PROCESSO CO2. ........................................................................................................................35

10. FUNDIÇÃO SOB PRESSÃO......................................................................................................37

11. FUNDIÇÃO POR CENTRIFUGAÇÃO........................................................................................38

12. FUNDIÇÃO DE PRECISÃO. ......................................................................................................39

13. FORJAMENTO. ..........................................................................................................................41

13.1. PROCESSO DE FORJAMENTO..................................................................................................43

13.2. OUTROS PROCESSOS DE FORJAMENTO. ..................................................................................47

14. MATERIAIS METÁLICOS FERROSOS.....................................................................................50

14.1. AÇO: CARACTERÍSTICAS E CLASSIFICAÇÃO. .............................................................................50

14.2. INFLUÊNCIA DO CARBONO NAS CARACTERÍSTICAS DO AÇO. .......................................................51

14.3. CLASSIFICAÇÃO DOS AÇOS. ....................................................................................................51

14.4. AÇOS ESPECIAIS OU AÇOS-LIGA. .............................................................................................53

15. FERRO FUNDIDO. .....................................................................................................................56

16. MATERIAIS METÁLICOS NÃO FERROSOS............................................................................59

16.1. COBRE. .................................................................................................................................59

16.2. BRONZE. ...............................................................................................................................61

16.3. LATÃO. .................................................................................................................................63

16.4. NORMALIZAÇÃO E PRODUTOS PARA COMERCIALIZAÇÃO............................................................63

16.5. METAL ANTI-FRICÇÃO. ............................................................................................................65

17. NORMAS UTILIZADAS NA CLASSIFICAÇÃO DOS AÇOS. ...................................................65

17.1. CLASSIFICAÇÃO SEGUNDO A NORMA ABNT. ............................................................................66

17.2. CLASSIFICAÇÃO SEGUNDO A NORMA AISI. ...............................................................................67

17.3. CLASSIFICAÇÃO SEGUNDO A NORMA DIN. ...............................................................................69

17.4. CLASSIFICAÇÃO DOS FERROS FUNDIDOS SEGUNDO NORMA DIN 17006. ...................................69

18. TRATAMENTOS TÉRMICOS. ...................................................................................................71

18.1. INTRODUÇÃO. ........................................................................................................................71

18.2. FATORES DE INFLUÊNCIA NOS TRATAMENTOS TÉRMICOS. .........................................................72

18.3. AQUECIMENTO. ......................................................................................................................72

18.4. TEMPERATURA DE AQUECIMENTO. ..........................................................................................72

18.5. TEMPO DE PERMANÊNCIA À TEMPERATURA. .............................................................................73

18.6. RESFRIAMENTO. ....................................................................................................................73

18.7. OPERAÇÕES DE TRATAMENTO TÉRMICO. .................................................................................73

18.8. RECOZIMENTO. ......................................................................................................................73

18.9. NORMALIZAÇÃO. ....................................................................................................................74

18.10. TÊMPERA.............................................................................................................................74

18.11. REVENIMENTO. ....................................................................................................................74

18.12. TRATAMENTOS ISOTÉRMICOS................................................................................................75

18.13. ENDURECIMENTO POR PRECIPITAÇÃO. ..................................................................................75

18.14. TRATAMENTOS TERMOQUÍMICOS...........................................................................................75

18.15. PRÁTICA DOS TRATAMENTOS TÉRMICOS. ...............................................................................76

19. O PLÁSTICO. .............................................................................................................................77

19.1. CLASSIFICAÇÃO DOS PLÁSTICOS. ............................................................................................82

19.2. PROPRIEDADES DOS PLÁSTICOS. ............................................................................................82

20. BORRACHA. ..............................................................................................................................83

CADERNO DE EXERCÍCIOS...........................................................................................................85

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ................................................................................................93

Materiais para Construção Mecânica____________________________________________________________

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Curso Técnico em Mecânica Industrial

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Apresentação

“Muda a forma de trabalhar, agir, sentir, pensar na chamada sociedade doconhecimento.“

Peter Drucker

O ingresso na sociedade da informação exige mudanças profundas em todos osperfis profissionais, especialmente naqueles diretamente envolvidos na produção,coleta, disseminação e uso da informação.

O SENAI, maior rede privada de educação profissional do país, sabe disto, e,consciente do seu papel formativo , educa o trabalhador sob a égide do conceitoda competência: ”formar o profissional com responsabilidade no processoprodutivo, com iniciativa na resolução de problemas, com conhecimentos técnicosaprofundados, flexibilidade e criatividade, empreendedorismo e consciência danecessidade de educação continuada.”

Vivemos numa sociedade da informação. O conhecimento , na sua áreatecnológica, amplia-se e se multiplica a cada dia. Uma constante atualização sefaz necessária. Para o SENAI, cuidar do seu acervo bibliográfico, da sua infovia,da conexão de suas escolas à rede mundial de informações – internet- é tãoimportante quanto zelar pela produção de material didático.

Isto porque, nos embates diários, instrutores e alunos , nas diversas oficinas elaboratórios do SENAI, fazem com que as informações, contidas nos materiaisdidáticos, tomem sentido e se concretizem em múltiplos conhecimentos.

O SENAI deseja , por meio dos diversos materiais didáticos, aguçar a suacuriosidade, responder às suas demandas de informações e construir links entreos diversos conhecimentos, tão importantes para sua formação continuada !

Gerência de Educação e Tecnologia


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11.. MMaatteerriiaaiiss ppaarraa ccoonnssttrruuççããoo MMeeccâânniiccaa..

11..11.. IInnttrroodduuççããoo..

Os materiais estão totalmente a nossa volta. Estão engajados em nossacultura e presentes em nossa mais ampla existência. Eles têm estado tãointimamente relacionados com a emergência e ascensão do homem, queacabaram por dar nome às idades das civilizações, como a era da Pedra, a era doBronze e a era do Ferro. Ocorrendo naturalmente ou elaborados artificialmentepelo homem, os materiais podem ser considerados parte integrante de nossasvidas a ponto de serem freqüentemente classificados segundo sua classe deorigem ou de destino: alimento, espaço vital, energia, informação e outrosrecursos fundamentais para a humanidade. Os materiais são, sem sombra dedúvida, a substância de trabalho de nossa sociedade. Desempenham uma funçãocrucial não somente em nosso desenvolvimento natural, mas também no bemestar e na segurança das nações.

Mas o que são materiais? Como os entendemos, manipulamos e usamos?Materiais são uma das partes da matéria do universo. De forma mais específica,são as substâncias cujas propriedades as tornam utilizáveis na fabricação deestruturas, de máquinas, de dispositivos e de produtos consumíveis. Nelas,podemos incluir os metais, os produtos cerâmicos, os semicondutores, ossupercondutores, os polímeros (plásticos), vidros, fibras, madeira, areia e váriosoutros conjugados. Sua produção e seu processamento, visando à obtenção deprodutos acabados, absorvem alta porcentagem dos empregos e contribuem emgrande parcela para o produto nacional bruto.

O cuidado obrigatório com a proteção do corpo humano acabou por incluiros alimentos, as drogas, a biomassa, os fertilizantes e outros elementos na classeuniversal dos materiais, embora ainda existam muitas descobertas a serem feitasa seu respeito. Por razões similares, os combustíveis fósseis, a água e o ar,também estão incluídos no conceito geral de materiais, e são tratados com maisprofundidade em campos específicos de estudo.

Os materiais podem ser visualizados como que fluindo num vasto ciclo deoportunidades, num sistema global de transformações regenerativas. Materiais noestado bruto são extraídos da terra por mineração, perfuração, escavação oucolheita. Então, são convertidos em produtos de base, como lingotes metálicos,pedra compactada, produtos petroquímicos, madeira serrada, etc. Como materiaisbrutos intermediários, eles podem ser transformados em materiais de engenharia,como um fio condutor, um perfil estrutural de aço, concreto, componentesplásticos, atingindo assim o produto final que necessitamos. Após seudesempenho a serviço do homem, os mesmos materiais (já em forma de sucata),percorrem o caminho de volta a terra, e se economicamente e tecnicamenteviável, são inseridos novamente no ciclo de processamento para uso posterior.

Um aspecto importante revelado pelo ciclo dos materiais é a forte interaçãodestes com a energia e o meio ambiente, mostrando que seus segmentos deprodução devem ser considerados, sem omissão, no planejamento nacional e no


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custo tecnológico. Tais considerações resultam especialmente em críticas diantedo fraco entrosamento entre as áreas de energia e a área de estudo dosmateriais, principalmente no que diz respeito aos novos conceitos de gestão dequalidade e consciência ambiental que são adotados pelos paísesindustrializados. A importância deste entrosamento fica clara no seguinteexemplo: o alumínio primário pode ser produzido a partir de minério bruto ouatravés de sucata reciclada. A opção por esta última possibilidade, implica nogasto de apenas 5% da energia exigida pela primeira, além da menor influênciasobre a terra, visto que não serão gastos recursos com trabalhos de exploração eprospecção. Portanto, o ciclo dos materiais é um sistema que entrelaça recursosnaturais e necessidades particulares.

Também não é surpresa encontrar no desenvolvimento humano umaengenharia e uma ciência dos materiais tomando seus lugares em meio a outroscampos de investigação e de a ampliação do conhecimento científico. É umamissão quase que impossível descobrir novos materiais que conservem a energiae os recursos naturais tão escassos ultimamente. Para fabricar produtosreciclados, como o exemplo citado do alumínio, é necessário aplicar um alto nívelde tecnologia e desenvolvimento, a fim de poder competir em custo e qualidadecom os produtos convencionais.

Existem por certo, uma enorme quantidade de cientistas, engenheiros etécnicos que são especialistas em materiais. Um importante registro estatísticoque prova esta tendência é que, a cada seis horas de trabalho nos setoresrelacionados aos materiais de construção mecânica, pelo menos uma hora éinteiramente dedicada ao estudo de novos meios de aplicação dos materiais (paraquímicos e físicos, obviamente, estas horas de dedicação são bem mais amplas).Assim, a ciência dos materiais constitui um esqueleto no qual diversosprofissionais de várias disciplinas trabalham criativamente para provar osprocessos da natureza, e ao mesmo tempo, avançar seu conhecimento e ampliarnovas fontes de pesquisa.

E você, como técnico mecânico, é parcela contribuinte deste processo.Como? Selecionando e especificando materiais que possuam característicasespecíficas tais como: boa resistência térmica, tenacidade, ductilidade, dureza,etc. Este é o objetivo deste curso, proporcionar conhecimentos técnicos quesirvam de apoio à sua carreira profissional.

Saiba desde já que os materiais podem possuir diversas propriedades queestão diretamente relacionadas com sua estrutura interna de composição. Saberselecionar de maneira adequada e racional tais materiais é uma constanterenovação do conhecimento!

22.. PPrroopprriieeddaaddeess ddooss mmaatteerriiaaiiss..

Você já reparou na variedade de materiais usados na indústria moderna?Pense um pouco: para serem estéticos, baratos, práticos, leves, resistentes eduráveis, os produtos são feitos de substâncias que conseguem atender não só


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as exigências do mercado, mas também as exigências técnicas de uso e dosprocessos de fabricação. E quais materiais são encontrados na indústria? Istodepende do tipo de produto desejado e da maneira pela qual o material seráempregado. Por exemplo, se você quiser fabricar tecidos, terá que utilizaralgodão, lã, seda ou fibras sintéticas. Na fabricação de móveis, você usarámadeira, resinas sintéticas, aço, plástico. Para calçados, você terá que usarcouro, borracha ou nylon. Na indústria mecânica de fabricação de peças eequipamentos você poderá usar o ferro, o aço, o alumínio, o cobre ou o bronze.Todos estes materiais estão agrupados em dois blocos distintos:

Materiais metálicos ferrosos e não ferrosos.

Materiais não metálicos naturais e sintéticos.

Esta divisão entre metálicos e não metálicos está diretamente ligada àconstituição destes materiais. Os materiais metálicos apresentam plasticidade,isto é, podem ser deformados sem se quebrarem e conduzem bem o calor e aeletricidade. Aliás, a condutibilidade tanto térmica quanto elétrica dos metais estáestreitamente relacionada à mobilidade de elétrons dos átomos de suasestruturas. Como exemplo de materiais não metálicos, podemos citar: metálicosferrosos (aço e ferro fundido), metálicos não ferrosos (alumínio, cobre, zinco,magnésio, chumbo, estanho e titânio); não metálicos naturais (madeira, asbesto,couro e borracha) e não metálicos sintéticos (vidro, cerâmica e polímeros).

Como é obviamente impossível para o técnico ou engenheiro ter umconhecimento detalhado dos milhares de materiais disponíveis, tanto quanto semanter completamente informado de novos desenvolvimentos, ele deve pelomenos dispor de uma base firme sobre os princípios que regem as propriedadesde todos materiais.

O princípio de maior valor para os técnicos e engenheiros é que "aspropriedades de um material originam-se da sua estrutura interna". Asestruturas internas dos materiais envolvem não apenas os átomos, mais tambémo modo como estes se associam com seus vizinhos, em cristais, moléculas emicroestruturas. Observando estas estruturas e trabalhando continuamente comdiversas opções de materiais, conseguimos chegar a algumas propriedades taiscomo dureza, fragilidade, resistência, impermeabilidade, elasticidade, etc. Todasestas características de cada material são propriedades específicas, diretamenterelacionadas às ligações químicas presentes. Para facilitar o entendimento, aspropriedades foram reunidas em grupos de acordo com o efeito que elas podemcausar. Assim, podemos ter: propriedades físicas e propriedades químicas.

Observação: cada uma destas propriedades deve ser cuidadosamenteconsiderada na fabricação de qualquer produto. Iremos estudar ambas, com oobjetivo de ajudar o técnico a compreender como os materiais se comportamdurante seus ciclos de aplicação.


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22..11.. PPrroopprriieeddaaddeess ffííssiiccaass..

Este grupo de propriedades determina o comportamento do material emtodas as circunstâncias do processo de fabricação e de utilização. Aspropriedades físicas aparecem quando o material está sujeito a esforços denatureza mecânica. Isto quer dizer que estas propriedades determinam a maiorou menor capacidade que o material tem para transmitir ou resistir a esforçosaplicados. Tais aspectos são necessários não só durante o processo defabricação, mas também durante a utilização dos materiais. Do ponto de vista daindústria mecânica, tais propriedades são consideradas fundamentais para aescolha de um material.

A resistência mecânica permite que o material seja capaz de suportar aação de determinados tipos de esforços, como tração ou compressão. Ela estáligada às forças internas de atração existentes entre as moléculas que compõemo material. A resistência à tração é uma propriedade bastante desejável, porexemplo, nos cabos de aço de um guindaste.

A elasticidade é a capacidade que o material deve ter de se deformar,quando submetido a um esforço, e de voltar à forma original quando o esforçoterminar. Quando falamos em elasticidade, o primeiro material a ser lembrado é aborracha, embora alguns tipos de materiais plásticos também tenham estapropriedade. A elasticidade, por exemplo, deve estar presente em materiais paraa fabricação de molas de uso geral (aços-mola).

Um material também pode ter plasticidade. Isto quer dizer que ao sersubmetido a um esforço, ele é capaz de deformar e manter um determinadoaspecto, e quando o esforço desaparecer, ele deve permanecer deformado. Estapropriedade é importante para os processos de fabricação que exigemconformação mecânica, como por exemplo, a prensagem para a fabricação departes da carroceira de um veículo. Também é encontrada quando laminamos ummaterial, quando fabricamos peças feitas de chapas dobradas de aço, ou quandofabricamos tubos. O que pode variar é o grau de plasticidade de um material paraoutro, que pode ser medido através de uma outra propriedade conhecida comoductilidade.

Ductilidade é uma deformação de caráter plástico (deformação que nãopode ser recuperada, ou seja, é permanente), que ocorre até o ponto antes domaterial não suportar determinado esforço e romper-se. Quando laminado,estampado, forjado ou repuxado, os materiais também apresentam umapropriedade conhecida como maleabilidade, que nada mais é do que aresistência imposta pelos mesmos a estes processos.

A dureza é a resistência do material à penetração, à deformação plásticapermanente e ao desgaste. Em geral, os materiais duros são também frágeis. Afragilidade é a propriedade mecânica relacionada aos materiais de apresentaremresistência a choques ou golpes. Um exemplo que pode ilustrar isto é o vidro.Devido à sua alta dureza, o mesmo não possui boa resistência a pancadas,partindo-se facilmente.


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As propriedades térmicas também podem determinar o comportamentodos materiais quando são submetidos a variações de temperatura. Isto acontecetanto no processamento do material (fabricação), quanto na sua utilização. Avariação térmica é um dado muito importante, por exemplo, se aplicado no usodas ferramentas de corte, pois em velocidades elevadas ocorre o aumento datemperatura, e logicamente, as mesmas devem possuir superfícies que suportemtais oscilações. No caso das propriedades térmicas, podemos citar o ponto defusão.

Ponto de fusão é o ponto no qual o material passa do estado sólido para oestado líquido, tornando-se manipulável por fundição. O ponto de fusão é umapropriedade de grande valor técnico, muito aplicado em utilizações que requeremtrabalhos extremos e trabalhos executados em altas temperaturas.

Outra propriedade é o ponto de ebulição, que é a temperatura na qual omaterial passa do estado líquido para o estado gasoso. O exemplo maisconhecido de ponto de ebulição é o da água, que se transforma em vapor a 100ºC.

Ainda no aspecto térmico, podemos mencionar a dilatação. Estapropriedade faz com que os materiais, em geral, aumentem de tamanho quandoocorre um aumento de temperatura. Por causa desta propriedade, as grandesestruturas de concreto como prédios, pontes e viadutos são construídos compequenos vãos ou folgas entre as lajes, para que elas possam dilatar-se nos diasde muito calor. Em tubulações industriais, é comum encontramos juntassanfonadas (ou juntas de expansão), que permitem que as variações lineares dosconjuntos não interfiram na estrutura de suporte dos mesmos. O espaço existenteentre os trilhos de uma linha férrea também é um bom exemplo de dilataçãotérmica. O acréscimo de temperatura que ocorre nas estruturas mencionadaspode ser entendido assim: se você segurar uma barra de metal através de suaextremidade e aquecer por meio de calor a outra, dentro de um certo período detempo, a barra se tornará tão quente que você não conseguirá mais segurá-la.Isto acontece por causa da condutividade térmica, que é a capacidade que osmateriais possuem de transportar calor através de suas moléculas (condução).

Também temos a resistividade, que é a propriedade que o material possuiem oferecer resistência à passagem da corrente elétrica. Esta propriedade estápresente nos materiais que são maus condutores de eletricidade. Por este motivo,os bons condutores são isolados com material plástico (mal condutor), permitindoa formação de uma camada protetora.

22..22.. PPrroopprriieeddaaddeess qquuíímmiiccaass..

As propriedades químicas são aquelas que se manifestam quando omaterial entra em contato com outras substâncias ou com o ambiente. Elas sãoclassificadas de acordo com a presença ou ausência de resistência aoscorrosivos, aos ácidos ou às soluções salinas. O alumínio, por exemplo, é ummaterial que em contato com o ambiente tem boa resistência à corrosão. O ferro éo outro extremo da moeda. Quando em contato com o ar, ele oxida (ou enferruja),não possuindo boa resistência à corrosão.


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No papel de técnicos mecânicos, as propriedades de maior interesse eaplicação são as propriedades mecânicas. Por este motivo, listamos a seguiruma série de conceitos que serão muito discutidos durante todo curso.

Saiba que é possível expressar matematicamente o comportamento dosmateriais (para efeito quantitativo e principalmente comparativo), e utilizar osdados obtidos na determinação ou escolha dos mesmos. Vejam quais são aspropriedades que podemos determinar.

22..33.. PPrroopprriieeddaaddeess mmeeccâânniiccaass..

Deformação relativa ( ): é um valor que expressa a quantidade dedeformação ocorrida num material devido à ação de forças, dividido pelocomprimento do mesmo. Não possui uma unidade específica (é adimensional), epode ser reversível, desde que não ultrapasse o regime elástico do material. = (∆ L) / L, onde:∆ L = comprimento final – comprimento inicial.L = comprimento inicial.

Tensão (σ): é a quantidade de energia absorvida pelo material durante oprocesso de deformação. Normalmente ocorre devido à ação de uma força quepode estar atuando ao longo de uma distância, seja comprimindo ou tracionandoo material. Sua unidade padrão é o Pascal (N/m²), sendo dada pela seguintefórmula:σ = F / A, onde:F = força (sua unidade é o Newton: N).A = área (sua unidade é o m²).

Módulo de elasticidade (E): refere-se ao comportamento elástico do material.A deformação relativa inicial é reversível (se removermos a força aplicada a ummaterial, ele comporta-se como uma mola, voltando ao seu tamanho original). Aeste fenômeno linear chamamos de deformação elástica, ou módulo de Young.Sua unidade padrão também é o Pascal (N/m²), e sua expressão matemática é:E = T / , onde:T = tensão. = deformação relativa.

Quando um material recebe excesso de tensão que o mesmo podesuportar, ocorre um deslocamento irreversível na sua estrutura atômica. Segundoo módulo de Young antes mencionado, ele deveria voltar ao seu tamanho original.Porém, em alguns casos não é desejável que o material retorne ao seu tamanhooriginal. Durante a laminação de uma chapa, por exemplo, é necessário queocorra uma deformação permanente, e que tal deformação seja a mesma emtodas as chapas fabricadas. Já em produtos acabados, o material tem que semanter dentro de certos limites elásticos, senão durante o primeiro esforço queestiver sujeito poderá vir a romper-se.

Limite de escoamento (LE): é a quantidade de tensão necessária para fazercom que um material passe do regime elástico para o regime plástico, ou seja, o


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mesmo perde o comportamento segundo o módulo de Young, e permanecedeformado. Sua unidade padrão é o Pascal, e sua fórmula matemática é:LE = (carga que inicia a deformação plástica) / Ao, onde:Ao = área inicial (sua unidade é o m²).

Limite de ruptura (LRU): é a quantidade de tensão necessária para fazer comque um material se rompa. Também pode ser definida como a capacidade queum material possui em suportar o aparecimento da deformação plástica.

