Aula7 materiais

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  • Este material é de excelente qualidade para aplicar nas aulas sobre materiais e como contem imagens torna bem fácil a assimilação do conteúdo trabalhado e para nível técnico complementa como são produzidos os materiais e transformados por conformação mecânica.
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Aula7 materiais

  1. 1. Materiais 1 Tiago Cruztiagoitajai@gmail.com
  2. 2. Processos
  3. 3. A fabricação pode ser definida como a arte ea ciência de transformar os materiais emprodutos finais utilizáveis e num contexto deeconomia de mercado.Fabricar é transformar matérias-primasem produtos acabados, por umavariedade de processos. Definição
  4. 4. Classificação
  5. 5. Classificação
  6. 6. Classificação
  7. 7. Fundição
  8. 8. É um processo de fabricação ondeum metal ou liga metálica, noestado líquido, é vazado emum molde com formato emedidas correspondentes aos dapeça a ser produzida. Fundição
  9. 9. É um processo de fabricação inicial, porquepermite a obtenção de peças com formaspraticamente definitivas, com mínimas limitaçõesde tamanho, formato e complexidade, e também éo processo pelo qual se fabricam os lingotes.Permite um alto grau de automatização,portanto, é possível produzir com velocidade eem grande quantidade. Fundição
  10. 10. Exemplos de Peças
  11. 11. Podem apresentar formas externas e internas desde a mais simples até amais complexaPodem apresentar dimensões limitadas somente pelas restrições dasinstalações onde serão produzidasPodem ser produzidas dentro de padrões variados de acabamento (mais lisoou mais áspero) e tolerância dimensional (entre ±0,2 mm e ± 0,6 mm)É possível produzir peças com poucas gramas de peso (e com espessura deapenas alguns milímetros), até peças pesando muitas toneladasPode ocorrer a inclusão da areia do molde nas paredes internas ouexternas da peçaDefeitos de composição da liga metálica que causam o aparecimento departículas duras indesejáveis no materialA peça pode apresentar porosidade Carac. Das Peças
  12. 12. Sequência de etapas normalmente seguida no processo defundição por gravidade em areia, que é o mais utilizado. Ex:bloco dos motores de automóveis e caminhões.1. Confecção do modelo2. Confecção do molde3. Confecção dos machos4. Fusão5. Vazamento6. Desmoldagem7. Rebarbação8. Limpeza Passo a passo
  13. 13. Tipos de Fundição
  14. 14. Fundição
  15. 15. Em um ambiente industrial, aconformação mecânica é qualqueroperação durante a qual se aplicamesforços mecânicos em metais, queresultam em uma mudançapermanente em suas dimensões. Conformação
  16. 16. ForjamentoLaminaçãoTrefilaçãoExtrusãoRepuxoEstiramentoDobramentoCorte Tipos de Conformação
  17. 17. Tipos de Conformação
  18. 18. Materiais que têm estrutura CFC (alumínio, níquel, prata,cobre e ouro) têm uma forma de agrupamento atômico quepermite o deslocamento de camadas de átomossobre outras camadas. Por isso, eles se deformammais facilmente do que os que apresentam os outrostipos de arranjos. Isso acontece porque, nessa estrutura, osplanos de escorregamento permitem que camadas deátomos “escorreguem” umas sobre as outras com maisfacilidade. Materiais e Conformação
  19. 19. É o processo de conformação mecânica em que omaterial é deformado por martelamento ouprensagemÉ empregado para a fabricação de produtos acabadosou semi-acabados de alta resistência mecânica,destinados a sofrer grandes esforços e solicitações emsua utilização As operações de forjamento são realizadas aquente, em temperaturas superiores às de recristalizaçãodo metal. É importante que a peça seja aquecidauniformemente e em temperatura adequada Forjamento
