Baixar - PET-ECV

MATERIAIS METÁLICOS

DECORREM DA COMBINAÇÃO DE ELEMENTOS METÁLICOS
 Alta conductibilidade elétrica e térmica
Grande resistência mecânica, mas bastante deformáveis
 DUCTILIDADE
 Geralmente LIGADOS com outros elementos
 CONSTRUÇÃO: Al, Pb, Zn, cobre, ferro fundido, aços
 PUROS OU EM MINÉRIOS
PROPRIEDADES E ENSAIOS DE CARACTERIZAÇÃO
DENSIDADE - MASSA ESPECÍFICA APARENTE
Al
Zn
Fe
Aço
2,70 7,13 7,87 7,85
Latã
o
8,5
Ni
Cu
Pb
Hg
Pt
8,90 8,96 11,34 13,60 21,3
PROPRIEDADES TÉRMICAS E ELÉTRICAS
 DILATAÇÃO
COEFICIENTE DE DILATAÇÃO TÉRMICA LINEAR (αL)
Ferro fundido Aço
Fe
Cu Latão
Al
Pb
9
11,3 11,7 17
20
22,5 29
-6
o
-6
[x 10 em / C] (cerâmica-vidro ≅ 9.10 , concreto ≅ 13.10-6)
∆L/L = αL∆T
 CARACTERÍSTICAS TÉRMICAS E ELÉTRICAS
Material
Al – Ligas
Cu
Pb
Ag
Aço
Tijolo (cerâmica)
Concreto
Vidro
Polietileno
Madeira
Ar
Conductibilidade térmica
em (kcal.m)/(m2.h.°C)
200
390
35
448
50
0,6
1,5
1,0
0,25
0,1
0,024
Resistividade elétrica
em Ω.m
30-48.10-9
16.10-9
182.10-9
15.10-9
100-700.10-9
1-2.106
1-2.106
1012
1012-1016
2.106 (7%)
1
PROPRIEDADES MECÂNICAS
ENSAIO DE TRAÇÃO
σ = F/S0
⇒
∆L/L0 = [(L´ - L0)/L0]100
ESTRICÇÃO OU INSTABILIDADE PLÁSTICA: [(S0 - S)/S0)]100
DIAGRAMAS REAIS:
2
CASO DOS AÇOS DOCES (%C < 0,3 %) E METAIS MOLES
- FASE OE (ZONA I)  FASE ELÁSTICA
E: limite de elasticidade ou limite de proporcionalidade feH
- FASE EE’ (ZONA II)  FASE PLÁSTICA DE ESCOAMENTO
E´: limite de elasticidade convencional ou
tensão de escoamento fy
- FASE E’M (ZONA III)  FASE PLÁSTICA DE ENCRUAMENTO
M: limite de resistência fu
- FASE MS (ZONA IV)  FASE DE ESTRICÇÃO
S: limite de ruptura
CASO MAIS COMUM (EX. Al, AÇOS %C > 0,4 %)
3
Observação: ductilidade - importância de especificar a base de medida
RESISTÊNCIA AO IMPACTO (CHOQUE)
RESISTÊNCIA QUE O METAL OPÕE À RUPTURA SOBRE AÇÃO DE
UMA CARGA DINÂMICA
PÊNDULO DE CHARPY:
4
DUREZA
DUREZA BRINELL: MEDIDA DA LARGURA DE UMA MARCA (D)
DEIXADA POR UMA ESFERA DE AÇO TEMPERADO DE DIÂMETRO D
DEPOIS DE APLICAÇÃO DE UMA CARGA ESTABELECIDA F.
