Materiais - Engenharia Industrial Madeireira

Universidade Federal do Paraná
Curso de Engenharia Industrial Madeireira
ELEMENTOS ORGÂNICOS DE MÁQUINAS I
AT-096
Dr. Alan Sulato de Andrade
[email protected]
MATERIAIS
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MATERIAIS
INTRODUÇÃO:
 Sempre que há a necessidade da construção de
componentes específicos ou máquinas complexas
sempre será necessário a utilização dos materiais.
Projeto de uma garra para movimentação de toras de madeira
MATERIAIS
INTRODUÇÃO:
 O conhecimento aprofundado destes materiais se
assim torna indispensável.
Dentre os principiais materiais utilizados estão:
 Não-metálicos,
 Metálicos.
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MATERIAIS
MATERIAIS NÃO-METÁLICOS:
 Sua utilização vem aumentando muito nos últimos
anos. As principais vantagens buscadas são, baixo
peso, resistência a corrosão, resistência a alta
temperatura, resistência dielétrica e relativa
facilidade de fabricação.
MATERIAIS
MATERIAIS NÃO-METÁLICOS:
 O custo pode variar muito comparado aos metais.
Existe basicamente três categorias gerais de
materiais não-metálicos de interesse geral:
 Polímeros,
 Cerâmicas,
 Compósitos.
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MATERIAIS
MATERIAIS NÃO-METÁLICOS:
POLÍMEROS
 A palavra polímero significa “muitas partes”. Os
polímeros são moléculas orgânicas de cadeias muito
longas baseadas em moléculas de carbono.
Podendo ser naturais ou artificiais (sintetizados).
MATERIAIS
MATERIAIS NÃO-METÁLICOS:
POLÍMEROS
Exemplo da distribuição das cadeias que formam um polímero
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MATERIAIS
MATERIAIS NÃO-METÁLICOS:
POLÍMEROS
NATURAIS
 São os polímeros encontrados na natureza, não
havendo a intervenção do homem na sua síntese.
MATERIAIS
MATERIAIS NÃO-METÁLICOS:
POLÍMEROS
NATURAIS
Lignina
Celulose
Madeira, material orgânico composto basicamente por celulose e lignina,
ambos polímeros naturais.
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MATERIAIS
MATERIAIS NÃO-METÁLICOS:
POLÍMEROS
NATURAIS
 Outros polímeros naturais:
 Cera,
 Borracha natural,
 Proteínas.
MATERIAIS
MATERIAIS NÃO-METÁLICOS:
POLÍMEROS
ARTIFICIAIS
 Grande parte dos polímeros utilizados hoje nos
projetos são sintetizados pelo homem. Suas
propriedades podem ser feitas sob medida em uma
larga faixa por copolimerização com outros compostos
ou pela formação de ligas com dois ou mais
polímeros.
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MATERIAIS
MATERIAIS NÃO-METÁLICOS:
POLÍMEROS
ARTIFICIAIS
Produção de Polietileno a partir do petróleo
MATERIAIS
MATERIAIS NÃO-METÁLICOS:
POLÍMEROS
ARTIFICIAIS
Teflon - politetrafluoroetileno
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MATERIAIS
MATERIAIS NÃO-METÁLICOS:
POLÍMEROS
 Os polímeros podem ser classificados em duas
classes:
 Termoplásticos,
 Termofixos (ou Termorígidos).
MATERIAIS
MATERIAIS NÃO-METÁLICOS:
POLÍMEROS
 Termoplásticos
São mais flexíveis e podem ser repetidamente
fundidos e solidificados.
 Termofixos (ou Termorígidos).
Devido a ocorrência de ligações cruzadas, são mais
resistentes e mais rígidos.
Outras definições em função da temperatura de fusão e decomposição do material .
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MATERIAIS
MATERIAIS NÃO-METÁLICOS:
POLÍMEROS
 Termoplásticos
Ex.: Celulósicos, etilênicos, poliamidas, poliacetados,
policarbonatos,
 Termofixos (ou Termorígidos).
Ex.: Aminas, elastômeros,
poliésteres, silicones, uretanos.
epóxis,
fenólicos,
MATERIAIS
MATERIAIS NÃO-METÁLICOS:
CERÂMICAS
 Estes materiais estão cada vez mais sendo utilizados
na área de engenharia. As cerâmicas de engenharia
são tipicamente, compostas de elementos metálicos
e não metálicos. Podem ser óxidos simples de um
metal, misturas de óxidos metálicos, carbetos,
boretos, nitretos entre outros.
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MATERIAIS
MATERIAIS NÃO-METÁLICOS:
CERÂMICAS
 As principais propriedades destes materiais são: alta
resistência à compressão, dureza elevada,
resistência química e à altas temperaturas entre
outras. Normalmente são formados por compactação
de pó e então queimados, ou sintetizados para
formar ligações.
MATERIAIS
MATERIAIS NÃO-METÁLICOS:
CERÂMICAS
Uma das etapas de produção da cerâmica e sua utilização
em um dispositivo para secagem de folhas de papel
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MATERIAIS
MATERIAIS NÃO-METÁLICOS:
COMPÓSITOS
 São materiais normalmente feitos pelo homem,
consiste na combinação de algum material resistente
e fibroso como fibras de vidro, carbono, ou boro
coladas entre si em uma matriz de resina como epóxi
ou poliéster. Existe um composto natural muito
importante: A madeira!