  20. 20. No forjamento por martelamento são usados martelosde forja que aplicam golpes rápidos e sucessivos aometal por meio de uma massa de 200 a 3.000 kg que cailivremente ou é impulsionada de uma certa altura quevaria entre 1 e 3,5 mDesse modo, a pressão máxima acontece quando omartelo toca o metal, decrescendo rapidamente deintensidade à medida que a energia do golpe é absorvidana deformação do materialForjamento por Martelamento
  21. 21. Forjamento por Martelamento
  22. 22. Forjamento por Martelamento
  23. 23. Na prensagem, o metal fica sujeito à ação da força decompressão em baixa velocidade e a pressão atingeseu valor máximo pouco antes de ser retirada, demodo que as camadas mais profundas da estrutura domaterial são atingidas no processo de conformação O forjamento por prensagem é realizado por prensasmecânicas ou hidráulicasAs prensas mecânicas, de curso limitado, são acionadas por eixos excêntricos epodem aplicar cargas entre 100 e 8.000 toneladas. As prensas hidráulicas podemter um grande curso e são acionadas por pistões hidráulicos. Sua capacidade deaplicação de carga fica entre 300 e 50.000 toneladas. Elas são bem mais caras queas prensas mecânicas Forjamento por Prensagem
  24. 24. Forjamento por Prensagem
  25. 25. Forjamento por Prensagem
  26. 26. Matrizes abertas ou forjamento livreMatrizes fechadas Tipos de Forjamento
  27. 27. Peças de matriz fechada
  28. 28. É um processo de conformação mecânica pelo qual umlingote de metal é forçado a passar por entre doiscilindros que giram em sentidos opostos, com amesma velocidade. Ao passar entre os cilindros, o material sofre deformação plástica. Por causa disso, ele tem uma redução da espessura e um aumento na largura e no comprimento. Laminação
  29. 29. Laminação
  30. 30. A laminação pode ser feita a quente ou a frio. Ela éfeita a quente quando o material a ser conformado édifícil de laminar a frio ou quando necessita degrandes reduções de espessura. A laminação a frio se aplica a metais de fácilconformação em temperatura ambiente, o que é maiseconômico. É o caso do cobre, do alumínio e de algumasde suas ligas. Laminação
  31. 31. Laminação e Lingotamento
  32. 32. É o resultado de uma mudança na estrutura do metal,associada a uma deformação permanente dos grãosdo material, quando este é submetido à deformação afrio. O encruamento aumenta a dureza e aresistência mecânica. Encruamento
  33. 33. Laminação
  34. 34. Trefilação
  35. 35. É o processo de fabricação utilizado para obtenção derolos de arame, cabos ou fios elétricos Por esse processo, é possível obter produtos de grandecomprimento contínuo, seções pequenas, boaqualidade de superfície e excelente controledimensional Trefilação
  36. 36. O princípio do processo de trefilação é, de certa forma,parecido com o da extrusão, ou seja, é necessário queo material metálico passe por uma matriz para ter seudiâmetro diminuído e seu comprimento aumentadoA grande diferença está no fato de que, em vez de serempurrado, o material é puxado. Além disso, atrefilação é normalmente realizada a frio Existem bancos de tração de até 100 toneladas, capazes detrabalhar a uma velocidade de até 100 metros por minuto,percorrendo distâncias de até 30 metros. Em alguns casos, váriosconjuntos desse tipo podem ser montados em série, a fim deproduzir arames e fios com diâmetros ainda menores Trefilação
  37. 37. A barra que deve ser trefilada é chamada de fio demáquina. Ela deve ser apontada, para facilitar a passagempela fieira, e presa por garras de tração que vão puxaro material para que ele adquira o diâmetro desejado A fieira é uma ferramenta cilíndrica que contém umfuro no centro por onde passa o fio, e cujo diâmetrovai diminuindo. Assim seu perfil apresenta o formato deum funil. Trefilação
  38. 38. Trefilação