MEDIDA DO NÚMERO DE DUREZA:
Material
Dureza Brinell
Aço, ferro fundido
95-500
Cobre, Alumínio (ligas duras)
30-140
Cobre, Alumínio (ligas moles)
15-70
Chumbo
até 30
CORRELAÇÃO DIRETA ENTRE DUREZA E RESISTÊNCIA DENTRO DE
UMA MESMA FAMÍLIA DE METAIS:
5
DOBRAMENTO
DOBRAMENTO DE UMA BARRA OU CHAPA EM TORNO DE UM PINO
CILÍNDRICO ATÉ FICAREM PARALELOS ÀS DUAS PONTAS
A AMOSTRA NÃO DEVERÁ ROMPER OU FISSURAR
FADIGA
SOLICITAÇÕES CÍCLICAS
⇓
A RESISTÊNCIA À RUPTURA CAI ABAIXO DO VALOR MEDIDO NO
CASO DA APLICAÇÃO DE UMA CARGA ESTÁTICA
O DECRÉSCIMO DE RESISTÊNCIA É FUNÇÃO DO NÚMERO DE
CICLOS E DO NÍVEL DAS TENSÕES
AÇOS Limite de resistência à fadiga = 0,4-0,55 X (Tensão de ruptura)
6
COMPORTAMENTO AO FOGO
Tensão (MPa)
Deformação (%)
PARA UMA ESTRUTURA OU UM ELEMENTO DE ESTRUTURA, É
PRECISO CONHECER:
 A TEMPERATURA CRITICA ACIMA DA QUAL O ELEMENTO NÃO
PODE MAIS PREENCHER SUA FUNÇÃO
 500 OC PARA OS AÇOS
Tensão limite de escoamento (%)
Temperatura em oC
 O TEMPO NECESSÁRIO PARA QUE O ELEMENTO ATINJA A
TEMPERATURA CRITICA QUE DEPENDE:
(i)
da relação entre a superfície exposta ao fluxo térmico e o
volume de metal a ser aquecido por unidade de comprimento
(ii) do grau de proteção térmica
7
PROTEÇÃO CONTRA O FOGO
 TÉCNICA CONSTRUTIVA ADEQUADA: subdivisão do edifício em
compartimentos resistentes ao fogo, espaços cercados por elementos
de contorno (paredes, pisos, teto) com resistência mínima ao fogo
 RETARDAR O AQUECIMENTO DO METAL:
- Tinta intumescente
- Produtos projetados: fibras minerais, gesso, etc.
- Produtos em placas: fibras minerais, gesso, etc.
Exemplo:
Espessura da proteção (mm) p/
uma estabilidade ao fogo de:
Viga em I
½h 1h 1h½ 2h
Proteção por fibras minerais projetadas
10
23
35
48
Por placas de gesso
10
20
35
48
PROCESSOS DE CONFORMAÇÃO
 PROCESSOS DE MOLDAGEM DO LINGOTE PARA OBTENÇÃO DE
FIOS, BARRAS, PERFIS ESPECIAIS, CHAPAS, TUBOS, ETC.
(1) EXTRUSÃO
(2) LAMINAÇÃO
(3) TREFILAÇÃO
8
(4) FUNDIÇÃO
(5) FORJAMENTO
(6) ESTAMPAGEM
(7) SOLDAGEM: PARA JUNTAR AS PEÇAS
 POR PRESSÃO
↓
Peças aquecidas até o estado pastoso e ao mesmo tempo são
comprimidas entre si por compressão ou por martelamento
 EM DESUSO
 POR FUSÃO (CALDEAMENTO)
↓
Fusão local das peças ou fusão de um metal ou liga introduzido (metal
de adição) entre as duas peças a soldar (metal de base)
* SOLDAGEM AUTOGENA
METAL DE ADIÇÃO ≅ METAL DE BASE
⇒ INTERPENETRAÇÃO DO METAL DE BASE COM A SOLDA
9
* BRASAGEM
↓
TEMP. FUSÃO METAL DE ADIÇÃO < TEMP. FUSÃO METAL DE BASE
↓
SOLDAGEM CAPILAR
BRASAGEM “SIMPLES”
TEMP. FUSÃO METAL DE ADIÇÃO < TEMP. FUSÃO METAL DE BASE
+ TEMP. FUSÃO METAL DE ADIÇÃO < 500 OC
BRASASOLDAGEM
TEMP. FUSÃO METAL DE ADIÇÃO < TEMP. FUSÃO METAL DE BASE
+ TEMP. FUSÃO METAL DE ADIÇÃO > 500 oC
* AÇOS LAMINADOS: soldagem autogena
* TUBOS DE COBRE:
- Brasagem “simples” (Ex.: liga chumbo-estanho) ou
- Brasasoldagem com solda forte (Ex.: ligas Ag-Zn-Cu-Cd, Cu-P, Cu-Zn)
* TUBOS DE AÇO GALVANIZADO:
Processo misto de brasagem e soldagem autogena do zinco (Ex., solda
á base de uma liga cobre-zinco - temperatura de fusão 370-400oC)
 O zinco se vaporiza em volta de 900oC  PERIGO
TUBOS COM COSTURA
10
CORROSÃO (OXIDAÇÃO)
TRANSFORMAÇÃO NÃO INTENCIONAL DE UMA METAL, A PARTIR DE
SUAS SUPERFÍCIES EXPOSTAS, EM COMPOSTOS NÃO ADERENTES,
SOLÚVEIS OU DISPERSÁVEIS NO AMBIENTE EM QUE O METAL SE
ENCONTRA
 RETORNO DO METAL À SUA FORMA MAIS ESTÁVEL EM
PRESENÇA DO OXIGÊNIO
Ex: FERRO  Fe2O3(H2O)n óxido férrico hidratado (ferrugem) que:
- Tem maior volume em relação ao ferro metálico
- Não apresenta grande adesão e coesão com o ferro original
- Se solta facilmente na forma de pó ou escamas
PROCESSO DA CORROSÃO
↓
O metal dá elétrons a alguma substância oxidante existente no meio
ambiente (O, H, H2O, H2S, etc.) formando óxidos, hidróxidos, sais, etc.
