Instituto Superior de Transportes e Comunicações

SELEÇÃO DOS MATERIAIS

METAISBAIXA LIGA

AÇO FERRAMENTA

MAGNÉSIO / LIGAS

COBRE / LIGAS

AÇO CARBONO

ALUMÍNIO / LIGAS

FERRO FUNDIDO

POLÍMEROS

PEAD

PEBD

PVC

PETPP

EPOXY

CERÂMICOS

AL2O3

CaO

ZrO2

MgO

VIDRO DIAMANTE

SELEÇÃO DOS MATERIAIS

O QUE É SELEÇÃO DOS MATERIAIS?

A seleção dos materiais é um processo que é realizado para seleccionar os melhores materiais que podem ter o potencial para um bom desempenho.

O objectivo principal da seleção dos materiais é de minimizar os custos e atender as metas de desempenho do produto. Uma seleção sistemática do melhor material para uma determinada aplicação começa com as propriedades e custos dos materiais candidatos.

SELEÇÃO DOS MATERIAIS

OBJECTIVOS DA SELEÇÃO DOS MATERIAIS

Porque fazer a seleção dos materiais? Para fazer uso total dos materiais de engenharia; Para evitar estruturas desnecessariamente caras; Para evitar falhas no serviço.

Quando é que se faz a seleção dos materiais?

Quando há necessidade de: Desenvolver um novo produto, componente ou planta industrial,

produzido pela primeira vez; Melhorar um produto ou equipamento já existente; Resolver uma situação problema (peça defeituosa, quebra de componentes

que leva a rejeição pelos cliente, etc).

SELEÇÃO DOS MATERIAIS

OBJETIVOS DA SELEÇÃO DOS MATERIAIS (CONT.)

● Redução de peso.

→ Requisito universal para qualquer produto móvel. Ex.: Industria automotiva.

● Redução de custos.→ Economia com a troca de materiais. Ex.: Pedais em náilon reforçado com fibra de vidro.

SELEÇÃO DOS MATERIAIS

A NECESSIDADE DE SELEÇÃO DOS MATERIAIS

Durante as últimas décadas foram desenvolvidos muitos novos

materiais, actualmente existem mais de 100 000 diferentes materiais de

engenharia, contando com as variantes de tratamento térmico e

composição de cada material.

Quais são os critérios que um engenheiro deve adotar para selecionar um material entre tantos

outros?

SELEÇÃO DOS MATERIAIS

CRITÉRIOS DA SELEÇÃO DOS MATERIAIS

A primeira etapa para a escolha de um novo material, é uma avaliação criteriosa dos seguintes parâmetros de seleção: Propriedades Mecânicas; Condições de Serviço; Disponibilidade de matéria-prima; Custo (material & fabricação); Impacto ambiental / reciclabilidade pós uso.

SELEÇÃO DOS MATERIAIS

CRITÉRIOS DA SELEÇÃO DOS MATERIAIS (CONT.)

1. Propriedades Mecânicas dos Materiais Limite de Resistência; Limite de Fadiga; Tenacidade à Fratura; Dureza (superfície & núcleo); Resistência ao Desgaste; Resistência à Corrosão.

CRITÉRIOS DA SELEÇÃO DOS MATERIAIS (CONT.)

2. Condições de Serviço dos Componentes Temperatura de Operação; Fluido de Serviço:

- composição química

- pH

- impurezas

- sólidos em suspensão, etc. Pressão de Operação; Velocidade do Fluido; Nível e Natureza de Tensões no material.

SELEÇÃO DOS MATERIAIS

CRITÉRIOS DA SELEÇÃO DOS MATERIAIS (CONT.)

3. O custo do material

O custo do material é uma consideração importante no processo de seleção do material. Quando o factor econômico é levado em consideração, existe uma alteração significativa dentro do esquema de classificação dos materiais. Propriedades do material são relevantes no início, decisão final: custo é o fator dominante.

SELEÇÃO DOS MATERIAIS

Aplicações que exigem o melhor desempenho possível (submarino nuclear, nave espacial, etc) – uma vez que se decide fabricar o preço é secundário e as especificações técnicas são mandatórias.