  39. 39. Sem deslizamentoCom deslizamento Tipos de Trefilação
  40. 40. Trefilação
  41. 41. É um processo de fabricação utilizado para obtenção deperfis com formato complicados ou, então, de tubos.A extrusão é um processo de fabricação de produtossemi-acabados, ou seja, produtos que aindasofrerão outras operações, tais como corte,estampagem ou forjamento, antes de seu uso final.Consiste basicamente em forçar a passagem de umbloco de metal através do orifício de uma matriz.Isso é conseguido aplicando-se altas pressões ao materialcom o auxílio de um êmbolo. Extrusão
  42. 42. Extrusão
  43. 43. De acordo com o tipo de metal, que deve suportarrigorosas condições de atrito e temperatura , e coma seção a ser obtida, a extrusão pode ser realizada aquente ou a frioOs metais mais duros, como o aço, passam normalmentepelo processo de extrusão a quente Os equipamentos usados na extrusão consistem emprensas horizontais, mecânicas ou hidráulicas, comcapacidades normais entre 1 500 e 5 mil toneladas. Prensashidráulicas conseguem cargas de até 30 mil toneladas Extrusão
  44. 44. Direta e Indireta Extrusão
  45. 45. Seção transversal reduzida e grande comprimento Na extrusão a quente, as reduções de áreaconseguidas são da ordem de 1:20 (um para vinte). Issosignifica que, se você tiver uma barra de 100 mm2 de área, ela podeter sua área reduzida para 5 mm2Os materiais mais dúcteis, como o alumínio, podempassar por extrusão tanto a frio quanto a quente e obtêmreduções de área da ordem de 1:100 (um para cem)Características da Peça
  46. 46. Na extrusão a frio, o material endurece porencruamento durante a deformação porque os grãos dometal se quebram e assim permanecem, aumentando astensões na estrutura e, conseqüentemente, sua dureza.Na extrusão a quente, os grãos se reconstituem após aextrusão por causa da alta temperatura.Características da Peça
  47. 47. Sequência de etapas normalmente seguida no processo deextrusão1. Fabricação de lingote ou tarugo de seção circular2. Aquecimento uniforme do lingote ou tarugo3. Transporte do lingote ou tarugo aquecido para a câmara de extrusão4. Execução da extrusão com o tarugo aquecido apoiado diante da câmara deextrusão, o pistão é acionado e o material é empurrado para o interior dacâmara5. Fim da extrusão o pistão recua e a câmara se afasta para a retirada do discoe da parte restante do tarugo6. Remoção dos resíduos de óxido com o auxílio de disco raspador acionadopelo pistão Passo a passo
  48. 48. Extrusão
  49. 49. Formas Comerciais
  50. 50. É o processo de conformação, geralmente realizado afrio, que engloba um conjunto de operações Por meio dessas operações, a chapa plana ésubmetida a transformações que a fazem adquirir umanova forma geométrica, plana ou ocaAs operações de estampagem são realizadas pormeio de prensas que podem ser mecânicas ouhidráulicas, dotadas ou não de dispositivos dealimentação automática das chapas, tiras cortadas,ou bobinas Estampagem
  51. 51. As chapas metálicas de uso mais comum naestampagem são as feitas com as ligas de aço de baixocarbono, os aços inoxidáveis, as ligas alumínio-manganês, alumínio-magnésio e o latão 70-30, quetem um dos melhores índices de estampabilidade entreos materiais metálicos Na estampagem, além das prensas, são usadasferramentas especiais chamadas estampos que seconstituem basicamente de um punção (ou macho) euma matriz Estampagem
  52. 52. As operações básicas de estampagem são:CorteDobramentoEstampagem profunda (ou "repuxo") Estampagem
  53. 53. O corte é a operação de cisalhamento de um materialna qual uma ferramenta ou punção de corte é forçadacontra uma matriz por intermédio da pressão exercidapor uma prensa. Quando o punção desce, empurra omaterial para dentro da abertura da matriz. Estampagem: Corte