Limite de resistência (LRE): é a tensão máxima admitida por uma materialdevido a uma quantidade de ciclos e esforços que o mesmo sofreu. Sua unidadepadrão é o Pascal. O limite de resistência pode ser expresso assim:LRE = (força máxima suportada) / Ao, onde:Ao = área inicial (sua unidade é o m²).

Redução de área ou estricção (R): é um valor percentual que expressa aquantidade linear que foi subtraída do diâmetro ou seção do material, após oefeito de uma carga observada na seção fraturada ou de rompimento. Materiaisdúcteis apresentam alta estricção (alta redução de área). Materiais não dúcteispossuem estricção próxima de zero. Sua fórmula é:R = (Ao - Af) / Ao, onde:Ao = área inicial.Af = área final.

Ductilidade: é a quantidade de deformação relativa permanente, ou seja,aquela deformação que é capaz de ultrapassar o regime elástico do materialantes que ele se rompa ou frature.

Tenacidade: é o valor da quantidade de energia absorvida pelo material(energias plásticas mais energias elásticas), que foram somadas durante o tempoque o material esteve tencionado ou tracionado. Na indústria, o termo tenacidadetambém é comumente empregado como sendo a resistência de um material aochoque ou ao impacto.

Normalmente, as propriedades acima citadas são obtidas por meio deensaios destrutivos executados em laboratório. Como exemplo de um ensaiodestrutivo, podemos citar o ensaio de tração, que consiste em submeter um corpode prova a esforços axiais, aplicando cargas tracionadoras às suas extremidades,até que ocorra a ruptura do mesmo. Durante o tempo que o material permanececarregado, seu comportamento é registrado por meio de sensores, que enviamdados à máquina de ensaio, obtendo tabelas numéricas que serão utilizadascomo referência nos cálculos.

Com estes dados também é possível a criação de diagramas ou gráficosque representem o comportamento do material. O mais conhecido é o diagramaque representa os valores da tensão (σ) pela deformação relativa ( ). Veja oaspecto deste gráfico a seguir:


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33.. SSiiddeerruurrggiiaa:: ccoonncceeiittooss..

A história do homem é a história do domínio da tecnologia dos materiais. Aprimeira vez que o homem viu o metal que conhecemos hoje como ferro, foi sob aforma de meteoritos. Daí a origem da palavra siderurgia, pois SIDUS significaestrela em latim. De fato, durante milhares de anos, esta evolução foi bastantelenta, para posteriormente (apenas pouco mais de 200 anos), acelerar-se deforma incrível. Os grandes avanços, infelizmente, ocorreram principalmente apósas grandes guerras mundiais, onde os materiais podiam ser colocados à provaem condições extremas de frio e calor. De todos materiais a disposição daindústria, certamente o ferro fundido e o aço são os mais utilizados. E não ésomente na indústria mecânica: podem estar presentes na construção civil(edifícios, viadutos, pontes), na indústria elétrica, na fabricação de motores queacionam equipamentos industriais, etc.

O que você deve lembrar-se sempre é que todo progresso conseguido natecnologia de fabricação do ferro fundido e do aço não foi apenas graças à suafacilidade de obtenção na crosta terrestre, mais também devido à curiosidade enecessidade do homem em saber mais sobre a estrutura e o comportamentodestes materiais.

O primeiro metal que foi usado como matéria-prima, tanto para objetos deadorno como também para ferramentas, foi o cobre. Aproximadamente a 7000a.C. o homem já fazia experiências com este metal, num lugar hoje chamado deAnatólia, na antiga União Soviética. Por acaso, os primeiros artesãos descobriramque apesar de ser bastante dúctil e maleável, o cobre ficava mais duro (ouencroado) à medida que era martelado por outra ferramenta. Descobriu-setambém que era fácil soldá-lo com ele mesmo e assim produzir ferramentas maiscomplexas. Além disto, descobriu-se que o cobre ligava-se facilmente a outrosmetais. Também quase ao acaso, descobriu-se a primeira liga, que tinha como


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base o cobre, no qual foi acrescentado arsênico. Tal façanha foi feita por umcaçador distraído que misturou ambos materiais numa fogueira de seuacampamento. Resultado: apareceu um material mais duro e mais resistente queo cobre puro. O homem percebeu isto e passou a preferir esta liga que o própriocobre puro. Mais tarde, ele substituiu o arsênico pelo estanho (que apesar de sermais difícil de se obter), era mais seguro para ser trabalhado. Atualmente mistura-se ao cobre o zinco, obtendo-se o latão, material muito utilizado na indústriamecânica.

33..11.. PPrroodduuttooss ssiiddeerrúúrrggiiccooss..

O ferro existente na natureza geralmente está sob a forma de óxidos, nosminérios de ferro, dos quais é extraído quase sempre por meio de um forteaquecimento na presença de coque ou carvão de madeira, feito em fornosadequados, nos quais o óxido é reduzido e o ferro resultante fica ligado aocarbono. Forma-se assim, uma liga de ferro e carbono, que depois de refinada,constitui a matéria prima para a fabricação da grande maioria das peças metálicasatualmente empregadas na indústria, graças às suas interestantes propriedadesmecânicas e seu custo relativamente baixo.

Os produtos siderúrgicos mais comuns são as ligas de ferro carbono, comteor de carbono compreendido entre 0 e 6,7% (industrialmente entre 0 e 4,5%).Os mais importantes são os aços e os ferros fundidos, havendo ainda outrasclasses de produtos de emprego mais reduzido, que são o ferro pudlado, o ferrode pacote, o ferro esponja e o ferro eletrolítico.

33..22.. AAççooss ee ffeerrrrooss ffuunnddiiddooss..

Estes produtos são obtidos por via líquida, isto é, são elaborados no estadode fusão. São chamados aços, quando contêm de 0 a 2% de carbono, e ferrosfundidos, quando o teor deste elemento está entre 2 e 6,7%. Habitualmente,estes dois materiais contêm ainda outros elementos, como o manganês, silício,fósforo e enxofre, em porcentagens quase sempre pequenas e que sãoconsideradas impurezas normais.

As impurezas encontradas nos aços e ferros fundidos, nem sempre podemser completamente eliminadas (como o fósforo, enxofre e o oxigênio). Algumasapresentam uma quantidade tão reduzida que sua presença não traz nenhumproblema, inclusive, oferece até vantagens. Certas impurezas são adicionadaspropositalmente (como o manganês, silício e o alumínio) para atenuar ouneutralizar certos inconvenientes provocados pelo fósforo, enxofre e oxigênio.

Os aços convencionais são conhecidos no comércio com o nome de açosao carbono (comuns ou ligados), sendo designados pelos fabricantes por meiode letras e números, de acordo com o seu teor de carbono. Os aços que possuemelementos especiais (aços liga) e os ferros fundidos são aqueles que contêmoutros metais que lhes foram acrescentados intencionalmente com o propósito defornecê-los certas propriedades que os produtos comuns não possuem. Estesaços podem ser designados pelo nome do elemento de liga que contêm: aço-níquel, aço-manganês, aço-cromo-níquel-molibdênio, etc; ou então por números,


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seja indicando o teor de alguns destes elementos. Também podem ser nomeadosde acordo com um fabricante em especial. Os ferros fundidos especiais tambémsão designados pelo nome do elemento de liga que contêm (ferro fundido aoníquel, ferro fundido ao silício) ou então por nomes próprios, como ocorre emcertos aços.

Saiba mais: a porcentagem do elemento especial necessária para que um açoseja considerado como aço liga, varia para cada elemento. Assim, a presença de1% de manganês não é suficiente para torná-lo um aço manganês. Porém, 0,2%de vanádio ou de molibdênio já é o bastante para que ele seja considerado umaço liga, ou seja, aço-vanádio ou aço-molibdênio. De modo geral, não são tidoscomo aços liga aqueles em que o elemento especial intervém em teores abaixode 0,1%. As porcentagens de manganês, silício, fósforo e enxofre que sempreaparecem nos produtos comuns são geralmente abaixo dos seguintes teores:manganês (abaixo de 1%), silício (abaixo de 0,5%), fósforo e enxofre (abaixo de0,1%). Quando um ou mais destes elementos estão presentes em quantidadesmaiores, já não podemos dizer que o aço é comum. O aço com porcentagem defósforo ou de enxofre acima de 0,1%, recebe o nome de aço de corte fácil, epossui facilidade a usinagem, tendo sua composição química modificaçãoproposital. Nos ferros fundidos, os teores de silício e de fósforo podem atingirvalores muito mais altos do que nos aços, sem que por isto sejam consideradosespeciais. Assim, com 2% de silício ou 1% de fósforo, os ferros fundidoscontinuam sendo considerados na categoria de ferros fundidos comuns.

33..33.. FFeerrrroo ppuuddllaaddoo ((oouu ffeerrrroo ddee lluuppaa))..

É um tipo de produto siderúrgico que possui baixo teor de carbono (até0,2%), obtido no estado pastoso e constituído por numerosas partículas deescória, em função de seu processo particular de fabricação. O processo consistena eliminação do carbono e das impurezas existentes por meio de agitação(pudlagem) do banho de componentes dentro dos fornos, na presença de óxidosadicionados e de chama oxidante, que varre a superfície líquida. A temperaturaatingida nestes fornos é suficiente para fundir e manter o material em estado defusão, enquanto o teor de carbono for alto, e à medida que este vai sendoeliminado, o banho torna-se cada vez menos fluido, porque ao perder carbono, aliga necessita de mais temperatura para ficar fusível. A consistência pastosa queo material apresenta impede que as escórias voltem à superfície, e por isto ficamretidas no interior da massa. As escórias vão aderindo-se à haste de agitação,formando ao seu redor uma espécie de bola (lupa) que é retirada eposteriormente martelada. A escória é assim expulsa, restando poucos resíduosque permanecem no metal sob a forma de pequenas partículas, muitas vezesinvisíveis a olho nu. A presença destas partículas permite identificar o ferropudlado e distingui-lo micrograficamente do aço de baixo teor de carbono. O ferropudlado teve longa aplicação devido às propriedades interestantes que o mesmopossuía, tais como forjabilidade e caldeabilidade, mais foi gradativamente sendosubstituído pelos aços de baixo teor de carbono, à medida que estes iam sendoobtidos em condições mais econômicas. Ainda pode ser encontrado em algumasedificações antigas e em alguns componentes de máquinas, sendo esta a razãopor que é feita sua referência.


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33..44.. FFeerrrroo ddee ppaaccoottee..

Este produto siderúrgico é obtido por aglutinação, em estado quasepastoso, de fragmentos de aço de baixo teor de carbono e às vezes, de ferropudlado. Os fragmentos são primeiramente reunidos em pacotes (daí o nome doproduto), os quais são aquecidos em um forno até aproximadamente 1300º C.Atingida esta temperatura, os pacotes são retirados do forno e passados numlaminador para que todos os elementos do pacote fiquem aglutinados porcaldeamento (processo usado para unir duas peças metálicas a quente,comprimindo as superfícies uma contra a outra, com o auxílio de uma prensa oude martelamento hidráulico, onde as temperaturas devem ser altas mais não aponto de atingir a fusão das partes). Obtêm-se assim, grossos tarugos de metalque depois de reaquecidos são laminados novamente até adquirirem o diâmetroou o perfil desejado.

33..55.. FFeerrrroo eessppoonnjjaa..

É um tipo de ferro resultante da redução do minério em temperaturaspróximas a 900º C, sem haver fusão. O minério, que geralmente é um óxido deferro, é submetido à ação de gases redutores quentes, que lhe retiram o oxigênio,resultando daí a transformação de suas partículas em ferro de aspecto esponjoso.Devido a tal estrutura, dotada de grandes espaços que podem ser preenchidosfacilmente por gases, o ferro esponja é oxidável pelo contato atmosférico,principalmente em temperaturas elevadas. Por isto, seu resfriamento deve serfeito ao abrigo do ar, e logo em seguida aglomerado por compressão, de modo aformar pastilhas ou pequenos briquetes, reduzindo assim a área de superfícieexposta à oxidação. O ferro esponja briquetado, quando isento de impurezas,constitui boa matéria prima no preparo de aços especiais.

33..66.. FFeerrrroo eelleettrroollííttiiccoo..

É um ferro quase quimicamente puro, produzido pelo depósito eletrolíticodeste elemento. Para tal fim são utilizadas barras de ferro fundido como ânodos,que são dissolvidos num eletrólito de cloreto de ferro, mantendo suasconcentrações constantes. A corrente elétrica vai depositando ferro quase puronos cátodos, geralmente fabricados com tubos de aço, que possuem movimentogiratório. A espessura do depósito aumenta cerca de 1 mm a cada 10 horas. Otubo de ferro depositado é então retirado do cátodo por pressão hidráulica ou pormeio de corte. O produto obtido é bastante frágil, em virtude de sua estruturacristalina e devido à presença de hidrogênio, podendo ser dúctil novamente serecozido a temperaturas em torno de 1000º C. O ferro eletrolítico pode serproduzido com a pureza de 99,96%, não contendo mais do que 0,006% decarbono, 0,004% de enxofre e 0,005% de silício. É empregado como núcleomagnético, para fins especiais, principalmente na indústria de componenteseletrônicos.


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33..77.. FFeerrrroo lliiggaa..

É o nome genérico dado às ligas de ferro com outros metais ou metalóides(com exceção do carbono), em teores mais ou menos elevados. Destinam-se aosprocessos de adição que ocorrem na obtenção dos produtos siderúrgicos. Éutilizado normalmente para corrigir composições químicas do ferro e de outrosmetais, conforme desejado. Dentre os ferros ligas podemos citar: ferro-silício,ferro-manganês, ferro-cromo, ferro-silício-manganês, ferro-fósforo, ferro-vanádio,etc.

44.. PPrroodduuttooss ssiiddeerrúúrrggiiccooss sseemmii--aaccaabbaaddooss..

As usinas siderúrgicas, na sua maioria, são classificadas segundoseu processo produtivo. Assim, podemos ter as usinas integradas e as usinassemi-integradas. As usinas integradas operam três fases do processo siderúrgico:redução, refino e laminação. As usinas semi-integradas operam apenas duasfases: refino e laminação. Assim, após percorrerem todas as etapas do processoprodutivo, os produtos siderúrgicos estão prontos para serem utilizados pelaindústria. Em alguns casos, serão usados diretamente na forma como saem dasusinas, em outros casos, necessitam ser trabalhados por operações de corte,solda, dobra, etc. Quando são fornecidos sob a forma final de peças retas, comcomprimentos definidos, dividem-se nas seguintes categorias: vergalhões embarras, barras de aço (aços para construção mecânica), perfis com seçõesdiversas, chapas, tubos, etc. Quando são fornecidos na forma final de rolos,dividem-se em outras categorias: vergalhões em rolos, fio-máquina de açoscomuns e fio-máquina de aços especiais, ligados ou não.

Iremos abordar os principais produtos siderúrgicos semi-acabados queservem de matéria-prima para a indústria de um modo geral.

44..11.. VVeerrggaallhhããoo eemm bbaarrrraa CCAA--2255..

Seção transversal: circular. Características: superfície externa lisa. Bitola: exemplo - Ø 6,3 mm a Ø 40 mm. Comprimento comercial: 12 metros. Norma fabricação/material: NBR- 7480/96. Aplicação: estruturas de concreto armado, edifícios, pontes, barragens, etc.


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44..22.. VVeerrggaallhhããoo eemm bbaarrrraa CCAA--5500..

Seção transversal: aproximadamente circular. Características: 2 saliências longitudinais diametralmente opostas e ao longo

de todo comprimento. Nervuras transversais na parte superior e inferior. Bitola: exemplo - Ø 6,3 mm a Ø 40 mm. Comprimento comercial: 12 metros. Norma fabricação/material: NBR-7480/96. Aplicação: estruturas de concreto armado, edifícios, pontes, barragens, etc.

44..33.. BBaarrrraa cchhaattaa..

Seção transversal: retangular. Características: fabricada em aço com baixo teor de carbono. Bitola: exemplo - 1/8" x 3/8", 3/4" x 6", 1" x 4", 1" x 5”. Comprimento comercial: 6 metros. Norma fabricação/material: ASTM-A36. Aplicação: serralherias, fabricação de máquinas, implementos agrícolas e

rodoviários, ferramentas e utensílios de mecânica em geral.

44..44.. BBaarrrraa rreeddoonnddaa..

Seção transversal: circular. Características: fabricada em aço com baixo teor de carbono. Bitola: exemplo - Ø 1/4" a 3.1/2". Comprimento comercial: 6 metros. Norma fabricação/material: ASTM-A36, ASTM-A572 e ASTM-A588. Aplicação: serralherias, fabricação de eixos e ferramentas, forjamento e

usinagem de peças, trefilaria.


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44..55.. BBaarrrraa qquuaaddrraaddaa..

Seção transversal: quadrada. Características: fabricada em aço com baixo teor de carbono. Bitola: exemplo - quadrado de 5/16" a 1.3/4". Comprimento comercial: 6 metros. Norma fabricação/material: ASTM-A36. Aplicação: serralherias, fabricação de máquinas e implementos agrícolas,

trefilaria (fabricação de porcas e parafusos).

44..66.. PPeerrffiill LL ddee aabbaass iigguuaaiiss..

Seção transversal: forma de L, formando ângulo de 90º. Características: fabricado em aço com baixo teor de carbono. Bitola: exemplo - abas de 5/8" até 8". Comprimento comercial: 6 metros. Norma fabricação/material: ASTM-A36, ASTM-A588. Aplicação: serralherias, estruturas metálicas, pontes rolantes, pórticos, torres

de transmissão de energia elétrica, indústria mecânica em geral.


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44..77.. PPeerrffiill UU..

Seção transversal: forma de U. Características: fabricado em aço com baixo teor de carbono. Bitola: exemplo - 1" x 1/2" até 15" x 3.3/8". Comprimento comercial: 6 metros. Norma fabricação/material: ASTM-A36, ASTM-A588. Aplicação: serralherias, estruturas metálicas, pontes rolantes, pórticos, torres

de transmissão de energia elétrica, indústria mecânica em geral.

44..88.. PPeerrffiill II..

Seção transversal: forma de I. Características: fabricado em aço com baixo teor de carbono. Bitola: exemplo – 3” x 2.3/8” até 20” x 7”. Comprimento comercial: 6 metros. Norma fabricação/material: ASTM-A36, ASTM-A588. Aplicação: estruturas metálicas, pontes rolantes, torres, galpões, fabricação de

veículos rodoviários e equipamentos de transporte (chassis).

44..99.. VVeerrggaallhhõõeess eemm rroollooss CCAA--5500..


de todo comprimento. Nervuras transversais na parte superior e inferior. Bitola: exemplo - até Ø 12,5 mm. Comprimento comercial: 12 metros. Norma fabricação/material: NBR-7480/96. Aplicação: estruturas de concreto armado, edifícios, pontes, barragens, etc.


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44..1100.. VVeerrggaallhhõõeess eemm rroollooss CCAA--6600..


de todo comprimento. Nervuras transversais na parte superior e inferior. Bitola: exemplo - Ø 3,4 mm até Ø 9,5 mm. Comprimento comercial: 12 metros. Norma fabricação/material: NBR-7480/96. Aplicação: estruturas de concreto armado, lajes, pavimentação, fábrica de

elementos pré-moldados, fabricação de telas soldadas, fabricação de malhasPOP.

44..1111.. FFiioo--mmááqquuiinnaa ddee aaççoo ccoommuumm ee ddee aaççoo eessppeecciiaall,,lliiggaaddoo oouu nnããoo..

Seção transversal: circular. Características: produtos acabados em blocos de laminação que trabalham

em altas velocidades, coletados através de sistema formador de espiras eresfriados sob a forma de rolos. Fabricados em aço com baixo teor de carbono.

Bitola: exemplo - Ø 5,5 mm até Ø 16,6 mm. Comprimento comercial: sob a forma de rolos. Norma fabricação/material: NBR-7480/96. Aplicação: fabricação de parafusos, porcas, pregos, arames, artefatos para

serralheria, estruturas metálicas, fabricação de telas soldadas, fabricação dearame farpado, varetas para solda.

55.. OObbtteennççããoo ddoo mmiinnéérriioo ddee ffeerrrroo..

Normalmente o minério de ferro é obtido através da exploração de jazidas,que são formações a céu aberto, ou através de formações perfuradas em rochasou escavadas subterraneamente. Na forma pura, o minério de ferro contêm umasérie de elementos (cal, sílica, alumina, enxofre, manganês, magnésio, etc.) quesão considerados como impurezas, sendo necessário sua preparação para torná-lo adequado ao uso no alto-forno.

O que é feito durante o processo de exploração depende da qualidade dominério encontrado na jazida. Por exemplo, nas jazidas brasileiras existe umagrande quantidade de minério sob a forma de pó. Isto significa que o minério deferro (cerca de 55%), é encontrado na forma bruta em pedaços que medemmenos que 10 mm. Como o alto-forno necessita de pedaços maiores (entre 10mm e 30 mm), foram criados processos que permitem a utilização deste tipo deminério: a sinterização e a pelotização.

Com a sinterização, são obtidos blocos feitos com partículas de minériode ferro, carvão moído, calcário e água. Estes produtos são misturados até seobter um aglomerado. Depois, esta mistura é colocada sobre uma grelha e levadaa um tipo especial de equipamento que queima o carvão, atingindo temperaturas


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entre 1000º C e 1300º C. Com este equipamento, as partículas de ferro derretemsuperficialmente unindo-se umas às outras, formando um bloco poroso,vulgarmente conhecido como ferro esponja. Enquanto ainda está quente, estebloco é quebrado em pedaços menores, denominados sínter. Outra maneira debeneficiar o minério de ferro é por meio do processo de pelotização. Por esteprocesso, o minério de ferro é moído de modo a formar um aspecto bem fino, edepois é umedecido para formar um aglomerado. O aglomerado é então colocadoem moinhos rotativos com forma de tambores, e à medida que os mesmos giramos aglomerados vão se unindo formando pelotas de maior tamanho. Após oprocesso, estas pelotas são submetidas à secagem e sofrem uma queima, paraocorrer seu endurecimento. Depois do processo de beneficiamento, o minério vaipara o alto forno, para ser transformado em gusa.