TIPOS BÁSICOS DE CORROSÃO:
- CORROSÃO QUÍMICA: os elétrons perdidos pelo metal se combinam
no mesmo lugar onde são produzidos
- CORROSÃO ELETROQUÍMICA: elementos são liberados num local e
captados noutro; há FORMAÇÃO DE UM CIRCUITO GALVÂNICO.
11
CORROSÃO QUÍMICA (OXIDAÇÃO SECA)
PROCESSO: AÇÃO DO OXIGÊNIO DO AR SOBRE UM METAL:
Metal dá elétrons segundo:
M → M2+ + 2e-
cátion (anodo)
Oxigênio recebe elétrons segundo:
O + 2e- → O2-
ânion (catodo)
M2+ + O2- → MO
(óxido)
VELOCIDADE DE OXIDAÇÃO vai depender:
- da velocidade de reação metal-oxigênio
- da temperatura,
- da espessura e estrutura da "pele" de óxido
- ÓXIDOS QUE OCUPAM MENOS VOLUME do que o metal que deu
origem e que são frágeis, vão fissurar e partir deixando exposto o metal
para outra ação do oxigênio
- ÓXIDOS QUE OCUPAM MAIS VOLUME do que o metal que deu origem
vão enrugar e afastar-se rapidamente, expondo o metal (Ex.: Fe)
- ÓXIDOS COM MESMO VOLUME do que o metal que deu origem
podem formar filmes que, se são aderentes, vão agir como barreira
impedindo o prosseguimento da oxidação (Ex.: Al, Cr, Ni)
12
CORROSÃO ELETROQUÍMICA (CORROSÃO ÚMIDA)
OCORRE EM AMBIENTES ÚMIDOS (vapor de água)
PRINCIPAL AGENTE CAUSADOR: ELETRÓLITO
Líquido condutor de eletricidade
(íons: sais, ácidos, bases e gases dissolvidos em água)
Ex.: dois eletrodos do mesmo metal
PILHAS GALVÂNICAS: 2 metais diferentes em contato
Aparece uma DIFERENÇA DE POTENCIAL:
Eletrodo de zinco: anodo - dissolução do metal (corrosão):
Zn → Zn2+ + 2eEletrodo de cobre: catodo - não será dissolvido (passivação):
Cu ← Cu2+ + 2e- ( ou 2H2O + 2e- → H2↑ + 2OH-)
13
POTENCIAIS DE ELETRODOS:
2 METAIS DIFERENTES EM CONTATO + ELETRÓLITO: O DE MAIOR
POTENCIAL (CATÓDICO) TENDE EM PROVOCAR A CORROSÃO DO
METAL DE MENOR POTENCIAL (ANÓDICO)
OBSERVAÇÕES:
 Velocidade de corrosão = f(diferença entre os potenciais)
 Potenciais de eletrodos = f(natureza do eletrólito)
SERIES GALVÁNICAS PARA LIGAS:
14
(1) CÉLULAS DE COMPOSIÇÃO: É QUANDO TEM DOIS METAIS
DIFERENTES EM CONTATO
Chapa aço galvanizado com porca e parafuso de aço inoxidável ⇒
Corrosão do aço galvanizado
Solda de chumbo-estanho em torno de arame de cobre
⇒ Corrosão da solda
Tubo de cobre com tubo de aço galvanizado ⇒ Corrosão do aço
(2) CÉLULAS DE TENSÃO: SE FORMA ENTRE ZONAS DO MESMO
METAL QUE SOFRERAM TENSÕES MECÂNICAS DIFERENTES
ÂNODO (CORROSÃO): NAS ZONAS TENSIONADAS
Ex: zonas ao redor dos rebites, zonas fortemente amassadas, chapas
dobradas
15
(3) CÉLULAS DE CONCENTRAÇÃO: OCORRE QUANDO HÁ UMA
DIFERENÇA DE COMPOSIÇÃO LOCALIZADA NO PRÓPRIO
ELETRÓLITO.
ÁREAS ONDE A CONCENTRAÇÃO SUPERFICIAL EM OXIGÊNIO É
MENOR SOFRERÃO CORROSÃO E DISSOLUÇÃO ANÓDICA:
Reação catódica: 2H2O + O2 + 4e- → 4(OH)Reação anódica: M → Mn+ + neExemplos:
PROTEÇÃO CONTRA CORROSÃO
Eliminação da corrosão só será possível com a ausência do eletrólito
 Eliminar a umidade: complicado !