Aplicações onde o preço é determinante (carros, eletrodomésticos, etc) – o fabricante não tem de oferecer o melhor desempenho tecnológico, tem de garantir que a relação custo/beneficio desse produto é melhor do que o da concorrência.

SELEÇÃO DOS MATERIAIS

MAPA DE PROPRIEDADES

Também conhecida como diagrama da seleção dos materiais, é um

espaço bi-dimensional que permite uma leitura mais fácil das

propriedades dos materiais.

Organiza e armazena as propriedades dos materiais mostrando um

balanço das propriedades (Ex.: Rigidez vs custo), permite eliminar os

materiais que não atendem aos requisitos de projeto e faz uma

comparação rápida entre os materiais.

SELEÇÃO DOS MATERIAIS

MAPA DE PROPRIEDADES (CONT.)

Resistência vs custo Resistência vs densidade Resistência vs ductilidade Resistência vs tenacidade Resistência vs temperatura máxima de serviço Rigidez vs custo Rigidez vs densidade Fracção reciclável vs custo

SELEÇÃO DOS MATERIAIS

MAPA DE PROPRIEDADES

Aplicações que requerem materiais com rigidez (estruturas de equipamentos, vigas, etc), utilizam materiais que estão na parte de cima do mapa.

Aplicações que requerem materiais de baixa densidade utilizam materiais que estão na parte esquerda do mapa.

Materiais leves de boa rigidez são difíceis de encontrar–materiais compósitos são um bom compromisso, mas normalmente são caros.

RIGIDEZ VS DENSIDADE

SELEÇÃO DOS MATERIAIS

MAPA DE PROPRIEDADES

Aplicações que requerem materiais

de elevada resistência como chave

de fendas, cinto de segurança, etc,

estão localizados na parte de cima

do mapa.

Observa-se que são poucos os

materiais resistentes e baratos

(quadrante superior esquerdo)

RESISTÊNCIA VS CUSTO

MAPA DE PROPRIEDADES

AÇO DE BAIXA LIGA

SELEÇÃO DOS MATERIAIS

ANÁLISE DOS CUSTOS

Qual é o limite para redução de custos?

A redução de custos depende do tipo de projecto a ser realizado:

Ex: Para um engenheiro civil não pode encarar tenacidade como propriedade “custo/benefício” na construção de uma ponte, a ponte cai e o engenheiro fica comprometido.

Ex: Para um fabricante de carros, resistência a corrosão pode ser uma propriedade “custo/benefício”, porque quando dá problemas a maioria dos carros não pertencem mais ao primeiro dono e como tal a garantia não se aplica.

 

**Decisões com base no custo inibem avanços tecnológicos**

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ANÁLISE DOS CUSTOS (CONT.)

Num mercado competitivo -> redução do custo para o consumidor é prioritário (i.é. redução de preço de compra e custo de manutenção)

Custos variáveis(custo de produção)

a) Custo dos materiais básicos.

b) Custo de fabricação

Custos fixos

a) Despesas gerais da oficina.b) Administraçãoc) Pesquisa e desenvolvimento

Lucro do fabricante

Preço de compraCustos operacionais

a) Manutençãob) Reparaçãoc) Seguro

Custo total para o consumidor

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ANÁLISE DOS CUSTOS (CONT.)

Na maioria dos casos o foco está na redução do preço de mercado Mercado automotivo, fabricante “responde” apenas para o primeiro

dono, porquê investir em um material mais nobre se quando o componente quebrar a responsabilidade não é mais dele?

Mercado mais seleto: Rolls-Royce e Lamborghini, investimento maior nos materiais reduzindo custos de manutenção, maior preço de mercado.

ConhecimentoExperiência

Processos de fabricaçãoPesquisa de mercadoRecursos financeiros

Definição da funçãoFazer um esboço do projecto

Reexame do projecto

Definição das propriedades dos materiais necessários

O material adequado existe?

SimNão

Pode se desenvolver novo material

Não SimFabricar e fazer

ensaios do protótipo

Não satisfatórios

Resultados satisfatórios

Especificações detalhadas.Planejamento de produção

Vendas

BoasFracas

Redução de custos

Problema do material

Problema do desenho

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FIMOBRIGADO PELA VOSSA ATENÇÃO