55..11.. PPrroocceessssoo ssiiddeerrúúrrggiiccoo:: ddoo aallttoo ffoorrnnoo àà ppeeççaa aaccaabbaaddaa..

Alto forno é um forno vertical destinado à redução (retirada de oxigênio) dominério de ferro e sua transformação em gusa. O processo ocorre da seguintemaneira:

Etapa 1: o carregamento deposita na parte superior do forno uma cargaconstituída de minério de ferro a reduzir, de coque ou de carvão vegetal (parafornecer calor e CO necessários à redução) e de um fundente (calcário), parafluidificar as impurezas e formar uma escória mais facilmente fusível. O carvãovegetal não possui enxofre, e é considerado como combustível de alta qualidade,porém seu uso acarreta grandes prejuízos ao meio ambiente. Já o carvão mineral(coque ou ulha), pode ser extraído de jazidas, e possui teor aproximado de 17%de enxofre. As matérias-primas sólidas são trazidas à parte superior do alto fornopor meio de carrinhos de um elevador ou transportador de correia. Na partesuperior a carga é feita através de uma anticâmara, que reduz ao mínimo a perdade gases durante a carga.

Etapa 2: esta carga fica disposta em camadas sucessivas, formando uma espéciede sanduíche. Na parte inferior do forno, logo acima do cadinho, é injetado arquente por meio de ventaneiras para alimentar a combustão do carvão e melhoraro rendimento do forno. Nesta etapa, os óxidos de ferro sofrem um processoconhecido como redução (perda de oxigênio) e carbonetação (incorporação decarbono ao ferro líquido). Tais reações químicas ocorrem devido a um princípioconhecido como contra-corrente. Enquanto o gás redutor resultante da combustãosobe, a carga líquida vai descendo, formando zonas distintas dentro do forno. Naprimeira zona ocorre o pré-aquecimento da carga, na segunda ocorre à fusão dosmateriais e na terceira ocorre à combustão que alimenta as duas primeiras. Aredução, antes mencionada, acontece à medida que o minério, o carvão e osfundentes descem na contra-corrente. Das reações que ocorrem, resultam osseguintes produtos: o gusa, que goteja dentro do cadinho, indo para o fundo doforno, e a escória, que flutua sobre o gusa e os gases. Os dois primeiros sãoretirados por meio de orifícios adequados, e os gases, que são ricos em CO,saem pela parte superior e são recolhidos para sua utilização como combustível.

Etapa 3: logo depois que os gases saem do alto forno e antes de seremdestinados a qualquer fim, eles passam por uma instalação purificadora que retira


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sua poeira existente. A enorme quantidade de ar a ser aquecido e insuflado, bemcomo o volume de gases combustíveis que saem do alto forno, precisam degrandes instalações para seu processamento. O ar insuflado é aquecido emrecuperadores cilíndricos verticais, cujo interior é constituído por câmaras decombustão e por câmaras de recuperação, formadas por empilhamento de tijolosrefratários. Uma parte dos gases do alto forno é queimada nestes recuperadores,para aquecê-los. Quando um deles está quente, insufla-se em sentido contrário oar destinado as ventaneiras, aumentando a temperatura. Neste ciclo procede-se oaquecimento de um segundo recuperador, e assim alternadamente, ambos dãoprosseguimento ao processo. Outra parte dos gases do alto forno é utilizada parafornecer energia que pode acionar máquinas de sopro, fornos de aço e outrosequipamentos. O excedente, caso exista, pode ser recolhido em gasômetros.

Etapa 4: consiste no transporte do gusa, que pode ser feito por meio decaminhões dotados de caçambas especiais ou por meio de vagões tipo torpedo(homogenizadores), destinados aos fornos de refino. Existe também o misturador,que é uma estrutura intermediária cuja função é estocar e carregar o gusa sempermitir que o mesmo esfrie, mantendo-o em constante movimento.

Etapa 5: uma vez dentro das aciarias, o metal necessita receber um processo derefinamento, que irá transformá-lo de ferro para aço. O equipamento responsávelpor este processo chama-se conversor. Nesta etapa o ferro gusa líquido émisturado a ligas metálicas específicas, recebendo injeção de oxigênio, quefunciona como catalisador na elaboração do aço. Quando necessário, o açopassa por uma etapa chamada refino secundário, normalmente realizada no fornopanela, com o objetivo de ajustar sua composição química e temperatura (é aquique são adicionados os ferros-ligas).

Recuperador A Alto fornoCompressor

Escória

4

Gusa sólido Gusa líquido

4 4

Ar

Ventaneiras

3

Purificador

2

Carga

ALTO FORNO

1

Calcário

MinérioCoque Gases

+ CO

ChaminéRecuperador B

Gás de alto forno

3


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Etapa 6: o aço refinado é transportado ao lingotamento contínuo, onde é vazadoem um distribuidor que o leva a diversos canais (veios). Em cada veio, o açolíquido passa por moldes de resfriamento para solidificar-se na forma de tarugos,que serão cortados em tamanhos convenientes para serem laminados depois. Ostarugos ficam armazenados em pátios e recebem identificação segundo suaprocedência e composição química.

Etapa 7: consiste na preparação para laminação. Os tarugos serão aquecidosnovamente, através de um forno de reaquecimento, que eleva sua temperaturanuma faixa entre 1000 e 1200º C. O reaquecimento é necessário para permitirque o processo de laminação ocorra. Ao alcançarem a temperatura desejadadentro do forno, os tarugos vão sendo expulsos, um a um, através de umempurrador, e começam a percorrer um caminho composto pelas seguintesgaiolas (conjuntos de cilindros deformadores):

a) Gaiola de desbaste: proporcionam as primeiras deformações no tarugo,preparando-o para iniciar os passos nos cilindros intermediários.b) Gaiola intermediária: executam conformação a nível médio dos tarugos,preparando-os para a etapa final do processo.c) Gaiola do acabador: tem a função de atingir a forma final do produto e suasrespectivas tolerâncias dimensionais.

Etapa 8: o produto final pode ser apresentado na forma de chapas, barras ourolos de arame. Quando na forma de barras, saem da gaiola do acabador e sãoconduzidas diretamente para um leito de resfriamento, para serem cortadas emtamanho comercial e serem devidamente amarradas. Quando na forma de rolos,o bloco recebe o tarugo laminado das gaiolas do intermediário, produzindo osconhecidos fios-máquina (aços que se apresentam na forma de bobinas, queserão usados na fabricação de arames). As bobinas de fio-máquina devem serdecapadas, isto é, sua camada superficial oxidada é removida. Elas passam porum processo conhecido como trefilação, que consiste na transformação mecânicafeita a frio do material, reduzindo seu diâmetro conforme a especificação docliente. Para aumentar a ductilidade (deformidade) dos fios trefilados, é precisoaquecê-los novamente (este processo recebe o nome de recozimento e é feitocom controle de temperatura). Desta forma, as bobinas estão prontas paraservirem de matéria-prima à indústria.

66.. PPrroocceessssooss ddee ffaabbrriiccaaççããoo..

A transformação dos metais e ligas metálicas em peças de uso industrialpode ser realizada por intermédio de inúmeros processos, tendo a maioria delescomo ponto de partida um metal líquido ou fundido, que é derramado no interiorde uma caixa, cuja cavidade é conformada de acordo com a peça que se desejaproduzir. Esta caixa recebe o nome de molde.

A forma da cavidade do molde pode ser tal que corresponda praticamenteà forma quase definitiva ou definitiva da peça que se deseja fabricar, ou podeapresentar-se com contornos regulares (cilíndricos ou prismáticos) de modo que apeça resultante possa ser posteriormente submetida a um tratamento de


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conformação mecânica, já no estado sólido, obtendo-se assim novos formatos depeças.

Estudando os processos de fabricação, você irá perceber que eles sempreutilizam produtos semi-acabados (chapas, barras, perfis, tubos, arames) comomatéria-prima. Assim, existem várias etapas de fabricação que devem serrealizadas antes que o material se transforme em uma peça. Vamos conhecerquais etapas são estas.

66..11.. FFuunnddiiççããoo..

É o processo de fabricação de peças metálicas que consisteessencialmente em encher com metal líquido a cavidade de um molde (negativo)com formato e medidas correspondentes aos da peça a ser fabricada. Por partirdiretamente do metal líquido, este processo de fabricação possui algumasvantagens:

As peças fundidas podem apresentar formas internas e externas bem simplesou bastante complicadas, com formatos impossíveis de serem obtidos por outrosprocessos.

É possível produzir peças com poucas gramas de peso (e com espessura deapenas alguns milímetros), até peças pesando muitas toneladas. As peçasfundidas só apresentam restrições dimensionais devido às limitações dosequipamentos de cada indústria.

O processo de fundição permite um alto grau de automatização, portanto, épossível produzir com velocidade e em grande quantidade.

As peças fundidas podem ser produzidas dentro de variados padrões deacabamento (mais ásperos ou mais lisos) e com tolerâncias dimensionaisvariadas (entre 0,2 mm e 6 mm aproximadamente), em função do processoadotado. Por causa disto, há uma grande economia em operações de usinagem.

A matéria-prima utilizada para a produção de peças fundidas ébasicamente constituída por ligas metálicas ferrosas (ferro e carbono), e por ligasnão metálicas (cobre, alumínio, zinco, magnésio). O processo de fabricaçãodestas peças pode ser resumido nas seguintes operações:

1- Confecção do modelo: esta etapa consiste em construir um modelo com oformato aproximado da peça a ser fundida. Este modelo vai servir para aconstrução do molde (negativo). Suas dimensões devem prever a contração dometal quando este se solidificar. Em peças que serão trabalhadas por máquinasferramenta, é necessário que exista um sobremetal (excesso de metal) paraposterior usinagem. Normalmente o modelo é feito em madeira, alumínio, aço,resina plástica ou isopor. Os modelos podem ser utilizados para obtenção depeças unitárias, sobretudo quando tratamos de peças com volumesconsideráveis, ou então montados em placas, quando a produção é seriada e aspeças possuem menores dimensões. Os modelos em placas facilitam a produção,pois podem ser montados em máquinas de moldar.


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2- Confecção do molde: o molde é o gabarito no qual o metal fundido serádespejado, sendo feito de material refratário composto por areia e aglomerantes.Este material é despejado sobre o modelo, devidamente isolado por uma tintaespecial, e posteriormente retirado deixando uma cavidade com seu formato.

3- Confecção dos machos: machos são dispositivos feitos de areia, que tem afinalidade de formar vazios, furos e reentrâncias nas peças. Eles possuemextremidades cilíndricas, cônicas ou quadradas que se encaixam em marcaçõesfeitas no molde. Sua montagem é feita antes que as partes constituintes do moldebipartido sejam fechadas para receberem o metal líquido.

4- Fusão: é a etapa onde o metal muda de estado, indo de sólido a líquido, natemperatura e na composição química desejada.

5- Vazamento: é o preenchimento do molde com metal líquido.

6- Desmoldagem: é o processo de eliminação do molde que serviu comogabarito para a formação da peça. Ocorre depois de transcorrido o temponecessário para a completa solidificação da peça. Pode ser executadomanualmente ou mecanicamente.7- Rebarbação: é a retirada dos canais de alimentação, massalotes e rebarbasque se formaram durante a fundição. Normalmente é realizado quando a peçaencontra-se já na temperatura ambiente.

8- Limpeza: é a eliminação das incrustações de areia em torno da peça. É feitapor meio de escovas de aço ou por equipamentos dotados de jatos abrasivos (jatode areia ou jato de granalha).

Esta seqüência de etapas é adotada no processo de fundição porgravidade em areia, sendo o mais utilizado. No entanto, existem outros métodosde fundição, dentre os quais podemos citar: fundição sob pressão, fundição porcentrifugação, fundição de precisão, etc.

Geralmente, qualquer que seja o processo adotado, os técnicos devemfazer algumas considerações importantes antes de produzir uma peça. Vamosconhecer mais detalhadamente tais considerações.

66..22.. DDeesseennhhoo ddaass ppeeççaass aa sseerreemm ffuunnddiiddaass..

Ao projetarmos uma peça para ser fundida, devem ser levados em conta osfenômenos que ocorrem na solidificação do metal líquido no interior do molde,evitando assim os defeitos oriundos do processo. Os fatores observados pelostécnicos dizem respeito à estrutura do metal (estrutura em forma de cristais), queaparece assim que o mesmo começa a se solidificar. As tensões provenientes doresfriamento e a espessura das paredes da peça, quando não devidamenteconsiderados, podem resultar num produto não conforme. É preciso dimensionarde maneira proporcional todas seções da peça, de modo a ocorrer uma variaçãosuave e gradual das espessuras, eliminando-se cantos vivos e mudanças bruscasde direção.


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As figuras seguintes exemplificam como devem ocorrer as mudanças dedireção, de modo a não causarem falhas nas peças fundidas.

Paredes muito finas não são preenchidas totalmente pelo metal líquido, eem certas ligas (como o ferro fundido), o resfriamento rápido proporcionado porparedes finas pode resultar em pontos mais duros. A tabela seguinte apresentaalgumas recomendações a respeito das seções mínimas para peças fundidas:

Seção mínima, em mm:

Tipo de liga: Fundição emareia

Fundição emmolde metálico

Fundição sobpressão com

grandes áreas

Fundição sobpressão com

pequenasáreas

Alumínio 3,175 a 4,76 3,175 1,905 1,143Cobre 2,38 3,175 2,54 1,524

Ferro fundidocinzento

3,175 a 6,35 4,76 - -

Chumbo - - 1,905 1,016Magnésio 4,0 4,0 a 4,176 2,032 1,27

Ferro maleável 3,175 - - -Aço 4,76 - - -

Estanho - - 1,524 0,762Ferro fundido

branco3,175 - - -

Zinco - - 1,143 0,38


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Com relação aos machos, a tabela seguinte serve como referência para asdimensões mínimas dos orifícios (furos). Às vezes, estes devem serpreferivelmente executados depois da peça pronta, ou quando sua localização émuito precisa em relação a outras superfícies da peça.

Processo de fundição: Diâmetro em mm:

Areia

D=1/2 tD=diâmetro do machot=espessura da seção

Obs: D não deve ser menor que 6,35mm

Molde metálico

D=1/2 tD=diâmetro do machot=espessura da seção

Obs: D não deve ser menor que 6,35mm

Sob pressão: ligas de cobre 4,76Sob pressão: ligas de alumínio 2,38

Sob pressão: ligas de zinco 0,79Sob pressão: ligas de manganês 2,38

66..33.. TTrriinnccaass ddeeccoorrrreenntteess ddee ccoonnttrraaççããoo..

Os metais, ao solidificarem, sofrem determinadas variações dimensionais.Na realidade, do estado líquido ao estado sólido, três contrações podem serverificadas:

Contração líquida: correspondente ao abaixamento da temperatura até oinício da solidificação.

Contração de solidificação: correspondente à variação de volume queocorre durante a mudança do estado líquido para o sólido.

Contração sólida: correspondente a variação de volume que ocorre já noestado sólido, desde a temperatura do fim da solidificação até a temperaturaambiente.

A contração é expressa em porcentagem de volume. No caso dacontração sólida, a mesma é expressa linearmente, para facilitar o projeto econferência dos modelos. A contração sólida também pode variar de acordo coma liga considerada. No caso dos aços fundidos, a contração linear devido àvariação de volume está entre 2,18% (aços de alto teor de carbono) e 2,47%(aços de baixo teor de carbono). No caso dos ferros fundidos, a contração sólidalinear pode variar de 1 a 1,5% (ferro fundido cinzento comum) e de 1,3 a 1,5%(ferro fundido nodular). Para o níquel e as ligas de cobre-níquel, os valores decontração linear podem atingir valores entre 8 e 9%.

A contração dá origem a uma heterogeneidade conhecida por vazio ourechupe, ilustrada na figura abaixo. Inicialmente temos as seguintes fases:


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a) O metal está inteiramente no estado líquido.b) A solidificação tem início a partir da periferia, onde a temperatura é mais baixa,e caminha em direção ao centro.c) Parte da figura corresponde ao fim da solidificação.d) Parte da figura corresponde à contração sólida.

A diferença entre os volumes no estado líquido e no estado sólido final é averdadeira causa do vazio ou rechupe (partes vistas em C e D da figura). A parteD dá a entender também que a contração sólida ocasionou uma diminuição geraldas dimensões da peça solidificada. Estes vazios podem eventualmente estarlocalizados na parte interior da peça ou próximos à superfície, sendo invisíveisexternamente. Tal problema pode ser eliminado mediante recursos adequados.No caso da fundição de um lingote, o artifício adotado é colocar sobre o topo dalingoteira uma peça postiça feita de material refratário, denominada cabeçaquente ou massalote. A função desta peça é reter o calor por um período maiorde tempo (onde o massalote corresponde à seção da peça que solidifica porúltimo) e deixar que nele apareça a concentração dos vazios. Também pode serutilizado um alimentador (canal), que serve como entrada para o metal líquido.Assim, as seções mais grossas alimentam as partes menos espessas, e oalimentador fica convenientemente suprido de excesso de metal, concentrando-senele os vazios também. Tanto o massalote quanto os canais de alimentação sãoposteriormente cortados da peça, quando desmoldada, limpa e rebarbada.

Além desta anomalia, a contração verificada na solidificação podeocasionar o aparecimento de trincas e o aparecimento de tensões residuais. Astensões residuais podem ser controladas por um adequado projeto da peça, e


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podem ser aliviadas por um tratamento térmico conhecido por TTAT (tratamentotérmico e alívio de tensões).

66..44.. CCoonncceennttrraaççããoo ddee iimmppuurreezzaass..

Algumas ligas metálicas contêm impurezas normais, que se comportam demodo diferente, conforme a liga esteja no estado líquido ou no estado sólido. Ocaso mais geral é o das ligas de ferro-carbono, que contêm impurezas como ofósforo, o enxofre, o manganês, o silício e o próprio carbono. Quando estas ligasestão no estado líquido, as impurezas estão totalmente dissolvidas no banhometálico, formando um concentrado homogêneo. Ao solidificar, algumas destasimpurezas são menos solúveis no estado sólido (como o caso do fósforo e doenxofre), e estes elementos vão acompanhando o metal líquido remanescente,indo acumular-se na última parte sólida formada. A esta concentração deimpurezas damos o nome de segregação. A segregação pode ocorrer tambémem peças laminadas e forjadas. Seu grande inconveniente é que o material acabaapresentando composição química não uniforme, dependendo da seçãoconsiderada, e conseqüentemente, propriedades mecânicas diferentes. Como aszonas segregadas localizam-se no interior das peças (onde as tensões são maisbaixas), sua ocorrência pode ocasionar estruturas frágeis, devendo-se a todocusto, evitar que tais concentrações ocorram. Para isto, é necessário um controlerigoroso da composição química das ligas e um controle da velocidade deresfriamento.

66..55.. DDeesspprreennddiimmeennttoo ddee ggaasseess..

Este fenômeno ocorre principalmente no caso das ligas de ferro carbono. Ooxigênio dissolvido no ferro tende a combinar com o carbono presente nesta liga,formando os gases CO e CO2, que escapam facilmente à atmosfera, enquanto aliga estiver no estado líquido. À medida que a viscosidade da massa líquida vaidiminuindo, e devido à queda de temperatura, fica mais difícil a fuga destesgases, os quais acabam ficando retidos nas proximidades da superfície daspeças, sob a forma de bolhas. Em aços de baixo teor de carbono (na forma delingotes a serem forjados ou laminados), tais bolhas não são prejudiciais, pois nastemperaturas de conformação mecânica (principalmente para fabricação dechapas), suas paredes serão comprimidas e soldadas. Já nos aços de alto teor decarbono, as bolhas devem ser evitadas. Para isto, adiciona-se ao metal líquidosubstâncias conhecidas como desoxidantes (ligas de ferro-silício e ferro-manganês), ou alumínio. Outros gases (hidrogênio e nitrogênio) que tambémpodem ser liberados na solidificação dos aços, normalmente ficam dissolvidos nometal líquido, não acarretando demais problemas.

66..66.. CCoonniicciiddaaddee oouu âânngguulloo ddee ssaaííddaa ddoo mmooddeelloo..

Para que o modelo não fique retido na areia de moldagem, é necessárioque exista uma inclinação aproximada de 3º em suas paredes, caso contrário,pode haver quebras de partes do molde quando o mesmo for expulso. Do mesmomodo, se o modelo possuir rebaixos que não tenham sido projetados


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adequadamente, estes pontos servirão como retenção do modelo na areia.Nestes casos se faz necessário o uso de caixas de macho apropriadas. Veja asfiguras.

66..77.. SSoobbrreemmeettaall..

Para usinagem posterior, o modelo deve apresentar sobremetal quandonecessário. A tabela seguinte apresenta as recomendações de margens deusinagem para diversas ligas, em função das dimensões das peças. Obs: estesvalores são apenas ilustrativos, podendo variar conforme o padrão industrialadotado.

Margens em mmLiga

Dimensões domodelo em cm Orifício (furo) Superfície

Ferro fundido

Até 15,2De 15,2 a 30,5De 30,5 a 50,8De 50,8 a 91,4De 91,4 a 152,4

3,1753,1754,766,357,94

2,383,1754,04,764,76

Aço fundido

Até 15,2De 15,2 a 30,5De 30,5 a 50,8De 50,8 a 91,4De 91,4 a 152,4

3,1756,356,357,147,94

3,1754,766,356,356,35

Não-ferrosos

Até 7,6De 7,6 a 20,3

De 20,3 a 30,5De 30,5 a 50,8De 50,8 a 91,4De 91,4 a 152,4

1,592,382,38

3,1753,1754,0

1,592,38

3,1753,1754,04,76


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66..88.. RReessiissttêênncciiaa..

O molde deve apresentar as seguintes características: resistênciasuficiente para suportar o peso do metal líquido; resistência para suportar a açãoerosiva do metal líquido no momento do vazamento; gerar a menor quantidadepossível de gás (evitando assim a erosão do molde e contaminação do metal) efacilitar a fuga de gases gerados para a atmosfera.