MAS É POSSÍVEL MINIMIZAR A CORROSÃO
IMPEDIMENTO DE PARES GALVÂNICAS
→ Limitar os projetos a um só metal
→ Isolar elétricamente metais de composições diferentes
→ Uso de aços inoxidáveis
16
REVESTIMENTOS PROTETORES
 Isolar o metal do eletrólito
→ Camada protetora com materiais orgânicos (óleos, tintas, PVC, manta
etc.)
Limitação: comportamento e durabilidade da camada em serviço
→ Camada protetora com metais: aplicada por imersão a quente ou por
um processo eletroquímico
- COBRE, ESTANHO, NÍQUEL, MAS atenção aos arranhões:
- ZINCO: é a galvanização
→ Camada protetora com materiais cerâmicos (Ex.: esmaltes vítreos)
→ Passivação: formação de uma camada protetora de óxido na
superfície do metal
Ex:
Camada de Al2O3 sobre o alumínio (anodização)
Camada de Cr2O3 sobre o aço inoxidável
17
PROTEÇÃO GALVÂNICA
 Uso dos próprios mecanismos da corrosão com finalidades
protetoras
→ Fornecer elétrons extras ao metal p/ torná-lo cátodo
(1) PROTEÇÃO POR ÂNODO DE SACRIFÍCIO (OU PROTEÇÃO
CATÓDICA)
→ Criação de uma pilha “ligando” o metal que deve ser protegido com
um metal de potencial eletroquímico inferior.
* AÇO GALVANIZADO OU ZINCADO: aço revestido por camada de zinco
PROTEÇÃO MECÂNICA + PROTEÇÃO ELETROQUÍMICA
* OUTROS EXEMPLOS DE APLICAÇÃO DO CONCEITO DE ÂNODO DE
SACRIFÍCIO EM ENGENHARIA:
18
(2) PROTEÇÃO POR APLICAÇÃO DE UMA TENSÃO ELÉTRICA
→ Fornecer elétrons no metal que se torna cátodo
AMBIENTE E DESIGN
AMBIENTE: RESPONSÁVEL PELA FORMAÇÃO DO ELETRÓLITO
GRAU DE AGRESSIVIDADE AMBIENTE DE APLICAÇÃO
- AMBIENTES RURAIS E POUCO AGRESSIVOS (região pouca
industrializada): o ferro ao ar puro, mesmo úmido, terá uma baixa
velocidade de corrosão.
- AMBIENTES POLUÍDOS (áreas urbanas e industrializadas): anidrido
sulfuroso (SO2), ácidos e alcalis, poeira se dissolvem na água formando
os íons do eletrólito.
- AMBIENTES MARINHOS: sais dissolvidos (NaCl): eletrólitos fortes.
DESIGN adequado pode evitar a exposição das peças a umidade e (ou)
permitir que elas sequem rapidamente depois de molhadas.
Exemplos:
- MATERIAIS POROSOS (retentores de água) não devem entrar em contato
com os metais
- JUNTAS: desenhadas p/ evitar a formação de canais retentivos de água:
19
CORROSÃO DO AÇO NO CONCRETO
CORROSÃO DO FERRO EM PRESENÇA DE UM ELETRÓLITO:
No ânodo:
No cátodo:
Perto da superfície:
Seguido por:
2Fe → 2Fe2+ + 4e4e- + O2 + 2H2O → 4(OH)2Fe2+ + 4(OH)- → 2Fe(OH)2
Hidróxido ferroso
4Fe(OH)2 + O2 → 2Fe2O3.H2O + H2O
Hidróxido férrico (ferrugem)
PASSIVAÇÃO DO AÇO NO CONCRETO
→Eletrólito (água dos poros): altamente alcalina (pH = 12-13)
→Deposição de um filme fino e aderente de óxido Fe3O4
→Proteção para o aço
CORROSÃO DO AÇO NO CONCRETO
→Quando a camada passivante de Fe3O4 é destruída
→Diminuição da alcalinidade da água dos poros do concreto
→Carbonatação ou (e) por ataque dos cloretos
20
PROCESSO
→Carbonatação e (ou) cloretos formam uma “frente” (diminuindo a
alcalinidade do cimento) que vai penetrando aos pouco o concreto até
atingir a armadura:
→Criação das condições ideais para a corrosão do aço
→Formação da ferrugem (Fe2O3) que ocupa um volume entre 2 e 3 vezes
maior do que o aço original.
→Criam-se tensões mecânicas de tração no concreto aliviadas pela
formação de fissuras e fragmentação do concreto em volta do aço;
estas fissuras vão aumentar a penetração de CO 2 e dos cloretos e
acelerar a corrosão...