  54. 54. Corte
  55. 55. O dobramento é a operação pela qual a peçaanteriormente recortada é conformada com o auxílio deestampos de dobramento. Estes são formados por umpunção e uma matriz normalmente montados em umaprensa O material, em forma de chapa, barra, tubo ouvareta, é colocado entre o punção e a matriz. Naprensagem, uma parte é forçada contra a outra e com issose obtém o perfil desejado Estampagem: Dobramento e Curvamento
  56. 56. Estampagem:Dobramento e Curvamento
  57. 57. Estampagem:Dobramento e Curvamento
  58. 58. Dobramento e Curvamento
  59. 59. Estampagem:Dobramento e Curvamento
  60. 60. É o processo de conformação mecânica em que chapasplanas são conformadas no formato de um copo. Ela érealizada a frio e, dependendo da característica doproduto, em uma ou mais fases de conformação.Por esse processo, produzem-se panelas, partes daslatarias de carros como pára-lamas, capôs, portas, e peçascomo cartuchos e refletores parabólicos Quando a profundidade do embutimento é grande, ouseja, tem a altura maior que o diâmetro da peça, e sãonecessárias várias operações sucessivas para obtê-la, tem-se a reestampagem. Estampagem Profunda
  61. 61. Estampagem Profunda
  62. 62. Reestampagem
  63. 63. “Repuxo”
  64. 64. Estampagem: Punção
  65. 65. Estampagem
  66. 66. É o processo de união de materiais usado para obtera união localizada de metais, produzida poraquecimento, com ou sem a utilização de pressão e/oumaterial de adiçãoPode-se unir dois materiais parafusando, rebitando,colando; porém, a grande vantagem da soldagem é apossibilidade de obter uma união em que os materiaistêm uma continuidade na aparência externa e tambémnas suas características e propriedades mecânicase químicas, relacionadas à sua estrutura interna. Soldagem
  67. 67. Soldagem
  68. 68. Soldagem
  69. 69. O processo mecânico de usinagem é definido como sendotodo e qualquer processo onde se obtém uma peçapela remoção de materialPode-se usinar vários materiais, desde plásticos,pedras, madeira, metal, dentre tantos outros exemplospossíveisNa usinagem a utilização de equipamentos modernos,automáticos e muito avançados, onde a interferência dohomem é mínima e muitas vezes até inexistente,possibilitam o desenvolvimento de peças com altaprecisão dimensional e de elevada durabilidade Soldagem
  70. 70. O calor é necessário porque grande parte dos processos desoldagem envolve a fusão dos materiais, ou domaterial de adição, no local da solda.Mesmo quando se usa pressão e, às vezes, o ponto defusão não é atingido, o aquecimento facilita aplasticidade do metal e favorece a ação da pressãopara a união dos metais Soldagem
  71. 71. A soldagem por fusão inclui a maioria dos processos maisversáteis usados atualmente Soldagem por Fusão
  72. 72. Outros processos se baseiam na aplicação de pressõeselevadas na região a ser soldada. O aquecimento daspeças a serem unidas facilita a ligação entre as partes. Soldagem por Pontos
  73. 73. Para unir duas chapas de 0,8mm de espessura, trabalha-secom uma corrente de aproximadamente 1500 A e umaforça de 300kg Soldagem por Costura
  74. 74. Soldabilidade
  75. 75. Metalurgia da Solda
  76. 76. Os processos mais comuns são:Soldagem ao arco elétrico com eletrodo revestidoProcesso TIG (Tungsten Inert Gas), que quer dizer(eletrodo de) tungstênio e gás (de proteção) inerteProcessos MIG/MAG, (Metal Inert Gas e Metal Activ Gas),ou seja, metal e (proteção de) gás inerte, e metal e(proteção de) gás ativoArcosubmersoArcoplasma eletrodo revestidoSoldagem ao Arco Elétrico
  77. 77. Tipos de Soldagem
  78. 78. Tipos de Sodagem