O recipiente do molde ou caixa de moldagem é construído em duas partes:caixa superior e caixa inferior. Entre estas partes fica inserido o modelo,devidamente fixo por meio de pinos e orelhas que servem de guia para perfeitacentragem.

66..99.. AAddeeqquuaaddaa llooccaalliizzaaççããoo ddooss mmaacchhooss..

O macho, no processo de moldagem, tem a função de formar uma seçãocheia onde o metal não deverá penetrar, de modo que depois de fundida, a peçaapresente um vazio naquele ponto. A localização dos machos é dada em funçãodo tipo e da forma como a peça vai ser produzida (moldagem manual, moldagemem placas, moldagem mecânica). A figura seguinte ilustra um exemplo simples deuma peça já acabada e o papel do macho antes de sua fundição.


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66..1100.. CCoollooccaaççããoo ddee ccaannaaiiss ddee vvaazzaammeennttoo..

A figura seguinte mostra a disposição dos canais antes mencionados e anomenclatura utilizada. Observe que ocorre uma região de estrangulamento nofinal do canal de descida. Ela tem a função de diminuir a pressão do metal líquidoquando este penetrar dentro do molde, permitindo um enchimento maishomogêneo.

Agora que você já possui noções de como é feito o projeto de um modelo,você irá conhecer um pouco mais sobre algumas particularidades do processo demoldagem.


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77.. MMoollddaaggeemm eemm aarreeiiaa sseeccaa..

Neste caso, a areia deve conter aditivos orgânicos para melhorar suascaracterísticas. Sua secagem é feita em estufas apropriadas, em temperaturasque variam entre 150 e 300º C. As vantagens dos moldes obtidos por esteprocesso são melhor resistência à pressão do metal líquido, maior estabilidadedimensional, maior dureza, maior permeabilidade e melhor acabamento daspeças fundidas.

88.. MMoollddaaggeemm eemm aarreeiiaa pprreettaa..

É o processo mais simples e mais generalizado das fundições. Consisteem compactar sobre o modelo (manualmente ou empregando máquinas demoldar), uma mistura refratária plástica (chamada areia de fundição), compostaessencialmente de areia silicosa, argila e água.

A areia de fundição deve apresentar certas características que permitamuma moldagem fácil e segura. Dentre elas, podemos citar: plasticidade,consistência, dureza, resistência, permeabilidade e refratariedade. A areia defundição tem os seguintes componentes: areia sintética, argila, carvão moído,dextrina (aglomerante orgânico), mogul (farinha gelatinizada) e breu um pó. Aareia é preparada num equipamento conhecido como misturador, onde oscomponentes secos são inicialmente misturados (durante um período de 2 a 3minutos), seguindo-se a mistura úmida feita por adição, aos poucos, de água, atésua completa homogenização.

A areia, depois de usada, pode ser reaproveitada. Isto é feito logo após oprocesso de desmoldagem, onde ocorre o seu peneiramento, e a seguir é levadanovamente ao misturador.

99.. PPrroocceessssoo CCOO22..

Processo utilizado para moldes e machos relativos a peças de qualquerdimensão. Neste processo, os moldes são do tipo convencional, feitos de areiaaglomerada com silicato de sódio (de 2,5 a 6% em peso). Depois decompactados, são submetidos a um tratamento com CO2, que consiste napassagem de uma corrente de gás através de sua seção. Ocorre uma reaçãoquímica entre o CO2 e o silicato de sódio, formando sílica-gel, carbonato de sódioe água. Esta reação propicia o endurecimento do molde num curto período detempo, não havendo necessidade de estufagem, alcançando assim, elevadaspropriedades de dureza e resistência.


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1100.. FFuunnddiiççããoo ssoobb pprreessssããoo..

Consiste em forçar o metal líquido, sob pressão, a penetrar na cavidade domolde, chamado neste caso de matriz. A matriz é feita de metal, e não em areiacomo antes, podendo ser utilizado assim por inúmeras vezes.

Devido à pressão e a alta velocidade de enchimento da cavidade do molde,o processo possibilita a fabricação de peças com formas bastante complexas ecom paredes extremamente finas, características que não podem ser obtidas noprocesso convencional por gravidade. A matriz é constituída por duas partes, quesão hermeticamente fechadas no momento do vazamento do metal líquido. Elapode ser utilizada fria ou aquecida à temperatura do metal líquido, tendo que serconstruída com materiais que suportem altas temperaturas. O metal é bombeadona cavidade da matriz, onde sua quantidade deve ser tal que a preenchatotalmente, e preencha também os canais localizados em pontos estratégicospara evasão de ar. Durante o período necessário a sua solidificação, é mantidauma pressão constante na matriz, com o objetivo de minimizar possíveis defeitosdo processo. A seguir, a matriz é aberta e a peça é retirada, procedendo-se entãoa limpeza e lubrificação da matriz para um novo ciclo. As vantagens desteprocesso são:

Produção de formas mais complexas se comparado à fundição por gravidade.

Produção de peças com paredes mais finas e com faixas menores detolerância dimensional.

Alta capacidade de produção.

Produção de peças praticamente acabadas.

Utilização da mesma matriz para milhares de peças, sem variaçõessignificativas nas dimensões das peças produzidas.

Peças obtidas por este processo de fundição podem ser tratadassuperficialmente por revestimentos com um mínimo de preparo prévio de suassuperfícies.

Algumas ligas de alumínio podem apresentar maior resistência mecânica secomparadas ao processo de fundição em areia.

As principais desvantagens do processo são:

As dimensões das peças são limitadas. Normalmente seu peso é inferior a 5kg e raramente ultrapassa 25 kg.

Pode haver dificuldade de evasão do ar retido no interior da matriz, edependendo dos contornos das cavidades e dos canais, este ar pode provocarporosidades nas peças acabadas.


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Os equipamentos e acessórios utilizados são relativamente caros. Aviabilidade econômica só é favorável em casos de grandes volumes de produção.

O processo (com poucas exceções) só é empregado para ligas cujastemperaturas de fusão não sejam superiores as das ligas de cobre.

O princípio do processo está esquematizado na figura seguinte. Como sevê, o metal líquido está contido num recipiente aquecido por uma fonte de calor.No seu interior, localiza-se um cilindro, ao longo do qual desliza um pistão. Ocilindro é dotado de duas aberturas (a e b) por onde penetra o metal líquido,quando o pistão está levantado. O cilindro está ligado a um canal que levadiretamente à matriz. Quando o pistão desce, este imprime força ao metal nocilindro, através do canal, no interior das cavidades da matriz. O cilindro volta aser alimentado de líquido, quando o pistão reassume a posição inicial, e assimacontecem outros ciclos.

É muito importante, na fundição sob pressão, um projeto adequado damatriz e de todos os acessórios que constituem os sistemas de injeção, extraçãoe refrigeração das peças.

1111.. FFuunnddiiççããoo ppoorr cceennttrriiffuuggaaççããoo..

O processo consiste em vazar o metal líquido num molde dotado demovimento rotativo, de modo que a força centrífuga origine uma pressão além dagravidade, forçando o metal líquido a ir de encontro às paredes do molde, ondeirá solidificar. Um dos exemplos mais conhecidos de utilização deste processo é afabricação de tubos de ferro fundido. Estes tubos são muito utilizados em linhasde suprimento de água.


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O processo acontece assim: a máquina tem um formato cilíndrico, sendomontada sobre roletes, que permitem o movimento giratório. O cilindro é rodeadopor uma camisa de água estacionária montada sobre rodas, permitindo que oconjunto tenha movimentos longitudinais. O metal líquido é vazado no interior domolde, através de uma de suas extremidades, percorrendo uma calha alimentadapor uma panela de fundição. No início da operação, a calha está localizada naextremidade oposta à entrada do metal, quando iniciam os movimentos derotação, e vai percorrendo o interior do cilindro até alcançar a outra extremidadedo mesmo. Terminado o processo, a máquina é parada e o tubo solidificado éretirado por meio de tenazes.

1122.. FFuunnddiiççããoo ddee pprreecciissããoo..

É o processo de fundição que utiliza moldes obtidos pelo revestimento deum modelo consumível (perdido) através de uma pasta ou argamassa refratária,que endurece em temperatura ambiente ou mediante temperaturas controladas.Um modelo (em cera, por exemplo) é recoberto por esta pasta, e ao entrar emcontato com temperaturas superiores, torna-se volátil, deixando apenas umacasca rígida correspondendo fielmente à forma da peça que se deseja produzir.

Assim, ao contrário do que ocorre na fundição em areia, modelo e moldesão inutilizados após o processo. As principais vantagens da fundição de precisãosão as seguintes:

Possibilidade de alta produção de peças com formatos complicados.

Utilização de praticamente qualquer metal ou liga.

As peças podem ser produzidas praticamente acabadas, tendo mínima ounenhuma usinagem posterior, o que torna menor a importância de adotarem-seligas fáceis de usinar.


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O processo permite rigorosa verificação do tamanho e contorno dos grãos,solidificação direcionada e orientação granular, o que resulta num controle maispreciso das propriedades mecânicas.

O processo pode adotar fusão sob atmosfera protetora ou sob vácuo, o quepermite a utilização de ligas que exijam tais condições, nos casos de materiaisoxidantes.

As principais limitações são:

As dimensões e o peso das peças são restritos, devido à capacidade de cargado equipamento. O peso recomendado para as peças fundidas por precisão nãodeve ser superior a 5 kg.

O investimento inicial para peças maiores (de 5 a 25 kg), é normalmente muitoelevado.


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Alguns exemplos de peças obtidas por fundição de precisão:

Peças estruturais para aeronáutica (ligas de alumínio e aço inoxidável).

Peças resistentes ao calor, para motores e sistemas de combustão de aviões(aço inoxidável).

Instrumentos de controle de aviões (ligas de cobre-berílio, ligas de magnésio,ligas de bronze-silício).

Peças para equipamentos de processamento de dados.

Em armamentos de pequeno porte (aços-liga, cobre-berílio).

Em máquinas operatrizes e acessórios, em equipamentos médicos eodontológicos, em equipamentos óticos, em equipamentos para indústria têxtil,etc.

1133.. FFoorrjjaammeennttoo..

É um processo de conformação mecânica, onde o material pode serdeformado por martelamento ou por prensagem, através da aplicação individual eintermitente de pressão. É utilizado na fabricação de produtos acabados ou semi-acabados de alta resistência mecânica, destinados a sofrer grandes esforços esolicitações durante sua utilização.

O martelamento é feito aplicando-se golpes rápidos e sucessivos na peça.Deste modo, a pressão máxima acontece quando o martelo toca o material, edecresce rapidamente de intensidade a medida em que a energia do golpe éabsorvida na deformação. O resultado do martelamento é a produção dedeformação principalmente nas camadas superficiais da peça, o que gerairregularidades em suas fibras. Pontas de eixo, virabrequins e disco de turbinassão exemplos de produtos que podem ser fabricados por martelamento.


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No processo de prensagem, o metal fica sujeito a ação de forças decompressão que atuam em baixas velocidades. Os valores máximos de pressãosão atingidos após o momento em que o esforço é retirado, de modo que ascamadas mais profundas da estrutura do material sofrem modificaçõesconsideráveis. Assim, a deformação resultante torna-se mais regular secomparada ao processo de martelamento. O processo pode ser realizado emprensas mecânicas ou hidráulicas. As prensas mecânicas possuem cursolimitado, sendo acionadas por eixos excêntricos que podem aplicar cargas entre100 e 800 toneladas. As prensas hidráulicas possuem curso mais amplo e sãoacionadas por pistões hidráulicos, que podem aplicar cargas entre 300 e 50.000toneladas. Palhetas de turbinas e forjados de liga leve são exemplos de produtosque podem ser obtidos pelo processo de prensagem.


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As operações de forjamento normalmente são realizadas a quente, emfaixas de temperatura superiores aquelas de recristalização do metal. Éimportante que as peças sejam aquecidas de maneira gradual e uniforme. Esteaquecimento é feito em fornos de tamanhos e formatos variados, relacionados aotipo de metal usado e ao tipo das peças a serem produzidas, podendo ir desdefornos de câmara simples até fornos com controle específico de atmosfera etemperatura.

1133..11.. PPrroocceessssoo ddee ffoorrjjaammeennttoo..

Em linhas gerais, podemos descrever o processo de forjamento nasseguintes etapas:

Prensagem: etapa onde o esforço de deformação é aplicado de formagradual. O processo é utilizado para a deformação inicial de grandes lingotes,resultando em produtos que serão posteriormente trabalhados. As formas obtidaspodem ser variadas, indo desde seções circulares até seções cônicas e ovaladas.Um embolo é movimentado por cilindros hidráulicos e pistões que servem paraelevar a pressão de contato. Tal pressão pode ser regulada através do ajuste deuma válvula controladora de pressão, onde este aumento de velocidade gradualpermite um processo livre de choques e pancadas.


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Forjamento simples ou livre: é uma etapa preliminar do processo, onde apartir de blocos e tarugos, procura-se esboçar formas que serão transformadasposteriormente em peças mais complexas. Dependendo do grau decomplexidade, podem ser obtidos discos por esmagamento, flanges em eixosmaciços, dobramento de barras, operações de corte e perfuração a quente,estrangulamento, etc.

Forjamento em matriz: neste processo, o forjamento é realizado em matrizesfechadas, que conformam a peça de acordo com a forma definitiva e precisa.Inicialmente procede-se ao preparo grosseiro da forma da peça, por intermédio daoperação de forjamento simples antes descrita. O pedaço esboçado é colocadosobre uma metade da matriz, presa na bigorna do martelo de queda. A outrametade da matriz é presa ao martelo que, pela aplicação de golpes sucessivos,preenche completamente a cavidade das duas metades da matriz. A matrizpossui ainda outra cavidade em sua periferia, propositalmente confeccionada, eque segue o perfil da peça sobre o plano de união bipartido. O objetivo de talcavidade é conter o excesso de material que deve ser previsto, de modo agarantir total preenchimento da matriz, produzindo uma peça sem defeitos.Devido a este motivo, o volume de material a ser deformado deve corresponderao volume da peça mais o volume de todas cavidades da matriz. Na figuraseguinte podemos notar que o material começa a penetrar na cavidade periférica,formando uma rebarba. Com isto, facilita-se o contato completo das duasmetades da matriz e todas peças serão obtidas com altura constante.


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A fase final da operação de forjamento é o corte da rebarba, que é feito pormeio de matrizes especiais de corte ou quebra de rebarbas. A figura seguintemostra esquematicamente o corte de uma rebarba, mediante ação direta de umpunção apoiado na matriz de corte.

Freqüentemente procede-se ainda uma etapa de cunhagem, que tem oobjetivo de conferir à peça acabamento dimensional final, calibrando suasdimensões e melhorando o aspecto superficial da mesma.

Matrizes para forjamento em matriz: a figura mostra uma matriz simplespara forjamento em matriz. Estão representadas todas etapas do processo, comoa barra inicial, o primeiro desbaste das pontas, o posicionamento na matriz, oforjamento final e a peça pronta em corte. Antes de proceder-se a um projeto dematriz para forjamento em matriz, é necessário observar alguns aspectos nodesenho e no desenvolvimento do modelo. Dentre eles podemos citar osobremetal para usinagem; ângulos de saída para facilitar à retirada da peça da


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cavidade da matriz; concordância de cantos vivos, onde estes devem ser sempreevitados; tolerâncias dimensionais das partes bipartidas; contração do metal apósresfriamento, que pode variar segundo o tipo de material; o dimensionamento doscanais de rebarbas; o material usado para confecção das matrizes; etc.

Recalcagem: trata-se essencialmente de um processo de conformação aquente em que uma barra, tubo ou outro produto de seção circular uniforme, temuma parte de sua seção transversal alongada ou reconformada. Em princípio, oprocesso é executado mantendo-se a peça original aquecida entre as matrizes eaplicando pressão numa das extremidades, no sentido axial. Com o emprego deuma ferramenta de recalcar, ocorre o alargamento da outra extremidade,mediante o deslocamento do metal. A figura seguinte ilustra esquematicamente oprocesso. A barra (a') aquecida é inserida na máquina, entre as duas matrizesabertas (A) e (A'). Uma alavanca (b') determina a posição exata da barra naextremidade das matrizes. Quando a máquina é acionada, as matrizes se fechame bloqueiam a barra, ao mesmo tempo em que a alavanca (b') se eleva, deixandolivre a extremidade para a entrada do punção (B) da ferramenta de recalcar. Opunção entra na câmara para recalcar a extremidade da barra nas fases (2) e (3)e então a matriz é aberta e a máquina interrompe automaticamente o processo.


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1133..22.. OOuuttrrooss pprroocceessssooss ddee ffoorrjjaammeennttoo..

Forjamento rotativo: é um processo de redução da área de seção transversalde barras, tubos ou fios, mediante a aplicação de golpes radiais repetidos, com oemprego de um ou mais pares de matrizes opostas. A peça a ser forjadageralmente possui forma simétrica na sua seção transversal (quadrada,retangular, cilíndrica ou ovalada). Pelo processo, consegue-se reduzir tubos apartir de 350 mm de diâmetro e barras a partir de 100 mm de diâmetroaproximadamente. Normalmente, o processo é aplicado a frio em aços com 0,2%ou menos de carbono, e à medida que aumenta a porcentagem de carbono e deoutros elementos de liga, a forjabilidade torna-se mais difícil (em alguns tipos deestruturas cristalinas, é necessário o emprego de tratamento térmico especialantes do processo de forjamento rotativo).

A figura (a) representa o método das matrizes cônicas, onde as peçasbipartidas são abertas e fechadas rapidamente, enquanto a peça girando éintroduzida no sentido longitudinal. Na figura (b), as matrizes giram num fuso quepossui roletes na sua periferia, responsáveis por golpear a peça, abrindo efechando milhares de vezes por minuto. A figura (c) indica o método paraforjamento rotativo de tubos, onde a bucha cônica gira e o tubo é introduzido emseu assentamento. À medida que percorre o corpo da bucha, a seção do tubo vaisendo alongada e diminuída. Para reduzir apenas a espessura das paredes dostubos, o forjamento rotativo utiliza-se de uma ferramenta conhecida como mandril,que é uma barra de precisão com diâmetro externo correspondente ao diâmetrointerno do tubo. Este mandril é colocado no interior do tubo, de modo a receber osgolpes externos e manter as dimensões internas inalteradas.


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Forjamento em cilindros: este processo é empregado na redução da seçãotransversal de barras ou tarugos, através da passagem forçada entre doiscilindros rotativos, que possuem entalhes ou canaletas na sua superfície. Ao girar,os cilindros comprimem o material numa das canaletas, então ocorre ainterrupção do movimento, e o material é colocado em outra canaleta, e assimsucessivamente até atingir o comprimento, diâmetro e seção desejados. É umprocesso simples e rápido, que é muito vantajoso na conformação preliminar depeças a serem recalcadas ou forjadas em matriz, podendo ser utilizado tambémna confecção de peças com formas definitivas.

Extrusão: é o processo de conformação em que o bloco de metal é forçado apassar através do orifício de uma matriz sob alta pressão, de modo a ter suaseção transversal reduzida. A extrusão produz, geralmente, barras cilíndricas outubos. Formas de seção transversal mais irregulares também podem serconseguidas em materiais mais facilmente trabalháveis, como o alumínio.Normalmente a extrusão é realizada a quente, devido ao grande esforçonecessário para a deformação.


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Existem dois tipos de extrusão:

Extrusão direta: o bloco metálico é colocado numa câmara e forçado através doorifício da matriz, devido a força de um embolo.

Extrusão indireta: neste tipo de extrusão, o embolo é oco e a matriz fica fixadaao mesmo, onde a extremidade oposta da câmara é fechada com uma placa. Oatrito é menor do que na extrusão direta, devido ao fato de não ocorrer movimentorelativo entre as paredes da câmara e o bloco metálico, fazendo que o esforçonecessário a deformação seja menor.

A figura seguinte representa o processo de extrusão em tubos. Neste caso,um mandril é preso à extremidade do embolo, de modo a conformar o diâmetrointerno do tubo. As dimensões da parede do tubo são determinadas pela folgaentre o mandril e o orifício da matriz.

Os equipamentos utilizados na extrusão consistem de prensas horizontais,com capacidade normal compreendida entre 1500 a 5000 toneladas, emboraprensas maiores sejam também utilizadas. Os metais e ligas extrudadoscompreendem o aço, o alumínio e suas ligas, o cobre e suas ligas. Alumínio elatão podem ser extrudados de modo a produzir seções estruturais relativamentecomplexas.


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Mandrilagem: é o processo utilizado para obtenção de tubos de aço e cobre apartir de tarugos. O processo ocorre da seguinte forma: um tarugo aquecido écolocado entre dois cilindros, inclinados entre si no plano horizontal e commovimento de rotação no mesmo sentido. O tarugo adquire um movimentohelicoidal que o empurra para frente, de encontro ao mandril, formando assim odiâmetro interno do tubo. Este processo permite a obtenção de tubos comdiâmetros variados, polidos interna e externamente e sem marcas de ferramenta.

1144.. MMaatteerriiaaiiss mmeettáálliiccooss ffeerrrroossooss..

1144..11.. AAççoo:: ccaarraacctteerrííssttiiccaass ee ccllaassssiiffiiccaaççããoo..

Dos materiais metálicos, o aço é o mais importante, pela variedade deutilizações a que se presta e em virtude de suas inúmeras propriedadesmecânicas. As principais características dos aços são:

Cor acinzentada.

Peso específico de 7,8 g/cm³.

Temperatura de fusão entre 1350º e 1400º C.

Maleabilidade (fácil de ser laminado).


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Tenacidade (resiste bem à tração, compressão e outros esforços dedeformação lenta).

Ductilidade (estira-se bem sob a forma de fios).

Deixa-se trabalhar bem pelas ferramentas de corte.

Apresenta boa resistência a impactos e choques.

Boa soldabilidade, onde uma barra de aço-liga-se a outra pela ação do calor(solda autógena) ou pela ação combinada de calor e choques, na bigorna oumartelete (caldeamento).

Adquire têmpera, dependendo do teor de carbono existente na suacomposição química.

Possui boa elasticidade, dependendo do teor de carbono existente na suacomposição química.