VELOCIDADE DE CORROSÃO DO AÇO NO CONCRETO depende de:
- Grau de saturação do concreto
- Porosidade e permeabilidade = F(formulação, cura, tipo de cimento)
- Taxa de CO2 no ambiente
VELOCIDADE DE CORROSÃO pode ser diminuída com:
- Cobrimento adequado
- Formulação (pouzolanas, filler) e cura do concreto
- Adição de inibidores de corrosão (Ex: CaNO 3 inibe a ação dos
cloretos)
- Uso de aço inox ou aço revestido por uma camada protetora (Ex.:
revestimento epóxi, galvanização)
- Aplicação de uma camada protetora no concreto (Ex: tinta, reboco)
- Proteção por aplicação de uma tensão elétrica
- Proteção por eletrodo de sacrifício
- Usar outros materiais de reforço (Ex: carbono)
21
PRODUTOS SIDERÚRGICOS
FERRO E SUAS LIGAS (Fe-C)
- ALTO MÓDULO DE ELASTICIDADE  grandes vãos
- ALTA RESISTÊNCIA (tensão de escoamento) em relação ao peso
- BOA DUCTILIDADE  conformação
- BOA SOLDABILIDADE  ligações
- “DURABILIDADE” quando devidamente protegido contra a corrosão
- puro ou em ligas vigas, trilhos, esquadrias, coberturas, painéis, grades...
- por seus compostos na indústria de tintas (pigmentos de óxido de ferro)
- para reforçar outros materiais (Ex.: concreto armado)
FABRICAÇÃO DOS PRODUTOS SIDERURGICOS
22
ESTRUTURA DOS AÇOS
- Aço ultradoce
- Aço doce
- Aço semiduro
- Aço duro
- Aço superduro
- Aço ao carbono
0,05 < % C < 0,15
0,15 < % C < 0,30
0,30 < % C < 0,60
0,60 < % C < 0,75
0,75 < % C < 1,20
1,20 < % C < 1,70
 Peças estruturais, pregos
 Peças estruturais, pregos
 Trilhos, peças forjadas
 Ferramentas
 Ferramentas
 Peças especiais
AÇOS DE CONSTRUÇÃO  AÇOS DOCES

RESERVA PLÁSTICA DE SEGURANÇA: graça à ductilidade do aço doce,
as estruturas metálicas terão a faculdade de equilibrar as zonas de
tensões pela “adaptação plástica” sem risco de ruptura sem aviso
AÇO ESTRUTURAL TÍPICO (Ex.: ASTM A36):
σescoamento mínima
250 MPa
σresistência mínima
400-550 MPa
LIGAS DE AÇO
 Associação propositada (superficial ou profunda) do aço com outros
elementos para modificar uma(s) característica(s) do aço original
TRATAMENTOS DOS AÇOS
 Modificar algumas características do metal ou anular tensões internas
criadas durante a fabricação do produto
 TÉRMICOS, MECÂNICOS, QUÍMICOS
23
CRITÉRIOS DE ESCOLHA DE AÇOS PARA ESTRUTURAS METÁLICAS
24
APLICAÇÕES DOS PRODUTOS SIDERÚRGICOS
PRODUTOS PLANOS FOLHAS METÁLICAS
# FOLHAS METÁLICAS: espessura entre 0,15 e 0,45 mm
# CHAPAS (CHAPAS PRETAS)
Grossas 6,00<mm<152
Finas (chapas ou bobinas) 0,30<mm< 6,00
# CHAPAS GALVANIZADAS E ELETROGALVANIZADAS
(1) CHAPAS GALVANIZADAS (A FOGO OU ZINCAGEM A QUENTE
460oC)
A DURABILIDADE é função da espessura da camada de Zn
100-610 g/m² (14-85 µm) e do ambiente
25
(2) CHAPAS ELETROGALVANIZADAS (ELETROLISE)
Processo menos eficiente que a imersão a quente: 20-140 g/m2
APLICAÇÕES: indústria automobilística, eletrodoméstico, coberturas,
canais p/ condução, dutos e aparelhos p/ ar condicionado, etc.