  79. 79. É o processo, contido de diversas atividades eetapas distintas. Visam complementar as peçasmetálicas, aumentando a sua vida útil, belezae aparênciaA superfície de uma peça metálica, por mais bemacabada que ela esteja, sempre apresentaimperfeições superficiais que reduzem apossibilidade de uma melhor aparênciaAcabamento Superficial
  80. 80. Dependendo da liga metálica em questão, se asuperfície da peça for deixada por algum temposem nenhum tipo de proteção superficial elapode se oxidar, no caso do ferro, enferrujar,tornando-a até inoperanteO acabamento superficial é processo que procurareduzir estas imperfeições superficiais eminimizar o grau de irregularidadessuperficiais existentes em uma peçaAcabamento Superficial
  81. 81. O acabamento superficial tem enorme influência nocomportamento de uma peça, procura-semelhorar a superfície de um metal por váriosaspectos, que vão desde redução de desgaste,redução do atrito, corrosão, melhoria naaparência, resistência à fadiga, transmissãode calor, propriedades óticas, escoamentode fluidos e superfícies de medição(micrômetros, paquímetros, etc.).Acabamento Superficial
  82. 82. EsmerilhamentoLixamentoPolimentoRetíficaPinturaDeposição superficial Tipos de Acabamento
  83. 83. Processo normalmente utilizado em fundições demetais para a retirada de canais dealimentação da superfície de peças fundidasou após o processo de soldagem, para aretirada de excessos ou pingos de solda.  Seu acabamento resultante é grosseiros erequer algum outro tipo de processo para que apeça tenha um bom aspecto superficial. Esmirilhamento
  84. 84. Esmirilhamento
  85. 85. Processo normalmente utilizado, após oesmerilhamento, em fundições de metais,visando a retirada de sobras de metal paramelhorar o aspecto superficial de uma peça fundidaConsegue-se um bom acabamento superficialutilizando-se lixas que variam de gramatura,que vão desde de grãos de óxidos cerâmicos tipocomercial 40, 60, 80, 100 e 200, para o lixamentogrosseiro e de 200 a 1000 para o lixamento fino Lixamento
  86. 86. Lixamento
  87. 87. Processo utilizado para melhorar a característicasuperficial de uma peça, trazendo uma excelenteaparência superficial. O polimento é realizadocom o auxílio de panos (feltros) especiais que comauxílio de pastas polidoras retiram a mínimaimperfeição superficial de uma peça O polimento pode ser manual, semi-automatizado ou automatizado, com o auxíliode máquinas especiais Polimento
  88. 88. Polimento
  89. 89. Processo mecânico onde submete-se umadada superfície da peça, a equipamentosespeciais que reduzem as imperfeiçõesda mesma, estes equipamentos sãomáquinas, tornos ou até fresasmecânicas adaptados para esta atividade Retífica
  90. 90. Retífica
  91. 91. Processo de deposição de materiais sobre asuperfície de uma peça, onde procura-se recobrira mesma e reduzir as suas imperfeiçõessuperficiais existentes, proporcionando a peçauma proteção adicional e evitando o contato dometal com o meio ambiente Com isso a durabilidade e a vida útil de umapeça é aumentada devido ao aumento da proteçãocontra a corrosão (oxidação) Pintura
  92. 92. Um processo que vem crescendo, no meioindustrial, é a pintura eletrostática, que nadamais é que a deposição de tintas por diferençade potencial que existe entre a tinta em pó e apeça metálica, depois realiza-se o cozimento dapeça, recoberta com a tinta em pó, em fornosespeciais a baixas temperaturas, realizando a curada mesma e protegendo a peça Pintura Eletrostática
  93. 93. Pintura Eletrostática
  94. 94. É todo e qualquer processo onde se obtém umapeça pela remoção de material. Na usinagem a utilização de equipamentosmodernos, automáticos e muito avançados, ondea interferência do homem é mínima e muitas vezesaté inexistente, possibilitam o desenvolvimento depeças com alta precisão dimensional e deelevada durabilidade. Usinagem