Oferece grande resistência à ruptura. Para fins teóricos, os aços podem serclassificados de acordo com esta propriedade. Tal característica mecânica éverificada em laboratórios de ensaio de materiais, e sua unidade padrão é okg/mm². Quando se diz, por exemplo, que um aço tem resistência de 45 kg/mm²,isto significa que um fio deste aço com seção de 1 mm², rompe-se quando oesforço aplicado em seus extremos for equivalente a 45 kg.

1144..22.. IInnfflluuêênncciiaa ddoo ccaarrbboonnoo nnaass ccaarraacctteerrííssttiiccaass ddoo aaççoo..

A porcentagem de carbono influi em importantes características do aço.Quando aumenta o carbono no aço, ocorrem os seguintes resultados:

Aumento da dureza e da resistência à tração.

Diminuição da resiliência e da maleabilidade.

Somente se consegue efeito sensível da têmpera (endurecimento do aço) àpartir de 0,4% de carbono. A têmpera proporciona aumento da dureza e permiteao aço seu uso industrial mais amplo.

1144..33.. CCllaassssiiffiiccaaççããoo ddooss aaççooss..

Existem duas classes gerais: os aços ao carbono e os aços especiais (ouaços-liga). Os aços-liga são aqueles que recebem, durante sua fabricação, aadição de um ou mais dos seguintes elementos: níquel, cromo, vanádio, cobalto,silício, manganês. Veja na tabela seguinte, a classificação e usos gerais dos açoscarbono:


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Resistência àruptura

Teor decarbono

Tipo quantoà dureza

TêmperaMaleabilidad

e esoldabilidade

Usos

35 a 45kg/mm²

0,05 a 0,15% Extra-doce Não adquire

Grandemaleabilidade

. Fácil parasoldar-se.

Chapas, fios,parafusos,

tubosestirados,

produtos decalderaria.

45 a 55kg/mm²

0,15 a 0,3% Doce Não adquireMaleável.Soldável.

Barraslaminadas eperfiladas,

peçascomuns demecânica.

55 a 65kg/mm²

0,3 a 0,4% Meio-doceApresenta

inícioDifícil parasoldar-se.

Peçasespeciais demáquinas e

motores,ferramentas

paraagricultura.

65 a 75kg/mm²

0,4 a 0,6% Meio-duro Adquire boaMuito difícilpara soldar-

se.

Peças degrandedureza,

ferramentasde corte,

molas, trilhos.

75 a 100kg/mm²

0,6 a 1,5%Duro a extra-

duroAdquire fácil Não se solda.

Peças degrande

dureza eresistência,

molas, cabos,artigos decutelaria.

Aços ao carbono: são aqueles que contêm, além do ferro, pequenasquantidades de carbono, manganês, silício, fósforo e enxofre. Seu elementobásico de liga é o ferro.

Carbono: constitui depois do ferro, o elemento mais importante. Pode-se dizerque o carbono é o elemento chave do aço, onde sua quantidade determina oudefine seu tipo. A influência do carbono sobre a resistência do aço é maior que ade qualquer outro elemento.

Manganês: no aço doce, em pequena porcentagem torna-o dúctil e maleável. Noaço rico em carbono, entretanto, o manganês endurece e aumenta a resistênciado aço.

Silício: faz com que o aço torne-se mais duro e tenaz. Evita a porosidade econcorre para a remoção dos gases e dos óxidos. Influi para que não apareçamfalhas ou vazios na massa do aço, sendo um elemento purificador de liga.


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Fósforo: quando ocorre em porcentagens elevadas, torna o aço frágil equebradiço, motivo pelo qual sua presença deve ser reduzida ao mínimo, já quenão pode ser eliminado completamente.

Enxofre: também é um elemento prejudicial ao aço, tornando-o granuloso eáspero, devido aos gases que produz na massa metálica. O enxofre enfraquece aresistência do aço.

1144..44.. AAççooss eessppeecciiaaiiss oouu aaççooss--lliiggaa..

Devido às necessidades industriais, pesquisas e experiências levaram adescoberta dos aços especiais, mediante adição e dosagem de certos elementosno aço carbono. Conseguiram-se assim os aços-liga, com características como aresistência à tração, corrosão, elasticidade e dureza, bem melhores do que osaços convencionais. Conforme as finalidades desejadas, os elementosadicionados aos aços para obtenção de aços-liga podem ser: níquel, cromo,manganês, tungstênio, molibdênio, vanádio, silício, cobalto e alumínio.

Níquel: foi um dos primeiros metais utilizados com sucesso para dardeterminadas qualidades ao aço. O níquel aumenta a resistência e a tenacidadedo mesmo, eleva o limite de elasticidade, fornece boa ductilidade e boaresistência à corrosão. O aço níquel contêm de 2 a 5% de níquel e 0,1 a 0,5% decarbono. Os teores entre 12 e 21% de níquel e 0,1% de carbono produzem osaços inoxidáveis, que apresentam grande dureza e alta resistência mecânica.

Cromo: dá também alta resistência ao aço, dureza, elevado limite de elasticidadee boa resistência à corrosão. O aço cromo contêm de 0,5 a 2% de cromo e 0,1 a1,5% de carbono. O aço cromo especial (do tipo inoxidável), contêm de 11 a 17%de cromo.

Manganês: os aços com 1,5 a 5% de manganês são frágeis. Entretanto, quandoadicionado em porcentagens convenientes, aumenta a resistência do aço aodesgaste e aos choques, mantendo-o dúctil. O aço manganês contêm usualmente11 a 14% de manganês e 0,8 a 1,5% de carbono.

Tungstênio: é geralmente adicionado aos aços com outros elementos. Otungstênio aumenta a resistência ao calor, aumenta a dureza, aumenta aresistência à ruptura e o limite de elasticidade. Os aços com 3 a 18% detungstênio e 0,2 a 1,5% de carbono apresentam grande resistência, mesmo emtemperaturas muito elevadas.

Molibdênio: sua ação nos aços é semelhante a do tungstênio. Emprega-se emgeral, adicionado com o cromo, produzindo os aços cromo-molibdênio, de granderesistência principalmente em aplicações de esforços repetitivos.

Vanádio: melhora a resistência à tração, sem que ocorra perda de ductilidade, eeleva os limites de elasticidade e de fadiga. Os aços cromo-vanádio contêm 0,5 a1,5% de cromo, 0,15 a 0,3% de vanádio e 0,13 a 1,1% de carbono.


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Silício: aumenta a elasticidade e a resistência dos aços. O silício tem o efeito desuprimir o magnetismo do aço. Os aços silício contem 1 a 2% de silício e 0,1 a0,4% de carbono.

Cobalto: também influi favoravelmente nas propriedades magnéticas dos aços,além disto, quando associado ao tungstênio, aumenta a resistência dos aços aocalor.

Alumínio: age como agente desoxidante do aço. Num processo de tratamentotérmico conhecido como nitretação, combinando-se com o azoto, favorecendo aformação de uma camada superficial duríssima.

Veja na tabela seguinte, a classificação e usos gerais dos aços-liga:

Tipo de aço-ligaPorcentagem da

adiçãoCaracterísticas do

açoUsos industriais

1 a 10% de níquel

Quando temperadose revenidos, resistembem à ruptura e ao

choque.

Peças deautomóveis, peças

de máquinasferramentas.

10 a 20% de níquel

Resistem bem àtração. São muito

duros. Temperáveisem jato de ar.

Blindagem denavios, eixos, hastesde freios, projéteis.Aço-níquel

20 a 50% de níquel

São inoxidáveis.Suportam choques e

são resistenteselétricos.

Válvulas de motorestérmicos,

resistênciaselétricas, cutelaria,

instrumentos demedição.

Até 6% de cromo

Resistem bem àruptura. São duros,não resistem aos

choques.

Esferas e rolos derolamentos,ferramentas,blindagens.

11 a 17% de cromo São inoxidáveis.Aparelhos e

instrumentos demedição, cutelaria.

Aço-cromo

20 a 30% de cromoResistem bem à

oxidação, mesmo emaltas temperaturas.

Válvulas de motoresa explosão, fieiras,

matrizes.

0,5 a 1,5% de cromo;1,5 a 5% de níquel

Grande resistência achoques, torção e

flexão. Grandedureza.

Virabrequins,engrenagens, eixos,peças de motores degrandes velocidades,

bielas.Aço cromo e níquel

8 a 25% de cromo;18 a 25% de níquel

Inoxidáveis,resistentes a ação docalor, resistentes a

corrosão porelementos químicos.

Portas de fornos,tubulações de águas

salinas e gases,eixos de bombas,válvulas, turbinas.


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Aço manganês7 a 20% demanganês

Extrema dureza,grande resistênciaaos choques e ao

desgaste.

Mandíbulas debritadores, eixos de

carros e vagões,agulhas,

cruzamentos ecurvas de trilhos,peças de dragas.

Aço silício 1 a 3% de silício

Resistência àruptura, elevado

limite deelasticidade,

propriedade deanular o

magnetismo.

Molas, chapas deinduzidos de

máquinas elétricas,núcleos de bobinas

elétricas.

Aço silício-manganês

1% silício e 1% demanganês

Grande resistência àruptura. Elevado

limite deelasticidade.

Molas de automóveise molas de vagões.

Aço tungstênio 1 a 9% de tungstênio

Dureza, resistência àruptura, resistênciaao calor da abrasão

(fricção). Possuipropriedadesmagnéticas.

Ferramentas decorte para altas

velocidades,matrizes, fabricação

de imãs.

Aço molibdênio -Dureza, resistência àruptura, resistência

ao calor da abrasão.

Não é comum o açomolibdênio simples.

O molibdênio éassociado a outros

elementos.

Aço vanádio -Dureza, resistência àruptura, resistência

ao calor da abrasão.

Não é comum o açovanádio simples. O

vanádio é associadoa outros elementos.

Aço cobalto -

Propriedadesmagnéticas, dureza,resistência à ruptura.

Alta resistência àabrasão.

Imãs permanentes,chapas de induzidos.

Não é usual o açocobalto simples.

Aço rápido

8 a 20% detungstênio; 1 a 5%de vanádio; até 8%de molibdênio; 3 a

4% de cromo

Excepcional durezaem virtude daformação decarbonetos.

Resistência ao corte,mesmo com a

ferramenta aquecidaao rubro, pela alta

velocidade. Aferramenta de açorápido que contêmcobalto, consegue

usinar até aço-manganês, degrande dureza.

Ferramentas decorte de todos os

tipos, empregadasem altas

velocidades.Cilindros delaminadores,

matrizes, fieiras,punções.


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Aço alumínio-cromo

0,85 a 1,2% dealumínio; 0,9 a 1,8%

de cromo

Possibilita grandedureza superficialpor tratamento denitretação (termo-

químico).

Camisas de cilindroremovíveis de

motores a explosãoe de combustão

interna, virabrequins,eixos, calibradoresdimensionais fixos.

1155.. FFeerrrroo ffuunnddiiddoo..

O ferro fundido é um material metálico refinado em fornos próprios,conhecidos como fornos cubilô. É obtido através da fusão do gusa, sendoportanto, um ferro de segunda fusão. As impurezas do minério de ferro e docarvão deixam no ferro fundido pequenas porcentagens de silício, manganês,enxofre e fósforo. O silício favorece a formação do ferro fundido cinzentoenquanto que o manganês favorece a formação do ferro fundido branco. Tanto osilício como o manganês melhoram sua qualidade. O mesmo não acontece com oenxofre e o fósforo, cujas porcentagens devem ser minimizadas sempre quenecessário.

O ferro fundido é um tipo de liga que recebe o nome de ternária, sendocomposto por três elementos: ferro, carbono (entre 2 e 4,5%) e silício (entre 1 e3%). Podemos encontrar também o ferro fundido ligado que, assim como o aço,recebe outros elementos de liga para conferir propriedades especiais à suaaplicação industrial. Dependendo da quantidade de cada elemento e da maneiracomo o material é resfriado ou tratado termicamente, o ferro fundido receberá asseguintes designações:

Ferro fundido cinzento. Ferro fundido branco. Ferro fundido maleável (preto ou branco). Ferro fundido nodular.

O fator que determina a distinção entre o ferro fundido cinzento e o ferrofundido branco, é a aparência observada numa região de fratura do material, feitaapós seu completo resfriamento. Esta aparência (cuja análise é feita emlaboratório com auxílio de microscópio), é caracterizada pelo aspecto do carbonona estrutura: forma de cementita (Fe3C), ou forma de grafita (mineral presente nacomposição do grafite).

No ferro fundido cinzento, o carbono aparece sob a forma de grafita, emflocos ou lâminas, conferindo ao mesmo a cor acinzentada. Como o silício tem apropriedade de favorecer a decomposição da cementita em ferro e grafita, estetipo de liga ferrosa é a que apresenta maiores porcentagens de silício (até 2,8%),se comparada aos outros tipos de ferros fundidos. Outro fator que pode influenciarna formação da grafita é o resfriamento lento do material, que beneficia a


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estrutura interna do mesmo. Podemos citar as seguintes propriedades do ferrofundido cinzento:


Temperatura de fusão em torno de 1200º C, apresentando-se muito líquido(condição que facilita a moldagem das peças).

Fácil de ser trabalhado por ferramentas manuais ou ser usinado em máquinasferramenta.

Grande capacidade de amortecer vibrações.

É muito resistente à compressão, mas não resiste bem à tração.

O ferro fundido branco é obtido durante o processo de solidificação,quando não ocorre a formação de grafita, ficando o carbono sob a forma decarbonetos de ferro (ou cementita). Para que isto aconteça, os teores de carbonoe de silício devem ser reduzidos e a velocidade de resfriamento deve ser maior.Nos ferros fundidos brancos ligados, elementos como o cromo, o molibdênio e ovanádio funcionam como estabilizadores dos carbonetos, aumentando suadureza. Por causa desta elevada dureza, os ferros fundidos brancos são frágeis,embora tenham grande resistência à compressão, ao desgaste e à abrasão.Podemos citar outras características do ferro fundido branco:


O carbono é inteiramente combinado com o ferro, constituindo um carbonetode ferro conhecido como cementita.

Quando quebrado a parte fraturada é brilhante e quase branca.

Tem baixo teor de carbono (2,5 a 3%) e de silício (menos que 1%).

É muito duro e quebradiço, sendo difícil de ser usinado.

Possui temperatura de fusão em torno de 1100º C, mas não é bom paramoldagem, pois permanece pouco tempo em estado líquido.

O ferro fundido maleável é um material que reúne as vantagens do aço eas propriedades do ferro fundido. Assim, ele tem ao mesmo tempo alta resistênciamecânica e alta fluidez no estado líquido, o que permite a produção de peçasvariadas e sem muitas restrições de forma. O ferro fundido maleável é produzidoa partir do ferro fundido branco submetido a tratamento térmico, que torna aspeças fabricadas com este material mais resistentes ao choque e àsdeformações. Dependendo das condições e das temperaturas alcançadasdurante o tratamento térmico, o ferro maleável pode apresentar o núcleo preto oubranco.


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O ferro maleável de núcleo preto passa por um tratamento térmico ematmosfera neutra, no qual a cementita é decomposta em ferro e carbono, onde ocarbono forma uma grafita compacta, diferente da forma laminada dos ferrosfundidos cinzentos.

O ferro maleável de núcleo branco passa por um tratamento térmico ematmosfera oxidante, no qual o carbono é removido por descarbonetação, nãohavendo a formação de grafita. Por causa disto, ele adquire característicassemelhantes às de um aço de baixo carbono, permitindo que possa ser soldado.

O ferro fundido nodular apresenta uma estrutura composta por partículasarredondadas de grafita. Isto é obtido com a adição de elementos como omagnésio, na massa metálica ainda líquida. Com o auxílio de tratamentostérmicos adequados, este material pode apresentar propriedades mecânicascomo a ductilidade, tenacidade e resistência à corrosão melhor do que algunsaços carbono. Por causa disto e do menor custo de processamento, o ferrofundido nodular está substituindo alguns tipos de aço.

O quadro a seguir resume os principais tipos de ferro fundido encontradosna indústria:

Tipo de ferro fundido Propriedades Produtos

Ferro fundido cinzentoBoa usinabilidade.

Capacidade de absorvervibrações.

Blocos e cabeçote de motor,carcaças e platôs deembreagem, discos e

tambores de freio, suportes,bases e barramentos de

máquinas industriais.

Ferro fundido branco

Dureza e fragilidade.Elevada resistência a

compressão. Resistente aodesgaste e a abrasão.

Equipamentos de manuseiode terra, mineração e

moagem, rodas de vagões,revestimentos de moinhos

industriais.

Ferro fundido maleável(preto ou branco)

Alta resistência mecânica ealta fluidez no estado líquido.Resistência ao choque e as

deformações.

Suportes de molas, caixasde direção, cubos de roda,conexões para tubulaçõeshidráulicas e industriais,

suportes de barras de torção,corpos de mancais, flanges

para tubos deescapamentos.

Ferro fundido nodular

Ductilidade, tenacidade,usinabilidade. Resistênciamecânica e resistência a

corrosão.

Mancais, virabrequins,caixas de diferencial,

carcaças de transmissão,caixas satélites para

automóveis, caminhões etratores.


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1166.. MMaatteerriiaaiiss mmeettáálliiccooss nnããoo ffeerrrroossooss..

1166..11.. CCoobbrree..

O cobre é um metal não ferroso e não magnético que se funde à 1080º C e,depois da prata, é considerado como o melhor condutor de eletricidade e de calorexistente. É um metal dúctil e maleável, que pode ser laminado a frio ou à quente.Ao ser laminado a frio, estirado ou estampado, ele adquire um endurecimentosuperficial que aumenta sua resistência, porém diminui sua maleabilidade. Isto otorna mais frágil, o que pode ser corrigido através de tratamento térmico.

Em contato com o ar seco e em temperatura ambiente, o cobre não sofrealterações, isto é, não oxida. Em contato com ar úmido, no entanto, ele se recobrede uma camada esverdeada popularmente conhecida por azinhavre ou zinabre(hidrocarboneto de cobre). O azinhavre impede a oxidação do cobre, sendoprejudicial à saúde.

O cobre é um material relativamente escasso. Existe somente 0,007% decobre na crosta terrestre, e como vem sendo usado a milhares de anos, seu custoé alto em relação a outros tipos de metais. Por isto, para muitas aplicações, ocobre vem sendo substituído pelo alumínio.

Por suas características, o cobre é ideal para os seguintes equipamentos:destiladores, filtros, encanamentos, reatores, evaporadores, autoclaves, tanques,serpentinas, alambiques, bombas, condensadores, tubos de evaporação e emaplicações para ácidos, resina, soda cáustica, etc.

O cobre também pode ser usado como elemento de liga, geralmenteadicionado para aumentar a resistência à corrosão. É o caso, por exemplo, do açocarbono: adiciona-se cobre ao aço quando se deseja melhorar sua resistência àcorrosão. Em relação ao alumínio, a adição de cobre confere a este tipo de ligamaior resistência mecânica.

Obtenção do cobre.

O cobre, na forma livre, normalmente é encontrado combinado com outrosminerais: a calcopirita (mistura de cobre, ferro e enxofre), e a calcosita (mistura decobre e enxofre). Por possuírem enxofre na sua composição química, estesminerais são conhecidos como sulfurosos, e quando colocados na água comdeterminados produtos químicos, não se molham. Para que se possa obter ocobre, estes minerais devem passar por uma série de processos de reação edecomposição, podendo citar:

Trituração e moagem. Flotação ou concentração. Decantação e filtragem. Obtenção do mate. Obtenção do cobre blíster. Refino.


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Na etapa de trituração e moagem, o minério passa por um triturador edepois por um moinho de bolas, no qual é moído até que suas partículas sejamreduzidas a pedaços com dimensões de 0,05 mm a 0,5 mm. Em seguida, ominério moído é colocado em uma máquina com produtos químicos e água. Nabase desta máquina existem orifícios por onde é injetado ar, com o objetivo deagitar a solução. As partículas que não contêm cobre serão encharcadas pelasolução de água e produtos químicos, formando um lodo conhecido como ganga,indo parar no fundo do tanque. Como o minério sulfuroso flutua, não semisturando com a água, o sulfeto de cobre e o sulfeto de ferro fixam-se nasbolhas de ar sopradas, formando uma espuma concentrada na superfície damáquina.

A segunda fase é a flotação ou concentração, que consiste em recolher edesidratar a espuma formada, acondicionando-a em reservatórios, preparando omaterial para a fase seguinte do processo.

A terceira etapa é a decantação e filtragem, quando se obtém umconcentrado com 15 a 30% de cobre.

Na quarta etapa, o concentrado é levado juntamente com fundentes a umforno de chama direta, chamado de revérbero. Grande parte do enxofre e dasimpurezas (como o arsênio e o antimônio), que estão no concentrado, sãoeliminadas. Assim, o sulfeto de ferro e cobre é transformado em óxido,apresentando entre 35 e 55% de concentração de cobre, que nesta etapa doprocesso recebe o nome de mate. Para retirar o enxofre e o ferro do mate, oconcentrado é levado para conversores, com o objetivo de ocorrer sua oxidação.No conversor o ferro une-se quimicamente à sílica, transformando-se em escória,que será posteriormente eliminada. O enxofre excedente é liberado sob a formade gás. Nesta etapa o cobre bruto obtido recebe o nome de blíster, e apresentauma pureza entre 98 e 99,5% de cobre, com impurezas residuais de antimônio,bismuto, chumbo, níquel, e também metais nobres como o ouro e prata.