TELHAS E PANEIS
CHAPAS GALVANIZADAS SIMPLES OU DUPLAS
PERFIS
AÇOS LAMINADOS, DOBRADOS OU SOLDADOS
Perfis ocos
Perfis laminados
Vigas reconstituídas soldadas
Vigas I e U
Vigas H
26
TUBOS E CONEXÕES
(1) TUBOS DE FERRO FUNDIDO MALEÁVEL (DÚCTIL)
- Com revestimento interno (tinta epóxi ou betuminosa, cimento) e
externo (pintura antiferruginosa); podem ser galvanizados
- Ligações rosqueadas, de ponta e bolsa ou com flanges (a soldagem do
ferro fundido é difícil)
Canalizações, adutoras de água; redes urbanas de distribuição de água
potável; canalização de esgoto urbano;
(2) TUBOS DE AÇO PRETO E AÇO GALVANIZADO
- Ligações rosqueadas ou soldáveis
- Canalizações, adutoras e subadutoras de água; redes urbanas de
distribuição de água potável
 Corrosão do aço preto (prever revestimento de proteção)
- Condução de vapor, ar comprimido, óleo, gás e fluidos não corrosivos
- Eletrodutos (pode ser esmaltado para isolação elétrica)
- Aços galvanizados podem conduzir água quente mas T oC < 60oC e
sempre com material isolante externo
 RAIO DE CURVATURA DO DOBRAMENTO 
- TUBOS ENTERRADOS  REVESTIMENTO EXTERNO DE PROTEÇÃO
27
CONEXÕES: ROSQUEADAS OU SOLDÁVEIS
CONECTORES PARA MADEIRA (AÇO GALVANIZADO OU INOX)
Conectores de anel com pega denteada

Chapa estampada (uso como tala lateral)

28
Exemplos de placas perfuradas para conexões pregadas
AÇOS PARA CONCRETO ARMADO
CLASSIFICAÇÃO
(1) DE ACORDO COM A APRESENTAÇÃO
* BARRAS: segmentos retos com comprimento entre 10 e 12 m;
diâmetros em mm: 5; 6,3; 8; 10; 12,5; 16; 20; 25; 32; 40
* FIOS:
elementos de diâmetro nominal < 12 mm; em rolos
diâmetros em mm: 3,2; 4,5; 6,3; 8; 10; 12
(2) DE ACORDO COM O PROCESSO DE FABRICAÇÃO
* AÇOS DE DUREZA NATURAL laminados a quente que não sofrem
tratamento após a laminação: acentuado patamar de escoamento
grandes deformações (10-15 %)
boa soldabilidade
* AÇOS ENCRUADOS A FRIO: aços de dureza natural cuja resistência foi
aumentada por tração (trefilação) ou por torção
AÇOS COM SALIÊNCIAS
29
(3) DE ACORDO COM AS CARACTERÍSTICAS MECÂNICAS (EB-3)
“CA 24 A”
Categori
a
Tensão de
escoament
o mínima
TE kgf/mm2
Tensão
de ruptura
min. TR
kgf/mm2
“CA 50 B”
Alongamento
em 10 ∅
mínimo
Dobramento:
∅ do pino
(ângulo 180o)
(1)
(2)
Coeficien
te de
aderênci
a mín. η
Distintivo
da
categoria.
Cor (3)
CA-24
24
1,5 TE
18 %
1,0
1∅
2∅
CA-32
32
1,3 TE
14 %
1,0
verde
2∅
3∅
CA-40
40
1,1 TE
10 %
1,2
vermelha
3∅
4∅
CA-50
50
1,1 TE
8%
1,5
branca
4∅
5∅
CA-60
60
1,1 TE
7%
1,8
azul
5∅
6∅
(1): para barras com ∅ < 25 mm
(2): para barras com ∅ ≥ 25 mm
(3): pintura numa extremidade das barras ou nas duas extremidades dos fios
ADERÊNCIA η  Relação de aderência do concreto ao aço,
considerando-se η = 1 a aderência de uma barra perfeitamente lisa
η = ai/ai’
IMPORTÂNCIA DA ADERÊNCIA ENTRE O AÇO E O CONCRETO
Aderência ruim
Boa aderência
30
ARAMES E TELAS
ARAMES
 Finos fios de aço laminado, galvanizado ou não; 3 < ∅ mm < 10
ARAME RECOZIDO OU QUEIMADO:
 Arame destemperado usado para amarar as barras de armadura
de concreto armado com ∅ de 1,65 mm e 1,24 mm
TELAS  Malhas fortes de arame; caracterizadas pela bitola do arame
usado e pela abertura da malha
TELAS COM NÓS SOLDADOS usam geralmente os aços CA-50B (∅ > 10
mm) ou CA-60 (3 < ∅ mm < 9); paneis ou rolos:
EXEMPLO DE DESIGNAÇÃO PARA AÇO CA-60
- TELAS QUADRADAS: “Q 138”
“Q”: igual armadura nas duas direções
“138”: área de aço por metro linear em cada direção: 1,38 cm2/m.