MATERIAIS
MATERIAIS NÃO-METÁLICOS:
COMPÓSITOS
 Podem apresentar diversas características em
função de sua composição. Entre as principais
características as que mais se destacam são a
resistência e o peso reduzido.
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MATERIAIS
MATERIAIS NÃO-METÁLICOS:
COMPÓSITOS
Exemplo de utilizações de composto de fibra de carbono e fibra de vidro
MATERIAIS
MATERIAIS METÁLICOS:
 Os metais constituem o mais importante grupo de
materiais de construção devido à variedade de
aplicações. O seu emprego crescente deve-se
principalmente ao contínuo conhecimento que se tem
adquirido de suas propriedades e do seu
comportamento sob diversas condições de serviço.
Somando a estes, destaca-se o aperfeiçoamento das
técnicas de fabricação e do tratamento e o
desenvolvimento de novas ligas metálicas.
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MATERIAIS
MATERIAIS METÁLICOS:
 O metal mais empregado hoje é ainda o ferro e suas
ligas, contudo outros metais como o alumínio, cobre,
chumbo, zinco, estanho, níquel e magnésio são
utilizados ou mesmo imprescindíveis em muitas
aplicações. Outros metais como o cromo, tungstênio
(filamentos de lâmpadas), titânio (prótese diversas,
implantes dentários, etc) também merecem
destaque.
MATERIAIS
MATERIAIS METÁLICOS:
 Alguns metais se apresentam no estado puro na
natureza, mas a maioria se apresenta combinado
com outros elementos. Esses elementos combinados
constituem os chamados minerais. Esses minerais
podem ser encontrados isolados na superfície da
terra ou em conjunto com outros minerais. Chama-se
"minério" os minerais dos quais se podem extrair os
metais, sendo que quando se apresentam em
quantidades que permitem serem explorados
economicamente formam as chamados "depósitos"
ou ''jazidas".
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MATERIAIS
MATERIAIS
METÁLICOS:
Forma pura e combinada dos minerais, sendo estes encontrados em jazidas
MATERIAIS
MATERIAIS METÁLICOS:
Processamento do minério visando a conversão do metal puro ou liga
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MATERIAIS
MATERIAIS METÁLICOS:
Formas comerciais de materiais metálicos
MATERIAIS
MATERIAIS METÁLICOS:
 Uma definição simples para metal é a que considera
esse elemento "uma substância química elementar
com boa condutibilidade térmica e dielétrica,
podendo ser opaca, lustrosa (refletora de luz)
quando devidamente polida". Os metais também se
caracterizam por apresentarem certo grau de
ductibilidade e plasticidade e de serem mais pesados
que outras substâncias elementares.
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MATERIAIS
MATERIAIS METÁLICOS:
 Do ponto de vista prático, as propriedades que tem
maior importância na engenharia são as mecânicas,
aquelas que estão relacionadas com a resistência
que os materiais oferecem quando são solicitados
por tração, compressão, torção, choque entre outras.
Estas características são levadas em conta quando
se projetada qualquer tipo de estrutura.
MATERIAIS
MATERIAIS METÁLICOS:
 O tipo de material metálico a ser utilizado na
fabricação de um determinado produto vai depender
de diversos condicionantes do projeto. Entre estes
pode-se destacar: a função do produto ou de uma
parte componente deste produto, as propriedades e
características do metal para que suportem os
esforços e condições de uso do produto, os fatores
de ordem econômica de forma a se tornar viável a
fabricação deste produto com o metal que esta
sendo especificado, entre outros.
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MATERIAIS
MATERIAIS METÁLICOS:
 De forma geral, os metais podem ser classificados
em:
 Ferrosos e
 Não-ferrosos.
MATERIAIS
MATERIAIS METÁLICOS:
METAIS FERROSOS
 Basicamente são os Aços e Ferros fundidos. Os
metais ferrosos em sua maioria são ligas de Ferro e
Carbono. Aços se caracterizam por possuir uma
porcentagem de Carbono em suas ligas entre
0,008% e 2%. Os Ferros Fundidos possuem uma
porcentagem de Carbono superior à 2%.
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MATERIAIS
MATERIAIS METÁLICOS:
METAIS FERROSOS
Partes construídas com metais ferrosos
MATERIAIS
MATERIAIS METÁLICOS:
METAIS NÃO-FERROSOS
 São metais que possuem em sua composição
apenas átomos de Alumínio, Cobre, Zinco, Estanho,
Níquel, Magnésio, entre outros. Existe a
possibilidade de produzir ligas destes materiais.
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MATERIAIS
MATERIAIS METÁLICOS:
METAIS NÃO-FERROSOS
Exemplos de utilização de alumínio, cobre e uma liga de magnésio
na produção de elementos e máquinas
MATERIAIS
 Paralelamente aos materiais tradicionais, apareceram
os novos materiais: compostos complexos, seguidos
pelos nanomateriais (estruturas artificiais em escala
molecular)
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MATERIAIS
MATERIAIS:
 Desafio 4:
Pesquisar novos materiais utilizados em projetos.
Propor o tipo de material a ser utilizado nas seguintes
situações:
 Estrutura residencial ou industrial, buscando
priorizar o conforto térmico e acústico.
 Ferramentas ou partes componentes de máquinas
para industria madeireira.
 Peças de motores automotivos,
 Partes componentes de uma aeronave,
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