A refinação do blíster é a última etapa do processo. Esta refinação podeocorrer por processo térmico ou processo eletrolítico. No processo térmico, oblíster é fundido e partes das impurezas são eliminadas, obtendo-se assim umnível de pureza de 99,9%, sendo o mais utilizado comercialmente. Com ele sãofundidos lingotes que serão transformados em chapas, tarugos, barras, fios,tubos, etc. No processo eletrolítico, emprega-se a eletrólise. Através da passagemde corrente elétrica por uma solução saturada de sulfato de cobre com 15% deácido sulfúrico, um ânodo feito de cobre blíster é decomposto. O cobre puro édepositado nos cátodos feitos de folhas finas de cobre puro. As impurezas ficamdepositadas no fundo do reservatório, formando uma lama ou barro anódico. Estalama contêm metais nobres com o ouro e a prata, que são recuperados por meiode outros processos de separação. A recuperação destes metais é suficiente paracustear a obtenção do cobre eletrolítico puro, que pode atingir pureza de 99,99%.Este material é usado na indústria eletrônica e na fabricação de ligas especiais.Como o cobre não é magnético, o mesmo não provoca centelhas. Estapropriedade é muito útil para aplicações de determinados componenteseletrônicos. Veja no quadro a seguir as principais características do cobre:


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Denominação Cobre eletrolítico Cobre fosforizado Cobre com prata

Composição 99,9% de cobre99,9% de cobre

0,03% de fósforo99,9% de cobre0,03% de prata

Usos típicos

Barras condutoras,comutadores elétricos,

chaves elétricas,calhas e condutores,bóias, pinos, rebites,

pregos, fornalhas,destiladores.

Tubos pararefrigeração e

equipamentos de trocade calor, tubulações

em geral.

Comutadoreselétricos, radiadores.

Propriedades gerais

Alta condutibilidadeelétrica e térmica,

excelente facilidade deser trabalhado.

Melhor facilidade deconformação e

dobramento do que ocobre eletrolítico.

Preferido para serviçode calderaria e solda

por fusão.

Resistente aoamolecimento por

temperaturasinferiores a 350º C.Alta condutibilidadeelétrica e térmica.

Densidade 8,9 g/cm³ 8,9 g/cm³ 8,9 g/cm³Módulo de

elasticidade kg/mm²12000 12000 12000

Especificação ASTMaproximada

Chapas e tiras: B11,B101, B152. Barras:

B12, B48, B49, B124,B133, B187. Tubos:B13, B111, B188.

Chapas e tiras: B11,B101, B152. Barras:

B12, B124, B133.Tubos: B13, B42, B68,

B75, B88, B111.

Chapas e tiras: B101,B152.

1166..22.. BBrroonnzzee..

É uma liga formada pela fusão de cobre e estanho, podendo ter na suacomposição química até 12% de estanho, proporção determinada por suautilização e pelas propriedades que se deseja obter. Normalmente funde-se a800º C. O bronze com até 10% de estanho pode ser laminado e estirado,possuindo alta resistência a tração, corrosão e fadiga. Esta liga é usada nafabricação de parafusos e engrenagens para trabalhos pesados, mancais ecomponentes que suportam cargas de compressão, tubos e varetas paraeletrodos de soldagem. O bronze que contêm mais de 12% de estanho é utilizadona fabricação de sinos, e antigamente, na fabricação de canhões. Taisporcentagens agregam ao bronze elevada dureza, boa resistência mecânica aoatrito e boa condutibilidade elétrica.

A liga de cobre e estanho que é desoxidada com fósforo recebe o nome debronze fosforoso. Sua composição química contêm 1,3% de estanho e 98,7% decobre. Este tipo de bronze pode ser conformado por dobramento, recalcamento,prensagem e forjamento em matrizes, sendo facilmente unido por meio debrasagem (processo de solda no qual o material de adição é fundido numatemperatura inferior ao ponto de fusão das peças a serem unidas). Suasaplicações típicas estão na fabricação de contatos elétricos e mangueirasflexíveis.

As ligas de bronze também podem receber pequenas quantidades deoutros elementos, como o chumbo, o fósforo ou o zinco. Quando é adicionado ochumbo, por exemplo, ocorre ganho em usinabilidade. A adição de fósforo oxida a


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liga e melhora a qualidade das peças de sofrerem desgaste por fricção. O zinco,por sua vez, eleva a resistência ao desgaste.

O desenvolvimento da tecnologia dos materiais levou à criação de bronzesespeciais que não contêm estanho. Estas ligas possuem alta resistênciamecânica, resistência ao calor e a corrosão. Neste grupo encontramos o bronzede alumínio, que normalmente contêm 13% de alumínio. Ele é empregado nalaminação a frio de chapas resistentes à corrosão, na fabricação de tubos decondensadores, evaporadores e trocadores de calor, recipientes para indústriaquímica, instalações criogênicas, engrenagens, ferramentas para conformação deplásticos, etc.

O bronze de silício, com até 4% de silício, apresenta alta resistência aruptura e alta tenacidade. Esta liga é utilizada na fabricação de peças paraindústria naval, parafusos, tanques para água quente, tubos para trocadores decalor e caldeiras.

O bronze de berílio geralmente contêm 2% de berílio. É uma liga que temalta resistência à corrosão e à fadiga, possuindo boa condutividade elétrica e altadureza, conservando a tenacidade. Estas características são adquiridas apósreceber tratamento térmico. Por sua alta resistência mecânica e por não emitircentelhas, esta liga é especialmente indicada para equipamentos de soldagem eferramentas elétricas.

O quadro seguinte ilustra as principais ligas de bronze e suasparticularidades:

Composição nominal Norma técnicaClassificação

Cu Sn Pb Zn Fe Al Mn SAE ASTMBronze ao

estanho e zinco88 10 - 2 - - - 62 B-143-1A

80 10 10 - - - - 64 B-144-3A83 7 7 3 - - - 660 B-144-3B85 5 9 1 - - - 66 B-144-3C70 5 25 - - - - - B-144-3E

Bronze comalto teor de

chumbo

72 5 15 8 - - - TM-23 B-144-3FBronze

vermelho aochumbo

83 4 6 7 - - - - B-145-4B

Bronzemanganês

62 - - 26,5 3 5 3,5 430-B B-147-8B

88,5 - - - 1 10,5 - 68-B B-148-9B85,2 - - - 4 10,7 - - B-148-9C

Bronzealumínio

78 - - 4 4 10,5 3,5 - B-148-9D


____________________________________________________________


63

1166..33.. LLaattããoo..

O latão é uma liga composta por cobre e zinco, onde o zinco pode variar de5 a 45%. Sua temperatura de fusão está entre 800 e 1070º C, dependendo doteor de zinco que a liga contêm. Em geral, quanto maior a porcentagem de zinco,menor a temperatura de fusão. O aspecto visual de coloração do latão estãodiretamente relacionados com a porcentagem de zinco presente na liga, indo dacor avermelhada (menos de 10% de zinco), passando pelo amarelo ouro (até 40%de zinco) e chegando a tons bem claros (acima de 40% de zinco). O latão é umaliga dúctil, maleável e boa condutora de eletricidade e calor. Possui boaresistência mecânica e a corrosão, podendo ser fundida, laminada e estirada àfrio. Quando contêm até 30% de zinco, o latão é facilmente conformado porestiramento, corte, dobramento, mandrilagem e usinagem. Pode ser unido porsolda de estanho e solda de prata.

O latão aceita quase todos os métodos de conformação a quente e a frioexistentes, assim como a maioria dos processos de solda. A fim de melhorar suaresistência mecânica e sua usinabilidade, outros elementos de liga podem seradicionados na sua composição química: chumbo, estanho e níquel, por exemplo.O latão ao chumbo contêm 1 a 3% de chumbo. Apresenta ótima usinabilidade,sendo utilizado para fabricar peças por estampagem a quente que necessitam deposterior usinagem. O latão ao estanho tem até 2% de estanho. É uma materialaltamente resistente à corrosão em atmosferas marinhas, por isto é muitoutilizado na fabricação de peças de navios. O latão ao níquel é usado nafabricação de molas e casquilhos de mancais.

1166..44.. NNoorrmmaalliizzaaççããoo ee pprroodduuttooss ppaarraa ccoommeerrcciiaalliizzaaççããoo..

O cobre e suas ligas possuem formas comerciais padronizadas, que sãoclassificadas em dois grandes grupos: ligas dúcteis (ou ligas para conformação), eligas para fundição. Dentro destas classificações, ainda existe outra separaçãodevido a composição química que elas apresentam. A norma brasileira queregulamenta tais ligas é a NBR-7554, que é baseada na norma ASTM. De acordocom tais normas, as ligas dúcteis são designadas da seguinte forma:

Classe Liga Designação comum

C1XXXXCobre puro e ligas com

alto teor de cobre.Cobre.

C2XXXX Cobre-zinco. Latões.C3XXXX Cobre-zinco-chumbo. Latões com chumbo.

C4XXXX Cobre-zinco-estanho.Latões especiais com

estanho.C5XXXX Cobre-estanho. Bronzes.

C6XXXXCobre-alumínio, cobre-

silício, cobre-zinco(especiais).

Bronzes de alumínio,bronze de silício. Latões

especiais.

C7XXXXCobre-níquel, cobre-

níquel-zinco.Alpacas.


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64

Como você pode observar na tabela, as ligas são identificadas pela letra Cseguida de 5 algarismos. O primeiro ou os dois primeiros algarismos indicam aclasse do material e os dois últimos referem-se à identificação do material. Ex:liga C22000 (indica uma liga de cobre e zinco).

A seguir, observe como estão classificadas as ligas para fundição.

Classe Liga Designação comumC80XXX a C81100 Cobre puro. -

C81XXX a C82XXXLigas com elevado teor de

cobre (exceto 81100).Cobre com pequenas

adições.

C83XXX a C84XXX

Cobre-estanho-zinco (comou sem chumbo) e teor dezinco igual ou maior que

do estanho.

Bronzes especiais.

C85XXXCobre-zinco (com ou sem

chumbo).Latões.

C86XXX Cobre-zinco.Latões especiais deelevada resistência

mecânica.C87XXX Cobre-silício. Bronze de silício.

C90XXX a C91XXX

Cobre-estanho, cobre-estanho-zinco com teor de

zinco inferior ao doestanho.

Bronzes; bronzesespeciais.

C92XXX

Cobre-estanho comchumbo, cobre-estanho-zinco com chumbo e teor

de zinco inferior ao doestanho.


C93XXX a C945XX

Cobre-estanho comelevado teor de chumbo,cobre-estanho-zinco comelevado teor de chumbo.


C947XX a C949XXCobre-estanho-níquelcom outros elementos.

Bronzes com níquel.

C95XXX Cobre-alumínio. Bronzes de alumínio.C96XXX Cobre-níquel-ferro. -

C97XXXCobre-níquel-zinco com

outros elementos.Alpacas.

C98XXX Cobre-chumbo. -C99XXX Ligas diversas. -

Nesta tabela, o sistema de designação é semelhante ao das ligas dúcteis.Ex: liga C94400. Nela você encontrará diversas ligas com a classe 9. A ligaC94400 está compreendida na faixa de C93XXX a C945XX, sendo portanto, umaliga cobre-estanho com elevado teor de chumbo ou cobre-estanho-zinco comelevado teor de chumbo, designada para bronzes normais e bronzes especiais.


____________________________________________________________


65

1166..55.. MMeettaall aannttii--ffrriiccççããoo..

Também chamados de babbit ou metais brancos, sendo empregados emrevestimentos de bronzinas, bielas, etc, devendo apresentar as seguintescaracterísticas:

Baixo coeficiente de atrito.

Suportar altas pressões de trabalho.

Resistir à fadiga.

Boa rigidez, inalterabilidade estrutural e dimensional.

Conservação de um suficiente grau de dureza superficial a altas temperaturas.

Boa plasticidade para assentamento adequado nos casquilhos de bronze, açoou ferro fundido.

Boa resistência a sobrecargas de curta duração e saltos de temperaturaprovenientes de frenagens repentinas ou irregularidades de lubrificação.

Boa resistência à corrosão dos compostos ácidos presentes nos óleoslubrificantes.

Bom coeficiente de condutividade térmica.

A escolha do metal anti-fricção deve ser feita com rigoroso critério técnico,levando sempre em consideração as cargas atuantes sobre os mancais, o tipo desistema de lubrificação, a temperatura de trabalho, etc. Os matais anti-fricçãomais usados são as ligas de estanho e antimônio, com adição de cádmio, chumboe níquel. Os metais brancos com alto teor de estanho (de 80 a 90%) sãonormalmente mais duros que os compostos por chumbo. Apresentam maiorresistência à compressão e são melhores para mancais submetidos àcarregamento pesado e à golpes. Entre os materiais anti-fricção, podemos citartambém:

Metais grafitados: autolubrificantes. Resinas sintéticas: autolubrificantes. Metais sinterizados: autolubrificantes.

1177.. NNoorrmmaass uuttiilliizzaaddaass nnaa ccllaassssiiffiiccaaççããoo ddooss aaççooss..

Para que você possa especificar corretamente um aço, é preciso conheceralgumas regras. Por exemplo, a encomenda dos aços no comércio, a indicaçãonos desenhos das peças, nos projetos das máquinas, e as referências nausinagem, são feitos por meio de prefixos, que devem aparecer no lugar denomes escritos por extenso. A adoção destes prefixos veio para simplificar o


____________________________________________________________


66

entendimento e a interpretação, economizando espaço nos desenhos e criandopadronização.

Estes prefixos obedecem a um sistema de classificação, que varia de paíspara país. Assim, todas as vezes que você encontrar um prefixo desconhecido,basta consultar uma tabela técnica. Veja algumas normas que regem aclassificação dos aços:

ABNT (Associação Brasileira de Normas Técnicas): norma nacional. AISI (American Iron Steel Institute): norma americana. SAE (Society of Automotive Engineers): norma americana. DIN (Deutsche Industrie Normen ou Das Ist Norm): norma alemã.

1177..11.. CCllaassssiiffiiccaaççããoo sseegguunnddoo aa nnoorrmmaa AABBNNTT..

No Brasil, a classificação dos aços é padronizado pela norma ABNT (NBR-6006), que por sua vez é uma reunião das normas AISI e SAE. Em função dacomposição química, os aços são classificados por meio de um número (dequatro ou cinco dígitos), no qual cada dígito tem uma função específica. Veja atabela a seguir:

Tipo Classe Designação

Teor aproximadodos elementos que

identificam asclasses

10XX Carbono Mn: máx. 1%11XX Ressulfurado -

12XXRessulfurado e

refosfatado-

14XXAços com adição de

nióbioNb: 0,1%

Aços-carbono

15XX Carbono Mn: entre 1 e 1,65%13XX Manganês Mn: 1,75%23XX Níquel Ni: 3,5%31XX Níquel-cromo Ni: 1,25% Cr: 0,65%41XX Cromo-molibdênio Cr: 0,5 0,8 e 0,95%

43XXCromo-níquel-

molibdênioNi: 1,8% Cr: 0,5 a0,8% Mo: 0,25%

50XX CromoCr: 0,27 0,4 0,5 e

0,65%

61XX Cromo-vanádioCr: 0,6 0,8 0,95 e

1,05% Va: mín. 0,1ou 0,15%

86XXCromo-níquel-

molibdênioCr: 0,5% Ni: 0,55%

Mo: 0,2%

Aços-liga

92XX Silício Si: 2% Mn: 0,85%

XXBXXAço com adição de

boro-

Aços especiaisXXLXX

Aço com adição dechumbo

-


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Os dois primeiros dígitos indicam o grupo ao qual o aço pertence. Isto estárelacionado com a presença de elementos de liga como o manganês, o fósforo eo enxofre. Isto quer dizer que:

Aços 10XX contem ate 1% de manganês. Aços 11XX contem enxofre (são aços de fácil usinagem). Aços 12XX contem enxofre e fósforo (também são aços de fácil usinagem). Aços 13XX contem 1,75% de manganês. Aços 14XX contem nióbio. Aços 15XX contem entre 1 e 1,65% de manganês.

Os dois últimos dígitos (XX) indicam a porcentagem de carbono presenteno aço. Isto quer dizer que o número 1020, por exemplo, é um aço carbono comaté 1% de manganês e 0,2% de carbono. O número 1410 indica também um açocarbono, com adição de nióbio e 0,1% de carbono.

Os aços-liga também são identificados por um número de quatro dígitos.Os dois primeiros indicam os elementos de liga predominantes e os dois últimosindicam a porcentagem do teor de carbono. Por exemplo, o número 23 indicaligas que contem níquel. O número 31 indica ligas que contem níquel e cromo.Outro exemplo: o número 4150 indica um aço cromo-molibdênio com teor de0,5% de carbono.

1177..22.. CCllaassssiiffiiccaaççããoo sseegguunnddoo aa nnoorrmmaa AAIISSII..

A classificação é semelhante à norma SAE, porém os números iniciam-secom as seguintes letras:

B: aço Bestemer ácido. C: aço Siemens Martin básico. D: aço Siemens Martin ácido. E: aço obtido por forno elétrico (geralmente aço-liga).

Aços-ligas com boro, possuem a letra B inserida junto aos números. Osaços inoxidáveis são indicados por meio três números somente, iniciando-se peloalgarismo 3 (aço-cromo, aço níquel-austenítico). Quando os aços são puramentecompostos por cromo, a indicação é feita também por três números, iniciando-sepelo algarismo 4. A tabela a seguir, informa a orientação e interpretação dos açossegundo a norma SAE.


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Tipo de aço ClassePorcentagem aproximada da

liga

Aço carbono10XX11XX

Aços carbonos comunsAços de fácil usinagem com alto

teor de silícioAço manganês 13XX 1,75% de maganês

Aço-níquel

20XX21XX23XX

25XX

0,4 a 0,6% de níquel1,25 a 1,75% de níquel

3,25 a 3,75% de níquel e 0,3 a0,9% de manganês

4,75 a 5,25% de níquel

Aço cromo-níquel

31XX

32XX

33XX

34XX

1,1 a 1,4% de níquel e 0,65% decromo

1,5 a 2% de níquel e 0,9 a 1,25%de cromo

3,25 a 3,75% de níquel e 1,5% decromo

2,75 a 3,25% de níquel e 0,6 a0,9% de cromo

Aço molibdênio 40XX 0,25% de molibdênio

Aço cromo-molibdênio 41XX0,12 0,2 e 0,25% de molibdênio e

0,5 e 0,95 de cromo

Aço cromo-níquel-molibdênio

43XX25% de molibdênio

0,5 e 0,8% de cromo e 1,75% deníquel

Aço níquel e molibdênio 46XX0,2 e 0,25% de molibdênio e 1,57

e 1,82% de níquel e 0,45% decromo

Aço níquel, molibdênio ecromo

47XX0,2 e 0,25% de molibdênio e 1,57

e 1,82% de níquel e 0,45% decromo

Aço níquel molibdênio 48XX0,2 a 0,3% de molibdênio e 1,57 e

3,75% de níquelAço-cromo

**

50XX51XX52XX

0,2 a 0,75% de cromo0,8% de cromo

1,2 a 1,5% de cromo

Aço inoxidável ao cromo51XX514X515X

< 11,5% de cromo> 11,5% de cromo4 a 6% de cromo

Aço cromo-vanádio 61XX0,15 a 0,18 de vanádio e 0,8 a

0,955 de cromo

Aço tungstênio71XX72XX

12 a 15% de tungstênio1,5 a 2% de tungstênio

Aço cromo-níquel-molibdênio

86XX87XX

0,4 a 0,6% de cromo e 0,4 a 0,7%de níquel e 0,2% de molibdênio

0,4 a 0,6% de cromo e 0,4 a 0,7%de níquel e 0,25% de molibdênio

Aço silício-manganês 92XX1,2 a 2,2% de silício e 0,65 a

0,85% de manganês

Aço-liga ternário

93XX94XX

97XX98XX

0,7 a 1,4% de cromo e 3 a 3,5%de níquel e 0,8 a 0,15% de

molibdênio1% de níquel e 0,8% de cromo e

0,25% de molibdênio


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69

Observação: no aço-cromo indicado com * , os dois últimos algarismos nãorepresentam a porcentagem de carbono dos mesmos.

1177..33.. CCllaassssiiffiiccaaççããoo sseegguunnddoo aa nnoorrmmaa DDIINN..

A norma DIN tem origem alemã. Das normas vistas até agora, ela é a quenecessita de um pouco mais de atenção, pois está subdividida em aços aocarbono e em aços-liga. Vejamos mais detalhadamente.

a) Aços ao carbono:

Usa-se o símbolo St (de stahl, que significa aço em alemão), seguido daresistência mínima à tração. Ex: St 42 (resistência à tração = 42 kg/mm²).

No caso de aços de qualidade, emprega-se a letra C seguido do teor decarbono multiplicado por 100. Ex: C 35 (teor médio de carbono = 0,35%).

Quando o aço é considerado fino (com baixo teor de fósforo e enxofre), usa-seo símbolo CK, seguido do teor médio de carbono multiplicado por 100. Ex: CK 15(aço fino com teor médio de carbono = 0,15%).

b) Aços-liga:

No caso de aços com baixa liga, estes são representados de acordo com oseguinte exemplo: 25 Cr Mo 4, onde 25 é o teor de carbono multiplicado por 100;Cr e Mo são símbolos dos elementos de liga e 4 é a porcentagem do multiplicadordo elemento de liga conforme a tabela abaixo.

Elemento de liga MultiplicadorCr, Co, Mn, Ni, Si, W 4

Al, Cu, Mo, Ti, V 10P, S, N, C 100

Outro exemplo: 10 Cr Mo 9 10 (carbono = 0,1%; cromo x 4 = 9 .: cromo = 2,25%;molibdênio x 10 = 10 .: molibdênio = 1%).

No caso de aços de alta liga (> 5%), a designação é feita antepondo-se a letraX e dispensando os multiplicadores, com exceção do multiplicador do carbono.Ex: X 10 Cr Ni Ti 1892 (0,1% de carbono; 9% de níquel; 18% de cromo; 2% detitânio).

c) Aços fundidos: são representados pelas letras GS. Ex: GS-52 (aço fundidocom resistência mínima à tração de 52 kg/mm²).

1177..44.. CCllaassssiiffiiccaaççããoo ddooss ffeerrrrooss ffuunnddiiddooss sseegguunnddoo nnoorrmmaaDDIINN 1177000066..

A norma DIN também especifica a classificação dos ferros fundidos, quedeve seguir as seguintes orientações:

As letras GG indicam ferro fundido cinzento (composto por grafita lamelar). Ex:GG-20 (ferro fundido cinzento com resistência mínima à tração de 20 kg/mm²). As


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70

letras GGK indicam ferro fundido de coquilha ou ferro fundido cinzentocentrifugado.

As letras GGG indicam ferro fundido nodular (composto por grafita esferoidal).Ex: GGG-45 (ferro fundido nodular com resistência mínima à tração de 45kg/mm²).