  95. 95. É todo e qualquer processo onde se obtém umapeça pela remoção de material. Na usinagem a utilização de equipamentosmodernos, automáticos e muito avançados, ondea interferência do homem é mínima e muitas vezesaté inexistente, possibilitam o desenvolvimento depeças com alta precisão dimensional e deelevada durabilidade. Usinagem
  96. 96. Ferramentas e Máquinas
  97. 97. Equipamento utilizadopara cortar peças demetalConsiste de uma lâmina deaço que pode ser circular ouchapa fina (curta, de mão, oulonga), com uma enormequantidade de dentesdispostos de forma apossibilitar o corte do metal Serra
  98. 98. Equipamento utilizadopara formar superfíciesplanas nos metaisNormalmente adotado parapeças grandes, onde autilização de tornos não é amelhor opção. Consiste empassar uma ferramenta decorte, num movimento de vaie vem, sobre a superfície a seraplainada Plaina
  99. 99. Equipamento utilizado para usinar controladamenteo metal, dentre outras funçõesA peça em metal é fixada em uma placa de torno e ambas sãorotacionadas (giram), em vários ciclos de rotação controláveis,por minuto, que visa retirar metal de uma determinada parteda peça, isso com o auxílio de uma ferramenta detalhadamenteescolhida em função do metal, da rotação e da operaçãomecânica a ser realizada. Tanto a peça como a ferramenta deusinagem devem ser lubrificados para reduzir possíveisimperfeições superficiais e isso ocorre devido as temperaturasoriginadas na operação de trabalho Torno
  100. 100. Torno
  101. 101. Este equipamento é utilizado para realizar aoperação de rebaixar o metal, visando formarsuperfícies diferenciadas, que podem ser de topoou em ângulo variadosA peça é fixada em uma morsa, que fica estática e aferramenta se move sobre a mesma, girando ao redor deseu eixo, retirando o metal para formar a peça desejada Fresa
  102. 102. Fresa
  103. 103. Equipamento utilizado para realizar a operação de abrirfuros no metalPode apenas abrir buracos redondos lisos, alargar buracosjá existentes originários de processos anteriores, ou após afuração realizar outras operações nestes furos para as maisvariadas finalidades, tais como inserir roscas, brochar e atéraiar furos para originar a formação de raios internos naspeças, muito utilizado na parte interna de canos de armas,por exemplo Furadeira
  104. 104. Furadeira
  105. 105. Equipamento utilizado para realizar a operação deconstruir roscas no metalEssas podem ser roscar internas ou externas. Este processoé bastante complexo e requer muita habilidade dooperador para a sua confecção manual, no caso deequipamentos automáticos, requer muito conhecimentotécnico para a sua fabricação Rosqueadeira
  106. 106. Rosqueadeira
  107. 107. Equipamento utilizado para realizar a operação deconstruir raias em câmaras internas de peçasusinadasNormalmente costuma-se produzir raias internas em canosde armas de mão, armas militares e canhões, queproporcionam o giro do projétil, quando o mesmo édisparado. Confere a superfície do metal elevadaresistência mecânica, pois sua utilizaçãoproporciona compactação e esmagamento da superfície dapeça Broca
  108. 108. Broca
  109. 109. Ecologia
  110. 110. Reciclagem
  111. 111. Coleta
  112. 112. Prensagem
  113. 113. Fundição
  114. 114. Lingotamento
  115. 115. Laminação
  116. 116. Fabricação
  117. 117. Aumento do tempo de vidaEconomia de energiaRedução da quantidade de material em aterrosConservação dos recursos naturaisParticipação e aumento de consciência ambientalRedução da poluição atmosférica e dos recursoshídricosDiminuição dos impactos negativos da extração erefinação dos minériosCriação de empregoVantagens da Reciclagem
  118. 118.

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