31
- TELAS LONGITUDINAIS: “L 159”
“L”: a armadura maior é no sentido da maior dimensão do painel
“159”: principal área de aço por metro linear
- TELAS TRANSVERSAIS: “T 92”
“T”: a armadura maior é no sentido da menor dimensão do painel
“92”: principal área de aço por metro linear
32
33
METAIS NÃO-FERROSOS
O emprego de metais não-ferrosos se restringe aos casos em que se
necessita aproveitar alguma de suas propriedades características
- Resistência à corrosão
- Pequenas densidades
- Propriedades elétricas e magnéticas
- Fusibilidade
- Características especiais de resistência e ductilidade.
ALUMÍNIO
-
Boa resistência mecânica
Bastante leve
“Não sofre corrosão”
Excelente aspecto estético
Pode ser infinitamente reciclado
Alto grau de reflexividade das radiações solares
PROPRIEDADES
- MASSA ESPECÍFICA ≅ 2,7 g/cm3
- MÓDULO DE ELASTICIDADE: 70 GPa
- RESISTÊNCIA À TRAÇÃO: 75 (puro) até 400 MPa (liga ou/e temperado)
- “RESISTENTE À CORROSÃO”: ao ar livre, cobre-se imediatamente de
uma camada de óxido que protege o núcleo.
- Alta CONDUCTIBILIDADE TÉRMICA E ELÉTRICA
- COEFICIENTE DE EXPANSÃO TÉRMICA: 23.10-6 /oC-1
FABRICAÇÃO
MINÉRIO  BAUXITA (Al2O3)
LAMINADOS: lâminas (espessura < 6 mm), chapas lisas, lavradas ou
perfuradas:
EXTRUDADOS a quente (400 - 500oC): barras; tubos; perfis com formas
mais complexas:
34
LIGAS
Ligar o alumínio com outros metais pode permitir um aumento da
resistência mecânica, mas em contrapartida pode ocorrer uma
diminuição da resistência a corrosão e condutividade elétrica.
TRATAMENTOS

MODIFICAR O ASPECTO DA SUPERFÍCIE E PROTEGER CONTRA
CORROSÃO
ACABAMENTO MECÂNICO
 Para alterar a textura ou polimento liso inicial
POLIMENTO QUÍMICO
 Para aumentar brilho e reflexão (antes da anodização)
ELETRODEPOSIÇÃO
 Acabamento superficial com um metal mais nobre: cromo,
níquel, cobre, zinco, prata ou ouro
ANODIZAÇÃO
 Processo que permite aumentar a espessura da camada natural
de Al2O3 que protege contra corrosão
35
Controlando o eletrólito, a anodização pode ser fosca ou brilhante ou (e)
colorida usando sais (bronze, vinho, dourado, preto).
A ESPESSURA DA CAMADA ANODIZADA DEPENDE DO AMBIENTE DE
EMPREGO
CLASSE
A13
A18
A23
AGRESSIVIDADE
Média
Alta
Altíssima
AMBIENTE
rural / urbano
marinho
industrial
CAMADA
11 a 15 µm
16 a 20 µm
21 a 25 µm
CUIDADOS COM A SUPERFÍCIE ANODIZADA
* EVITAR OS ATAQUES CORROSIVOS com ácido muriático, ácido
oxálico, soda cáustica, cal, cimento e abrasivos como argamassa,
gesso, poeiras, lixas, escovas de aço, etc.
* O MANUSEIO sempre em bancadas limpas e forradas, protegendo
devidamente os perfis contra elementos pontiagudos do tipo chaves de
fenda, estiletes, facas, etc.
* PARA MELHOR PROTEÇÃO DA SUPERFÍCIE E IMPEDIMENTO DOS
ATAQUES FÍSICOS ou químicos é recomendável o uso de graxas inertes
ou vaselina, filmes de polietileno removível ou sacos plásticos.
* A LIMPEZA deve ser feita sempre com pano macio, esponja ou algodão
embebido em álcool ou detergente neutro diluídos em água morna.
 SOB HIPÓTESE ALGUMA USAR LAVAGEM ÁCIDA, ALCALINA OU
ABRASIVA
36
EMPREGO
CABOS E FIOS PARA TRANSMISSÃO DE ENERGIA ELÉTRICA,
COBERTURAS, REVESTIMENTOS, ESQUADRIAS, GUARNIÇÕES,
ELEMENTOS DE LIGAÇÃO, LUMINÁRIAS, PERSIANAS, ETC.
PRECAUÇÕES:
- EVITAR CONTATO DIRETO COM OUTROS METAIS
 RISCO DE CORROSÃO
- DOBRAGENS: GRANDES RAIOS DE CURVATURA
 RISCO DE FENDILHAMENTO
(1) CHAPAS (6,5-140 mm) e LÂMINAS (0,3-6,5 mm)
(2) ELEMENTOS DE LIGAÇÃO
(3) FOLHAS
(4) EXTRUDADOS
(5) FIOS E CABOS CONDUTORES
(6) FUNDIDOS E FORJADOS
(7) EM PÓ
COBRE E LIGAS
 O COBRE é normalmente usado em sua forma PURA
 GRANDE VARIEDADE DE LIGAS (latões, bronzes)
 Maior dureza, resistência a corrosão, resistência mecânica,
usinabilidade ou obter uma cor especial p/ combinar com certas
aplicações
 MINÉRIOS: calcosina e calcopirita (sulfatos), cuprita (óxido), etc.