As letras GH indicam ferro fundido duro. Ex: GH-95 (ferro fundido duro com95% de dureza SHORE).

As letras GT indicam ferro fundido maleável. Podem ser subdivididas em:GTW (ferro fundido maleável obtido por recozimento não descarbonetante), GTS(ferro fundido maleável preto) e GTNS (ferro fundido maleável soldável).

Além das letras e números usados na norma DIN, as indicações tambémpodem usar determinadas letras para indicar os tipos de fusão usados e indicarcertas propriedades especiais ou tratamentos térmicos que os aços foramsubmetidos. Veja a tabela a seguir.

Tipo de fusãoTratamento térmico ou

mecânicoPropriedades especiais

Letra no início Letra no finalLetra após o símbolo defusão, quando houver

B = aço Bessemer A = revenidoA = resistente aoenvelhecimento

E = aço de forno elétrico B = melhor usinabilidade H = semi-acalmadoF = aço de forno

reverberoE = cementado e

temperadoK = pouco enxofre ou

fósforoI = aço de forno elétrico à

induçãoG = recozido mole

(coalescido)L = resistência à fissuras

K = aço de conversor LDH = temperado em óleo e

revenidoP = soldável por pressão

LE = aço de forno elétricoà arco

K = deformado a frio R = acalmado

M = aço Siemens Martim U = sem tratamentoRR = especialmente

acalmadoPP = aço pudlado NT = nitrado S = solúvel por fusão

T = aço de forno ThomasV = beneficiado

(temperado e revenidopara dada resistência)

TI = aço de forno cadinhoE = endurecido por

cementaçãoW = aço de forno por

sopro BessemerT = temperado em água e

revenidoGS = aço fundido N = normalizado


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1188.. TTrraattaammeennttooss ttéérrmmiiccooss..

1188..11.. IInnttrroodduuççããoo..

A construção mecânica exige peças metálicas dentro de determinadosrequisitos, de modo a torná-las aptas a suportar satisfatoriamente algumascondições de serviço especiais. Estes requisitos relacionam-se principalmentecom a completa isenção de tensões internas e propriedades mecânicascompatíveis com as cargas previstas.

Os processos de produção nem sempre fornecem os materiais deconstrução nas condições desejadas: as tensões que se originam no processo defundição, conformação mecânica e mesmo usinagem criam sérios problemas dedistorções e empenamentos, e as estruturas resultantes, freqüentemente não sãoas mais adequadas, afetando no sentido negativo as propriedades mecânicas dosmateriais.

Por estes motivos, há necessidade de submeter às peças metálicas, antesde serem definitivamente colocadas em serviço, a determinados tratamentos queobjetivem eliminar ou minimizar tais inconvenientes.

Os tratamentos mencionados são chamados tratamentos térmicos, osquais envolvem operações de aquecimento e resfriamento subsequente, dentrode condições controladas de temperatura, tempo e velocidade.

Os objetivos dos tratamentos térmicos podem ser resumidos da seguintemaneira:

Remoção de tensões internas (oriundas de resfriamento desigual ou trabalhomecânico).

Aumento ou diminuição da dureza.

Aumento da resistência mecânica.

Melhoria da ductilidade.

Melhoria da usinabilidade.

Melhoria da resistência ao desgaste.

Melhoria das propriedades de corte.

Melhoria da resistência à corrosão.

Melhoria da resistência ao calor.

Modificação das propriedades elétricas e magnéticas.


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72

Os materiais metálicos mais comumente submetidos à tratamentostérmicos são as ligas de ferro e carbono, sobretudo os aços. Entretanto, muitasligas e metais não ferrosos devem ser tratados termicamente, embora ostratamentos térmicos sejam nestes casos, de natureza mais simples.

É comum verificar-se que a melhoria de uma ou mais propriedadesmediante um determinado tratamento térmico é conseguida com prejuízo deoutras. Por exemplo, quando se procura aumentar a resistência mecânica e adureza dos aços, obtém-se simultaneamente uma diminuição da sua ductilidade.Assim sendo, é necessário que o tratamento térmico seja aplicadocriteriosamente, para que as distorções verificadas sejam reduzidas ao mínimo.

1188..22.. FFaattoorreess ddee iinnfflluuêênncciiaa nnooss ttrraattaammeennttooss ttéérrmmiiccooss..

O tratamento térmico representa um ciclo tempo temperatura, de modoque, basicamente, os fatores a considerar são os seguintes: aquecimento, tempode permanência à temperatura e resfriamento.

1188..33.. AAqquueecciimmeennttoo..

Considerando como objetivo fundamental do tratamento térmico amodificação das propriedades mecânicas do material, verifica-se que isto só éconseguido mediante uma alteração da sua estrutura. Nestas condições, a ligaconsiderada deve ser aquecida a uma temperatura que possibilite tal modificação.Esta temperatura corresponde geralmente valores acima da temperatura derecristalização do material; no caso dos aços chamamos de temperatura crítica. Oresfriamento subsequente completa as alterações estruturais e confere aomaterial as propriedades mecânicas desejadas.

Verifica-se ainda que as diversas ligas metálicas apresentam temperaturasde recristalização (ou temperaturas críticas) muito diferentes, desde relativamentebaixas até muito elevadas, próximas do ponto de fusão do material. Neste últimocaso, no aquecimento deve ser considerado o fator velocidade de aquecimento,que não pode ser muito lenta, caso contrário haverá excessivo crescimento degrão. Por outro lado, materiais em elevado estado inicial de tensões não podemser reaquecidos muito rapidamente, o que poderá provocar empenamento oumesmo aparecimento de fissuras.

1188..44.. TTeemmppeerraattuurraa ddee aaqquueecciimmeennttoo..

Depende da composição da liga metálica. Quanto mais alta a temperaturaacima da recristalização ou crítica, maior segurança se tem na obtenção dasmodificações estruturais desejadas, mas por outro lado, tanto maior será otamanho de grão final, fato este que pode prejudicar a qualidade do material. Oconhecimento dos diagramas de equilíbrio das ligas é fundamental para que nãoocorra aquecimento insuficiente ou excessivo.


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73

1188..55.. TTeemmppoo ddee ppeerrmmaannêênncciiaa àà tteemmppeerraattuurraa..

A influência do tempo de permanência à temperatura de aquecimento émais ou menos idêntica a influência da máxima temperatura de aquecimento, ouseja, o tempo à temperatura deve ser suficiente para que as peças se aqueçamde modo uniforme através de toda sua seção. Deve-se evitar tempo além doestritamente necessário para que isto ocorra, pois pode haver indesejávelcrescimento de grão, além da oxidação de determinadas ligas.

1188..66.. RReessffrriiaammeennttoo..

Para certas ligas, modificando-se a velocidade do resfriamento ocorremmodificações estruturais que podem produzir grande ductilidade ou grande durezae resistência mecânica. A escolha do meio de resfriamento é, portanto,fundamental no processo e depende essencialmente da estrutura final desejada.Entretanto, a forma da peça, no que se refere à existência ou não de grandesmodificações dimensionais (como por exemplo, peças com seções muito finas),pode levar a escolha dos meios de resfriamento diferentes dos que teoricamenteseriam mais recomendados. Um meio muito drástico de resfriamento, comosolução aquosa, pode levar o aparecimento de elevadas tensões internas queprejudicam a qualidade final do material, obrigando a seleção de um meio maisbrando. Nem sempre este procedimento pode ser considerado como ideal, vistoque impedirá que se realizem completamente as alterações estruturaisnecessárias. Nestas condições, deve-se procurar uma nova composição de ligaque possa admitir um resfriamento mais brando e sem prejudicar a estrutura final.

1188..77.. OOppeerraaççõõeess ddee ttrraattaammeennttoo ttéérrmmiiccoo..

Os tratamentos usuais das ligas metálicas são os seguintes: recozimento,normalização, têmpera, revenimento, coalescimento, tratamentos isotérmicos (nosaços), endurecimento por precipitação e tratamentos termoquímicos.

A execução destes tratamentos requer o conhecimento dos diagramas deequilíbrio das ligas metálicas, e no caso particular dos aços, o estudo do efeito davelocidade de resfriamento sobre as transformações estruturais.

1188..88.. RReeccoozziimmeennttoo..

Seus objetivos principais são os seguintes: remover tensões devidas aosprocessos de fundição e conformação mecânica, à quente ou a frio; diminuir adureza; melhorar a ductilidade; ajustar o tamanho de grãos; regularizar a texturabruta de fusão; produzir uma estrutura definida; etc. O tratamento de recozimentocompreende os seguintes tratamentos específicos:

Recozimento total ou pleno: o material é geralmente aquecido a umatemperatura acima da de recristalização (zona crítica nos aços), seguido deresfriamento lento. O tratamento é aplicável a todas as ligas ferro carbono e a umgrande número de ligas não ferrosas, tais como o cobre, alumínio, magnésio,níquel, titânio, etc.


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74

Recozimento em caixa: é aplicado principalmente em aços, sob a forma deuma atmosfera protetora, para eliminar o efeito do encruamento e proteger asuperfície da oxidação. As peças de aço estão geralmente na forma de bobinas,tiras ou chapas.

Recozimento para alívio de tensões: neste processo, não é necessário quesejam atingidas as temperaturas correspondentes à recristalização. O objetivo éaliviar as tensões originadas durante a solidificação de peças fundidas ouproduzidas em operações de conformação mecânica, corte, soldagem ouusinagem. O tratamento aplica-se a todas ligas de ferro carbono, alumínio, cobre,titânio, magnésio, níquel, etc.

Esferoidização: tratamento aplicável em aços de médio e alto teor decarbono, com o objetivo de melhorar sua usinabilidade. O aquecimento ocorre auma temperatura próxima do limite inferior da zona crítica.

1188..99.. NNoorrmmaalliizzaaççããoo..

É um tratamento muito semelhante ao recozimento, pelo menos quanto aosseus objetivos. A diferença consiste no fato de que o resfriamento posterior émenos lento (feito no ar, por exemplo), o que resulta uma estrutura mais fina deque a produzida no recozimento e, consequentemente, propriedades mecânicasligeiramente superiores. Aplica-se principalmente nos aços.

1188..1100.. TTêêmmppeerraa..

É o tratamento térmico mais importante dos aços, principalmente os quesão utilizados em construção mecânica. As condições de aquecimento são muitoidênticas às que ocorrem no recozimento ou na normalização. O resfriamento,entretanto, é mais rápido, feito através de um meio líquido, onde as peças sãomergulhadas depois de aquecidas convenientemente. Assim, os aços temperadosapresentam modificações estruturais muitos intensas que lhes conferem grandeaumento da dureza, da resistência ao desgaste, da resistência à tração, aomesmo tempo em que as propriedades relacionadas com a ductilidade sofremuma apreciável diminuição, originando grande intensidade de tensões internas.Estas tensões internas são de duas naturezas: tensões estruturais e tensõestérmicas, estas últimas, devido ao fato de diferentes seções das peças, que seresfriam em velocidades diferentes. Os inconvenientes causados por estastensões internas, associados à excessiva dureza e quase total ausência deductilidade do aço temperado, exigem um tratamento térmico corretivo posteriorchamado revenimento.

1188..1111.. RReevveenniimmeennttoo..

É um tratamento aplicado aos aços temperados, imediatamente após atêmpera, em temperaturas inferiores à da zona crítica, resultando em modificaçãoda estrutura obtida na têmpera. A alteração estrutural verificada no açotemperado devido ao processo de revenimento melhora a ductilidade, reduz osvalores de dureza e resistência a tração, ao mesmo tempo em que elimina as


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tensões internas. Dependendo da temperatura na qual o processo ocorre, amodificação estrutural é tão intensa que determinados aços adquirem asmelhores condições de usinabilidade. O tratamento que produz este efeito éconhecido por coalescimento. Os tratamentos de têmpera e revenimento estãosempre associados.

1188..1122.. TTrraattaammeennttooss iissoottéérrmmiiccooss..

São tratamentos aplicados geralmente nos aços. Incluem a chamadaaustêmpera e a martêmper, sendo baseados no conhecimento das chamadascurvas em C ou TTT. A austêmpera tem por objetivo produzir uma estrutura queconcilia boa dureza com boa tenacidade. Em certas aplicações, este tratamento éconsiderado superior ao tratamento em conjunto da têmpera e revenimento. Amartêmpera tem os mesmos objetivos da têmpera e do revenimento. Pelascondições em que este tratamento é realizado, as tensões resultantes são maisfacilmente elimináveis.

1188..1133.. EEnndduurreecciimmeennttoo ppoorr pprreecciippiittaaççããoo..

Este tratamento é aplicado, sobretudo, em ligas não ferrosas tipo alumínio,cobre, magnésio, níquel e titânio. Estas ligas caracterizam-se por apresentarem,na faixa de temperatura em que são tratadas, duas regiões distintas: uma regiãodentro da qual são aquecidas (e que apresenta uma única fase), e uma região naqual o material é resfriado depois de aquecido na primeira região. Se a liga forresfriada lentamente, ocorre a precipitação sólida de seus constituintes. Se a ligafor resfriada rapidamente (principalmente na região de uma fase), não fornecetempo suficiente para precipitação normal de seus constituintes, formando umasolução sólida supersaturada. Sendo assim, encontramos estruturas muitoinstáveis que precisam de técnicas apuradas para controle térmico.

1188..1144.. TTrraattaammeennttooss tteerrmmooqquuíímmiiccooss..

São assim chamados os tratamentos térmicos realizados em condições deambiente tais que promovam uma modificação superficial da composição químicado material. Aplicam-se aos aços e tem como objetivo fundamental aumentar adureza e a resistência ao desgaste da superfície, até uma certa profundidade, aomesmo tempo em que o núcleo (cuja composição química não fica afetada)mantém-se tenaz. Os tratamentos termoquímicos mais importantes são:

Cementação: consiste no enriquecimento superficial de carbono às peças deaço que possuam baixo teor de tal elemento. A temperatura de aquecimento ésuperior à temperatura crítica e as peças devem ser envolvidas por um meiocarbonetante que pode ser sólido (carvão), gasoso (atmosfera rica em CO), oulíquido (banho de sal à base de cianeto). A peça cementada deve serposteriormente temperada.

Nitretação: consiste no enriquecimento superficial de nitrogênio, que secombina com certos elementos dos aços formando nitretos de alta dureza eresistência ao desgaste. As temperaturas de nitretação são inferiores as da zona


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crítica e os aços nitretados não exigem têmpera posterior. O tratamento é feito ematmosfera gasosa rica em nitrogênio ou em banho de sal.

Cianetação: endurecimento superficial que consiste na introdução simultâneade carbono e nitrogênio na superfície do aço. Também é realizado em banho desal, em temperaturas acima da zona crítica, exigindo têmpera posterior.

Carbonitretação ou cianetação a gás: tem o mesmo objetivo da cianetação,ou seja, a introdução superficial simultânea de carbono e nitrogênio, porém, érealizado em atmosfera gasosa.

1188..1155.. PPrrááttiiccaa ddooss ttrraattaammeennttooss ttéérrmmiiccooss..

O tratamento térmico dos materiais exige a disponibilidade de diversostipos de equipamentos e recursos, para que se possam realizar operaçõeseficientes. Além dos fornos onde é realizado o aquecimento, também podemosencontrar tanques e tratadores térmicos, que devem dispor de ferramentas edispositivos manuais (tenazes, ganchos, etc.) que facilitem o manuseio daspeças, quando são carregadas aos fornos ou quando deles são retiradas.Obviamente, o equipamento mais importante é o forno de aquecimento.

Dada a enorme variedade de tratamentos térmicos e termoquímicos, édifícil termos uma classificação que abranja todos os aspectos construtivos e suasdevidas aplicações. Em princípio, os fornos para tratamento térmico podem serclassificados da seguinte maneira:

De acordo com o uso. De acordo com o tipo de serviço. De acordo com a fonte de energia. De acordo com o meio de aquecimento.

Quanto ao uso, temos os fornos de recozimento, fornos de têmpera, fornosde revenimento e fornos de cementação. Muitos fornos podem ser chamados defornos universais, pois podem ser usados para diversos tipos de tratamento.

Quanto ao tipo de serviço, podemos considerar duas classes: os fornosintermitentes e os fornos contínuos. Nos primeiros, as peças são carregadas eaquecidas até a temperatura desejada durante o tempo necessário, sendo aseguir retiradas do interior do forno. Logo após, ocorre um novo carregamento depeças que sofrem o mesmo ciclo. Entre os tipos de fornos intermitentes, o maiscomum é chamado forno de mufla, onde a carga é colocada em seu interioratravés de uma abertura protegida por uma porta que se levanta na ocasião docarregamento e permanecendo fechada durante o tratamento. Este tipo de forno éutilizado principalmente para peças pequenas, que podem ser carregadas atravésde operação manual. Para peças maiores, estes fornos podem apresentar o fundoremovível, na forma de carro. Nestas condições, o carregamento se processa forado forno, por intermédio de equipamentos de elevação de carga, bem como odescarregamento.


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Existem também fornos verticais chamados fornos de pote, sendoutilizados para peças longas que poderiam ficar empenadas se aquecidas naposição horizontal. Nestes fornos as peças ficam suspensas verticalmente ouacondicionadas em cestos. Com relação ao tipo de serviço, os fornos podemainda pertencer a classe de fornos contínuos, caracterizados por operaremsempre em condições de temperatura permanente. De certo modo, são fornosespecializados, porque neles são feitos os mesmos tipos de tratamentos térmicos,no mesmo tipo de material. São típicos de oficinas trabalhando numa escala deprodução seriada. Nestes fornos, as peças são carregadas numa extremidade doforno e descarregadas na outra. As peças são movidas por meios mecânicos,pelo uso de esteiras transportadoras ou soleiras rotativas, ou por intermédio deempurradores mecânicos.

Quanto à fonte de energia, os fornos são classificados em fornos dereverbero, quando aquecidos por combustão de coque, carvão de madeira, óleocombustível, gás natural, gás de gerador, etc, e em fornos elétricos. Os maisusuais são aquecidos a óleo, à gás ou por eletricidade, sendo estes últimos, maisfáceis de operar, permitindo um controle mais rigoroso das temperaturas. Osfornos elétricos são aquecidos por meio de resistências.

Finalmente, quanto ao meio de aquecimento no qual as peças sãotratadas, podemos encontrar os seguintes: ar, atmosferas protetoras e saisfundidos. O ar é o meio mais usual, desde que não ocorram reações indesejáveiscomo a oxidação e a descarbonetação. De um modo geral, é necessário protegera superfície dos metais, principalmente no caso de peças de aço, com o empregode mantas refratárias ou material granulado, de modo a diminuir o risco deoxidação.

Um meio de aquecimento protetor de grande importância no tratamentotérmico é constituído pelo banho de sais. São fornos empregados no tratamentode peças pequenas, onde o aquecimento é feito por meio de sal fundido colocadono interior de um tanque especial. Nele, o sal é ao mesmo tempo meio e elementode aquecimento, pois serve como condutor. Apresenta uma eficiência térmicamuito elevada, permitindo a obtenção de elevadas temperaturas. A composiçãodos banhos de sal depende do tipo de tratamento e das ligas que estão sendotratadas. Por exemplo, na cementação líquida de aços carbono, a composiçãoinclui cianetos de sódio, cloreto de bário, potássio e sódio e carbonato de sódio.Para nitretação líquida, encontramos cianeto de sódio e carbonatos sódio epotássio. Na têmpera de aços rápidos temos cloretos de bário, sódio, potássio ecálcio, cianetos de sódio e potássio, nitratos de sódio e potássio. No tratamentodo alumínio e suas ligas, o banho de sal é composto por nitratos, e no tratamentodo cobre e suas ligas, por cloretos.

1199.. OO pplláássttiiccoo..

Inventado por volta de 1870, à partir de uma necessidade de mercado, oplástico surgiu numa tentativa de substituir materiais naturais que não tinhamdeterminadas propriedades. Depois de uma lenta evolução até a segunda guerra


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mundial, tornou-se a matéria prima estencial de inúmeros produtos amplamenteutilizados nos dias atuais. O primeiro artefato que apresentou características deplástico, foi obtido quase que acidentalmente por um americano chamado JohnWesley, que misturou uma solução de colódio e cânfora, aplicando pressão etemperatura à massa, obtendo um material moldável que foi batizado decelulóide. Naquela época, o celulóide era um material pouco conhecido, pois erainstável fisicamente (sujeito a explosões), decompunha-se quando exposto aocalor e era altamente inflamável.

O primeiro plástico realmente fabricado pelo homem através de síntese foia resina fenol-formaldeído, desenvolvida pelo belgo Leo Hendrik. Seus estudossobre a polimerização e a condensação viabilizaram o emprego de métodoscontroláveis das reações químicas, tornando possível à produção das resinas emquantidades comercialmente viáveis. Ao invés de retardar o processo depolimerização, o belgo utilizou um aparelho chamado autoclave (equipamentoutilizado na esterilização de instrumentos por meio de vapor à alta pressão etemperatura), que acelerou o processo. Trabalhando a 200º C, ele obteve umamassa esférica que copiava fielmente o recipiente na qual era derretida. Estamassa de cor âmbar recebeu o nome de baquelite, sendo o primeiro plásticosintético inventado.

O sucesso deste novo material e suas inúmeras aplicações levaram apesquisas sistemáticas sobre o plástico, trazendo novas descobertas muitorapidamente. A tendência nos dias atuais é que as propriedades físicas dosplásticos tornem-se cada vez melhores, visto sua ampla utilização nas indústriasautomobilísticas, eletrônicas e domésticas.

Trabalhando com o significado exato da palavra, podemos definir o plásticocomo sendo todo material que tem a propriedade de adquirir e conservaruma forma determinada pela ação de uma força exterior. Por esta definição,uma grande variedade de materiais pode ser entendida como plástico. Porexemplo, uma porção de argila misturada a uma quantidade adequada de águapode ser considerada uma massa plástica; o aço quando aquecido a 800º C tempropriedades plásticas; o vidro quando está sendo trabalhado nos bicos de sopro,etc.

Todavia, quando nos referimos ao plástico, estamos falando de um grupode materiais sintéticos que, durante seu processamento, são aquecidos, e emdeterminadas temperaturas tornam-se suficientemente moldáveis. O nome maisadequado para especificar estes materiais seria plastômero ou polímero plástico,ao invés de simplesmente plástico.

Quimicamente, os plásticos são polímeros formados por várias cadeias demacromoléculas (moléculas formadas por um grande número de átomos) de altopeso molecular. Os polímeros são fabricados a partir de compostos químicossimples, chamados de monômeros. Observe na seguinte ilustração, a diferençaentre um monômero e um polímero.


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O grande peso molecular é obtido com a repetição de longas cadeias deum mesmo monômero. Também devemos saber que os principais elementosquímicos que entram na composição do monômero e do polímero são o carbonoe o hidrogênio. Outros elementos como o oxigênio, nitrogênio e cloro tambémpodem fazer parte destas moléculas em alguns tipos de plásticos especiais.Como exemplos de monômeros podemos citar o fenol, o cloreto de vinila, opropeno, o etileno, etc. Por meio do aquecimento de compostos como estes, comou em a presença de um catalisador, ocorre o processo de polimerização,formando assim o material plástico.

No interior do material, durante seu aquecimento, as cadeias molecularesvão se combinando, formando extensas ligações semelhantes a longos fios. Estesfios têm a facilidade de deslizar uns sobre os outros enquanto ocorre oresfriamento do material, unindo-se de forma entrelaçada e sem haverrompimento. Esta característica própria dos plásticos é que confere aos mesmossuas propriedades de resistência. A ilustração a seguir demonstra como istoacontece:


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Na fase 1, o líquido flui com a facilidade idêntica à da água, possuindomoléculas relativamente pequenas. Na fase 2, as moléculas atingem um tamanhoque permite o aumento da viscosidade. Na fase 3, ocorre a polimerizaçãocompleta das moléculas, tornando-se longas e entrelaçadas, dificultando seurompimento. É nesta fase que o polímero torna-se muito viscoso, sendoconsiderado assim como sólido.

Quando na formação das macromoléculas existir a participação de mais deum tipo de monômero, o plástico recebe o nome de copolímero. Dependendo dadisposição dos diferentes monômeros nas moléculas dos copolímeros, estespodem apresentar diferentes características físico-químicas.

Os tipos de classificação dos plásticos são diferenciados pelo uso dediferentes combinações de monômeros. As propriedades de cada tipo sãodeterminadas pelo processo de fabricação e pelo uso ou ausência de aditivos ecargas aplicadas. As matérias primas básicas para a obtenção da maioria dosmateriais plásticos são de origem natural ou sintética. O quadro a seguir mostraalguns produtos derivados de cada tipo de matéria química.

Matéria prima Origem Produto

Celulose NaturalAcetato de celuloseNitrato de celulose

Caseína Natural GalaliteÓleo de rícino Natural NylonAmônia e uréia Natural Uréia-formaldeído

Acetileno SintéticoPolicloreto de vinila (PVC)

PoliacrilovinilaPropeno Sintético PolipropilenoEtileno Sintético Polietileno

Benzeno SintéticoNylon

PoliésterEtileno + benzeno Sintético Polistireno

Os materiais plásticos são obtidos pela reação química realizada com apresença de calor, pressão e de um elemento acelerador ou catalisador. Osprocessos de obtenção dos produtos incluem moldagem por compressão,extrusão, injeção, conformação a vácuo, corte em estampos e usinagem. Asilustrações a seguir mostram a representação esquemática de dois tipos demoldagem: por compressão e por injeção.


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Para a fabricação de peças, o material plástico é fornecido na forma degrãos grossos, lisos e sem rebarbas, medindo entre 2 e 3 mm, para facilitar odeslizamento nas máquinas injetoras. Pode também ser apresentado semitransformado, na forma de barras, placas ou chapas finas. As barras e as placasdestinam-se a obtenção de peças pelos processos convencionais de usinagem.As chapas finas e os laminados podem ser cortados em estampos ouconformados a vácuo.


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1199..11.. CCllaassssiiffiiccaaççããoo ddooss pplláássttiiccooss..

De acordo com o comportamento das resinas plásticas em relação aocalor, podemos dividir os plásticos em:

Termofixos: são aqueles materiais que se tornam plásticos através da açãodireta do calor, sofrendo transformações químicas estruturais. Uma vezresfriados, adquirem o formato do molde, não podendo ser moldados novamente.São exemplos de plásticos termofixos: fenol formaldeído (baquelite), epóxi,silicone, etc.

Termoplásticos: são aqueles materiais que se tornam plásticos através daação direta do calor. Quando resfriam, permanecem na forma que forammoldados; se forem aquecidos novamente, voltam a ter características plásticas,podendo ser moldados novamente. São exemplos de materiais termoplásticos:polietileno, poliestireno, policloreto de vinila (PVC), naylon, etc.

1199..22.. PPrroopprriieeddaaddeess ddooss pplláássttiiccooss..

O material plástico, como qualquer outro material, tem propriedadesexclusivas que permitem substituir materiais tradicionais com eficiência eeconomia. Ele apresenta, entre outras características, baixo peso, alta resistênciaà corrosão, baixa condutividade térmica e elétrica, facilidade de conformação, boaresistência às soluções salinas e ácidas, baixo coeficiente de atrito, etc.

Também é possível acrescentar ao plástico aditivos capazes de melhorarsuas características físico-químicas e sua aparência, facilitando o processo defabricação e conferindo qualidades individuais. São exemplos de aditivos:

Lubrificantes: facilitam o fluxo de material durante o processamento,impedindo que ele fique aderido nos componentes do equipamento.

Estabilizantes: retardam a degradação provocada pelo calor doprocessamento e pela luz ultravioleta (UV).

Plastificantes: geralmente líquidos, aumentam a flexibilidade, facilitando oprocessamento.

Retardadores de chama: são incorporados aos plásticos por questão desegurança, para impedí-los de propagar chamas e fumaça.

Agentes antiestáticos: impedem a criação ou o armazenamento deeletricidade estática nas peças e produtos fabricados por termoplásticos.

Cargas: substâncias incorporadas a uma material base, mais que nãosolubilizam nem reagem com ele. O objetivo desta adição é diminuir o custo domaterial e criar propriedades especiais. São exemplos de cargas: talco e caulim.

Pigmentos: são substâncias orgânicas e inorgânicas que conferem cor aomaterial, a fim de melhorar seu aspecto visual. Podem ser obtidos através da


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moagem de produtos naturais, como a sílica e o óxido de ferro, ou podem sersintéticos, como os óxidos e cromatos obtidos por meio de reações químicas.

Estes elementos de adição são incorporados ao material plástico atravésde processo mecânico, por meio de extrusoras, calandras ou por misturadores dotipo Bambury.

2200.. BBoorrrraacchhaa..

A borracha é um material de origem vegetal, obtido por meio do látex daseiva de uma árvore chamada Hevea Brasilliencis. Esta árvore é nativa dasflorestas tropicais, onde é mais conhecida pelo nome de seringueira. O processode obtenção da borracha ocorre assim: o látex colhido, depois de coado para aretirada de folhas, gravetos e insetos, é derramado em tanques divididos porparedes metálicas. Dentro dos tanques, é coagulado por um processo de adiçãode ácido acético diluído. O que se obtém desta operação é uma massa esponjosaque, em seguida, é laminada por meio de dois cilindros submersos por água,transformando-se no que chamamos de borracha-crepe. Em seguida, estematerial é defumado, para que não ocorra fermentação e aparecimento de mofo.As lâminas finais obtidas são prensadas em grandes blocos e enviadas para asindústrias de transformação de matéria-prima.

Quimicamente falando, a borracha é na verdade um hidrocarboneto cujafórmula é C5H8, sendo um produto resultante da polimerização do isopreno.Possui propriedades elásticas; resistência à abrasão; resistência à eletricidade eimpermeabilidade; porém sofre alterações em presença de luz e calor, além denão possuir muita resistência à óleos e solventes. A vulcanização, que é umtratamento feito a base de enxofre (2 a 4%), melhora as propriedades daborracha, tornando-a mais elástica e mais resistente aos óleos. Normalmente esteprocesso é realizado a quente, em temperaturas próximas a 110º C, dentro decâmaras pressurizadas, ou dentro de estufas.

Não existem artigos feitos de borracha pura. A câmara de ar dos pneus deautomóveis, por exemplo, é composta por 90% de borracha. Nos pneus, aborracha recebe uma adição especial de um componente chamado negro defumo, responsável por melhorar suas características à abrasão.

As borrachas sintéticas, também chamadas de elastômeros sintéticos,possuem as mesmas propriedades das borrachas naturais: elasticidade;possibilidade de vulcanização; solubilidade por meio de solventes; resistência àágua; resistência à eletricidade, etc. Por outro lado, apresentam melhordesempenho quanto à durabilidade e a resistência à óleos, luz e calor. O quadro aseguir apresenta algumas borrachas sintéticas, mostrado suas vantagens edesvantagens em relação à borracha natural.

Observação: a borracha não é usada comumente como material de construçãomecânica, mas devido às suas propriedades particulares (elasticidade e quasenenhuma plasticidade), ela é muito utilizada na absorção de choques e no


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isolamento de vibrações. Também possui emprego em equipamentos dotados depermanentes desalinhamentos, como é o caso dos acoplamentos flexíveis, ouainda em mecanismos de transporte de materiais, tais como correias, mangueirashidráulicas, etc.

Tipo Vantagens Limitações Aplicações

Borracha de poli-isopremo

Propriedades iguaisou superiores às da

borracha natural.

Facilidades limitadasde fabricação eprocessamento.

Pneus paraautomóveis ecaminhões.

Butadieno-estireno(SBR)

Propriedadessemelhantes às daborracha natural.

Amplas facilidadesde produção.

Um pouco inferior àborracha natural em

resistência à tração eao desgaste.

Combinações com aborracha natural;pneus; correias;

mangueiras; solas;tapetes.

Copolímeros debutadieno-acrílo-

nitrila (nitrila)

Maior resistência aóleos e solventes.

Menor resistência àtração.

Diafragmas paracarburador; tanques

de combustível;mangueiras paragasolina e óleo.

Polímeros declorobutadieno(Cloropreno e

Neopreno)

Alta resistência aocalor, à luz, a óleos eprodutos químicos.

Boa resistênciaelétrica.

Não é processadocomo borracha

natural.

Mangueiras eguarnições para óleo(altas temperaturas).Pneus para serviços

pesados.

Polímeros deisobutileno

(borracha Butil)

Excepcionalimpermeabilidade à

gases; elevadaresistência à

abrasão, ao calor, àluz e aos ácidos; boa

durabilidade.

É dura à temperaturaambiente. Queima

com facilidade.

Tubos internos;mangueiras e

diafragmas paravapor; máscaracontra gases;

isolação elétrica;câmaras de ar.

Poli-sulfetos(Thiokol)

Excelente resistênciaa óleos e solventes.

Boa resistênciaquímica.

Baixa resistência àtração, à abrasão e à

chama.

Vedação paraequipamentos em

refinarias e camposde petróleo;guarnições;

diafragmas; discos esede de válvulas.

Poliacrílicos(borrachas

acrílicas; Hycar)

Excelente resistênciaa óleos, solventes eácidos. Suporta bemaltas temperaturas.

Baixa resistência àabrasão e à tração.

Alto custo.

Tubos parapassagem de óleoquente; aparelhos

para indústriaquímica; guarniçõespara uso automotivo.

Borracha desilicone

(Polysiloxane)

Suportatemperaturas de

trabalho entre 150º e260º C. É elástica

até -38º C.

Baixa resistência àtração, rasgamento e

abrasão. Não écompatível com aborracha natural.Custo elevado.

Cobertura de fios ecabos; guarnições etubos para trabalhos

extremos;componentesaeronáuticos,

militares e espaciais.


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CCaaddeerrnnoo ddee eexxeerrccíícciiooss..

1- O que você entende pelo termo “material para construção mecânica”?

2- Dê exemplos de materiais encontrados com tal finalidade no seu dia-a-dia.

3- Descreva, de maneira simplificada, como é o ciclo percorrido por um materialde uso industrial.

4- Dê um exemplo de uso racional para um material. Utilize o caso do alumínio.

5- Dê algumas características dos materiais atualmente utilizados nas indústrias.

6- Quais são os grupos que os materiais podem ser classificados? Qual o motivodesta divisão?

7- Comente a frase: “as propriedades de um material originam-se da sua estruturainterna”.

8- O que são propriedades físicas de um material?

9- O que é resistência mecânica?

10- O que é elasticidade?

11- O que é plasticidade?

12- O que é ductilidade?

13- Defina dureza de uma material.

14- Defina fragilidade de um material.

15- Qual a influência das propriedades térmicas no uso de um material?

16- Defina ponto de fusão.

17- Defina ponto de ebulição.

18- Dê exemplos de materiais que estão sujeitos ao fenômeno conhecido comodilatação.

19- O que é condutividade térmica?

20- O que é resistividade?

21- O que você entende por propriedade química de um material? Dê exemplos.

22- O que é deformação relativa?


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23- O que é tensão? Qual sua unidade padrão?

24- O que é limite de escoamento?

25- O que você entende pelo termo técnico “regime elástico”? Dê exemplos.

26- O que é limite de ruptura?

27- Defina limite de resistência.

28- Defina estricção. Como pode ser obtido seu valor?

29- O que é ductilidade?

30- O que é tenacidade?

31- Em que consiste o ensaio de tração?

32- Os seguintes dados foram obtidos a partir de um ensaio de tração sobre umcorpo de prova:

F(N) ε(mm/mm)2000 0,00143

3500 0,0025

4000 0,00286

8000 0,0057

8010 0,0075

10000 0,015

9000 0,019

8750 * Ruptura

O diâmetro inicial do corpo de prova era de 5,04 mm. Ao final do ensaio, estediâmetro passou a ser de 2,52 mm.

a) Para cada força aplicada, calcule os valores da tensão.b) Desenhe o diagrama tensão x deformação.c) Calcule o limite de escoamento.d) Calcule o módulo de elasticidade.e) Calcule o limite de resistência.f) Determine o valor da estricção.

33- Uma barra metálica de 12,7 mm de diâmetro suporta uma carga de 6810 kgf.Determine a tensão a que está sujeita a barra. Se a barra possui um módulo deelasticidade de 21000 kgf/mm², quantos mm/mm a barra se deformará se lhe foraplicada uma carga de 6810 kgf?

34- Comente sobre a evolução histórica do cobre e do latão.


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35- Como é obtida a liga de ferro e carbono?

36- Qual a diferença entre ferro fundido e aço?

37- O que é um aço ligado?

38- Quais as impurezas que podemos encontrar num aço? Tais impurezas sãobenéficas ou prejudiciais? Comente sua resposta.

39- O que você entende por ferro pudlado?

40- O que é ferro de pacote? Como ele é obtido?

41- O que é ferro esponja?

42- O que é ferro eletrolítico?

43- Defina ferro liga, citando alguns exemplos mais comuns.

44- O que é uma usina integrada? E semi-integrada?

45- Faça um resumo citando os principais produtos siderúrgicos semi-acabados,identificando suas principais características.

46- Como é obtido o minério de ferro?

47- O que é sinterização?

48- O que é pelotização?

49- Descreva resumidamente as etapas do processo siderúrgico, indo do altoforno à peça acabada.

50- O que significa o termo “processo de fabricação”?

51- Defina o processo de fundição, citando algumas de suas características.

52- Qual é a matéria-prima utilizada na produção de peças fundidas?

53- Faça um quadro resumo contendo todas as etapas do processo de fabricaçãode uma peça fundida, indo desde à confecção do modelo à limpeza das peças.

54- Porque peças fundidas não devem ter espessura de parede muito fina? Comoo técnico deve proceder em tais situações?

55- Quais são os três tipos de contração verificados na solidificação de uma peçafundida? Comente sobre cada um deles.

56- Escreva os valores percentuais adotados para contração dos seguintesmateriais:


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a) Aço fundido.b) Ferro fundido.c) Níquel.d) Liga de cobre-níquel.

57- O que é um vazio ou rechupe? Qual a principal causa deste defeito?

58- O que é um massalote? Qual sua finalidade numa peça fundida?

59- O que você entende por segregação? Como diminuir seus efeitos?

60- Em que consiste o desprendimento de gases ocorrido durante a fusão depeças?

61- Qual a importância do ângulo de saída de um modelo?

62- Qual a finalidade do sobremetal?

63- Cite algumas características que um molde adequadamente projetado deveapresentar.

64- Quais fatores determinam a localização dos machos num molde bemprojetado?

65- No canal de descida de um molde, qual a função do estrangulamento ocorridono final de sua seção?

66- Defina o que é moldagem em areia seca e dê algumas vantagens do moldeobtido por este processo.

67- Defina o que é moldagem em areia preta dando algumas características doprocesso.

68- Em que consiste o processo de moldagem em CO2?

69- O que é fundição sob pressão? Mencione algumas vantagens e algumasdesvantagens deste processo.

70- O que é fundição por centrifugação? Quais produtos podem ser obtidos poreste processo?

71- Defina o processo de fundição por cera perdida, citando algumas vantagens ealgumas desvantagens do mesmo.

72- O que é forjamento? Explique resumidamente suas etapas.

73- O que é forjamento rotativo?

74- O que é forjamento em cilindros?


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75- O que é extrusão? Quais os tipos de extrusão mais conhecidos? Fale sobrecada um deles.

76- O que é mandrilagem? Quais produtos podem ser obtidos por meio desteprocesso?

77- Cite algumas características técnicas do aço.

78- Qual a influência do carbono na composição química do aço?

79- Faça um quadro resume identificando os principais tipos de aço carbonoexistentes, mostrando características como resistência à ruptura, teor de carbono,usos, etc.

80- Identifique corretamente a seguinte associação de elementos:a) Carbono.b) Manganês.c) Silício.d) Fósforo.e) Enxofre.

( ) Enfraquece as propriedades de resistência do aço, tornando-o granuloso eáspero.( ) Torna o aço frágil e quebradiço.( ) Evita a porosidade e ajuda na remoção de gases durante o processo defusão. É considerado como um elemento purificador de liga.( ) É considerado o elemento chave do aço. É o responsável pela determinaçãodo tipo de aço, principalmente no fator dureza.( ) No aço doce fornece ductilidade e maleabilidade; no aço rico em carbono,fornece dureza e resistência.

81- Cite as propriedades de os seguintes elementos proporcionam aos aços-liga:a) Níquel.b) Cromo.c) Manganês.d) Tungstênio.e) Molibdênio.f) Vanádio.g) Silício.h) Cobalto.i) Alumínio.

82- O que é um aço rápido?

83- O que é ferro fundido? Como ele pode ser composto?

84- De acordo com a quantidade de cada elemento, da maneira como o material éresfriado e da maneira como é tratado termicamente, como podemos classificar oferro fundido?


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85- Qual a diferença entre ferro fundido cinzento e ferro fundido branco?

86- Dê algumas características técnicas dos seguintes materiais:a) Ferro fundido cinzento.b) Ferro fundido branco.c) Ferro fundido maleável.d) Ferro fundido de núcleo preto.e) Ferro fundido de núcleo branco.f) Ferro fundido nodular.

87- O que você entende por cobre?

88- Quais os efeitos da atmosfera seca e da atmosfera úmida sobre o cobre?

89- Cite o nome de alguns equipamentos que utilizam cobre na sua construçãomecânica.

90- Descreva resumidamente as etapas necessárias para a obtenção do cobre.

91- Fale sobre cobre eletrolítico, cobre fosforizado e cobre com prata. Dêexemplos de aplicações de cada um deles.

92- O que é bronze?

93- Comente sobre os bronzes especiais.

94- Defina latão.

95- Dê algumas características técnicas do latão.

96- Faça um quadro resumo identificando as principais ligas de cobre e bronze,da forma como são normalizados à comercialização.

97- Dê o significado das seguintes classes de materiais:a) C2XXXX.b) C6XXXX.c) C7XXXX.d) C83XXX a C84XXX.e) C92XXX.f) C95XXX.g) C98XXX.

98- Cite algumas características do metal anti-fricção (ou metal patente).

99- Qual é o critério técnico utilizado para a determinação de um metal patente?Dê exemplos de sua aplicação industrial.

100- Descreva resumidamente como um aço pode ser classificado segundo asseguintes normas ABNT e AISI.


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101- Descreva resumidamente como é feita a classificação dos ferros fundidosconforme a norma DIN-17006.

102- Qual a finalidade dos tratamentos térmicos?

103- Quais são os fatores que influenciam um tratamento térmico? Descreva cadaum deles.

104- O que é recozimento? Comente sobre os tipos de recozimento existentes.

105- O que é normalização?

106- O que é têmpera?

107- O que é revenimento?

108- O que são tratamentos isotérmicos?

109- Explique em que consiste o tratamento de endurecimento por precipitação.

110- O que é nitretação?

111- O que é cianetação?

112- O que é carbonitretação?

113- Descreva resumidamente como é o equipamento utilizado para a realizaçãode um tratamento térmico generalizado.

114- O que você entende por plástico?

115- O que é autoclave?

116- O que é monômero?

117- O que é polímero?

118- Como ocorrem as ligações químicas responsáveis pela obtenção doplástico?

119- O que são plásticos termofixos? E plásticos termoplásticos?

120- Determine as características dos seguintes aditivos:a) Lubrificantes.b) Estabilizantes.c) Plastificantes.d) Retardadores de chama.e) Agentes antiestáticos.f) Cargas.g) Pigmentos.


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121- O que é borracha? Cite algumas de suas características.

122- O que você entende por borracha sintética?

123- O que é vulcanização?

124- Cite algumas aplicações das borrachas na indústria.

125- Cite algumas vantagens e desvantagens das borrachas sintéticas.


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Referências Bibliográficas

CHIAVERINI, Vicente. Tecnologia Mecânica. 2a. edição São Paulo: Editora McGraw-Hill, 1986.

FRANCESCO, Provenza. Materiais para Construções Mecânicas. São Paulo:Editora F. Provenza, 1990.

TELECURSO 2000 PROFISSIONALIZANTE. São Paulo: Editora Globo, 1995.

materias para construcao mecanica.pdf

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