 ALGUMAS CARACTERÍSTICAS
3
Densidade g/cm
Mód. de elasticidade GPa
Tensão escoamento MPa
Limite de resistência MPa
Ductilidade % BM 50 mm
Coeficiente de Poisson
Conduct. Elét. (Ω-m)-1 106
Conduct. térmica W/m-K
Coef. exp. térmica /oC-1 10-6
Cobre (99,95%)
8,94
110
70
220
45
0,35
58
400
16,5
Latão 70Cu-30Zn
8,53
110
75
300
68
0,35
16
120
20
Bronze 92Cu-8Sn
8,80
110
152
380
70
0,35
7,5
62
18,2
 COBRE PURO: boa resistência à corrosão no ar seco; no ar úmido e
em presença de CO2, ele se reveste de uma camada de carbonato
 FABRICAÇÃO:
 Fundição, laminação (quente ou frio), extrusão, estampagem
37
 PRINCIPAIS EMPREGOS DO COBRE
- Em INSTALAÇÕES ELÉTRICAS como condutor
- Em INSTALAÇÕES DE ÁGUA QUENTE (com isolamento) e fria, gás,
refrigeração, ar condicionado, coberturas, redes de esgotos e pluviais...
Mas deve ser evitado o contato com outros metais (usar um isolamento)
- ELEMENTO DECORATIVO, PAREDES DIVISÓRIAS, TELHAS
PRINCIPAIS LIGAS DE COBRE
* LATÕES: COBRE MAIS ENTRE 5 E 45 % DE ZINCO
Material dúctil e maleável;
 resistência e dureza mas  conductividade térmica e elétrica
FERRAGENS: TORNEIRAS, TUBOS, FECHADURAS, ETC.
* BRONZES: COBRE MAIS ENTRE 5 E 20 % DE ESTANHO
 tensão limite de escoamento e resistência
Boa resistência à corrosão.
FERRAGENS (TUBOS FLEXÍVEIS, TORNEIRAS, BUCHAS), VÁLVULAS,
ORNATOS, ETC.
ZINCO
 MINÉRIOS: blende (sulfato), calamina (silicato) e smithsonita (carbonato)
 DENSIDADE 7,2 g/cm3
 LIM. RESISTÊNCIA TRAÇÃO 170 MPa
 LIM. ELASTICIDADE 25 MPa
 No ar úmido se forma uma camada de óxido que protege o metal, mas
atacado por ácidos
 Usado para PROTEGER OUTROS METAIS  GALVANIZAÇÃO
 Chapas lisas ou onduladas (revestimento de cobertura)
 Calhas e tubos condutores de fluidos
CHUMBO
 PRINCIPAL MINÉRIO: sulfeto de chumbo (galena)
 É o MAIS MOLE DOS METAIS PESADOS
DENSIDADE 11,3 g/cm3
 LIM. RESISTÊNCIA TRAÇÃO 14 MPa
 LIM. ELASTICIDADE 4 MPa
 MODULO DE ELASTICIDADE 17 GPa
 DUREZA muito baixa
 ALTA RESISTÊNCIA À CORROSÃO: forma uma camada protetora de
hidrocarboneto de chumbo MAS ALTAMENTE TÓXICO
 Tubos e artefatos para canalizações mas não usar em canalizações
para água corrente devido à toxicidade do hidrocarboneto de chumbo
 ABSORVENTE DE CHOQUE, VIBRAÇÕES E DE RAIOS-X
 Usado antigamente na composição das TINTAS, mas PERIGOSO
 Baterias para automóveis
38
ESTANHO
 PRINCIPAL MINÉRIO: CASSITERITA
 DENSIDADE 7,3 g/cm3
 Usado p/ formar ligas, p/ proteção superficial de outros metais e na
composição da solda de encanador (2/3 Pb - 1/3 Sn) que funde a 240oC
TITÁNIO
 DENSIDADE 4,5 g/cm3
 LIMITE DE RESISTÊNCIA 330 MPa;
 LIMITE DE ESCOAMENTO 240 MPa
 MÓDULO DE ELASTICIDADE 107 GPa;
 DUCTILIDADE 30 %
 ALTA RESISTÊNCIA À CORROSÃO MAS SOLDAGEM DIFÍCIL
 CARO...
39