Materiais Metálicos e não Metálicos

8/22/2019 Materiais Metlicos e no Metlicos

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CPM - Programa de Certif icao de Pessoal de Manuteno

Mecnica

Materiais Metlicos eNo Metlicos


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Materiais Metlicos e No Metlicos - Mecnica

SENAI - ES, 1996

Trabalho realizado em parceria SENAI / CST (Companhia Siderrgica de Tubaro)

Coordenao Geral

Superviso

Elaborao

Aprovao

Editorao

Lus Cludio Magnago Andrade (SENAI)Marcos Drews Morgado Horta (CST)

Alberto Farias Gavini Filho (SENAI)Rosalvo Marcos Trazzi (CST)

Evandro Armini de Pauli (SENAI)Fernando Saulo Uliana (SENAI)

J os Geraldo de Carvalho (CST)J os Ramon Martinez Pontes (CST)Tarcilio Deorce da Rocha (CST)Wenceslau de Oliveira (CST)

Ricardo J os da Silva (SENAI)

SENAI - Servio Nacional de Aprendizagem IndustrialDAE - Diviso de Assistncia s EmpresasDepartamento Regional do Esprito SantoAv. Nossa Senhora da Penha, 2053 - Vitria - ES.CEP 29045-401 - Caixa Postal 683

Telefone: (27) 3325-0255Telefax: (27) 3227-9017

CST - Companhia Siderrgica de TubaroAHD - Diviso de Desenvolvimento de Recursos HumanosAV. Brigadeiro Eduardo Gomes, n 930, J ardim Limoeiro - Serra - ES.CEP 29163-970

Telefone: (27) 3348-1333


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Sumrio

Materiais Metlicos................................................................. 04 Metais Ferrosos................................................................. 04Ferro Fundido......................................................................... 06Ao......................................................................................... 08

Tratamentos Trmicos ........................................................... 20

Tipos de tratamentos trmicos .......................................... 21

Tmpera ........................................................................... 21

Revenimento ..................................................................... 23

Recozimento...................................................................... 24

Cementao ...................................................................... 25

Nitretao.......................................................................... 28

Aos para Construo Mecnica............................................29

Sistema de classificao dos aos ................................... 29

ANEXO 1 .......................................................................... 30

Metais no Ferrosos........................................................... 31Cobre ..................................................................................... 31Lato...................................................................................... 33Bronze.................................................................................... 36Alumnio................................................................................. 38

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Materiais No Metlicos .......................................................... 40 Madeira..................................................................... .......... 40 Materiais Plsticos.............................................................. 47 Papelo Hidrulico.............................................................. 50 Borracha (elastmero)........................................................52

Materiais Metlicos eno Metlicos - Avaliao................................................... 53


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4 Companhia Siderrgica de Tubaro

Materiais Metlicos

Metais Ferrosos

O ferro

O ferro no encontrado puro na natureza. Encontra-segeralmente combinado com outros elementos formando rochas asquais d-se o nome de MINRIO.

Minrio de ferro

O minrio de ferro retirado do subsolo, porm muitas vezes encontrado exposto formando verdadeiras montanhas. (Fig. 1)

O principais minrios de ferro so a Hematita e Magnetita.

Para retirar as impurezas, o minrio lavado, partido em pedaosmenores e em seguida levados para a usina siderrgica. (Fig. 2)

Obteno do ferro gusa

Na usina, o minrio derretido num forno denominadoALTOFORNO.

No alto forno, j bastante aquecido, o minrio depositado em

camadas sucessivas, intercaladas com carvo coque(combustvel) e calcrio (fundente). (Fig. 3)

Fig. 1

Fig. 2


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Estando o alto forno carregado, por meio de dispositivo especialinjeta-se ar em seu interior.

O ar ajuda a queima do carvo coque, que ao atingir 1200Cderrete o minrio. (Fig.4)

O ferro ao derreter-se deposita-se no fundo do alto forno. A esteferro d-se o nome de ferro-gusa ou simplesmente gusa.

As impurezas ou escrias por serem mais leves, flutuam sobre oferro gusa derretido. (Fig. 5)

Fig. 3

Fig. 4


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Atravs de duas aberturas especiais, em alturas diferentes soretiradas, primeiro a escria e em seguida o ferro-gusa que despejado em panelas chamadas CADINHOS. (Fig. 6)

O ferro-gusa derretido levado no cadinho e despejado emformas denominadas lingoteiras.

Uma vez resfriado, o ferro-gusa retirado da lingoteira recebendoo nome de LINGOTE DE FERRO GUSA. (Fig. 7)

Fig. 8

A seguir so armazenados para receberem novos tratamentos,pois este tipo de ferro, nesta forma, usado apenas na confecode peas que no passaro por processos de usinagem.

Ferro fundi do

uma liga de ferro - carbono que contm de 2 a 4,5% de

carbono. O ferro fundido obtido diminuindo-se a porcentagem decarbono do ferro gusa. portanto um ferro de segunda fuso.

Fig. 5

Fig. 6

Fig. 7


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A fuso de ferro gusa, para a obteno do ferro fundido, feita

em fornos apropriados sendo o mais comum o forno CUBIL.(Fig. 9)

O ferro fundido tem na sua composio maior porcentagem deferro, pequena porcentagem de carbono, silcio, mangans,enxofre e fsforo.

Tipos de ferro fundido

Os tipos mais comuns de ferro fundido so o ferro fundidocinzento e o ferro fundido branco.

Ferro fundido cinzento

Caractersticas:

Fcil de ser fundido e moldado empeas. (Fig. 10)

Fig. 10

Fcil de ser trabalhado por ferramentasde corte. (Fig. 11)

Fig. 11 Absorve muito bem as vibraes,

condio que torna ideal para corpos demquinas. (Fig. 12)

Fig. 12 Quando quebrado sua face apresenta uma cor cinza escura,

devido o carbono se encontrar combinado com o ferro, emforma de palhetas de grafite.

Porcentagem de carbono varivel entre 3,5% a 4,5%.

Fig. 9


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Ferro fundido branco

Caractersticas: Difcil de ser fundido.

Muito duro, difcil de ser usinado, s podendo ser trabalhadocom ferramenta de corte especiais.

usado apenas em peas que exijam muito resistncia aodesgaste.

Quando quebrado, sua face apresenta-se brilhamte, pois ocarbono apresenta-se totalmente combinado com o ferro.

Porcentagem de carbono varivel entre 2% e 3%.

O ferro fundido cinzento, devido s suas caractersticas, tmgrande aplicao na indstria. O ferro fundido branco utilizadoapenas em peas que requerem elevada dureza e resistncia aodesgaste.

Ao

O ao um dos mais importantes materiais metlicos usados naindstria mecnica. usado na fabricao de peas em geral.

Obtm-se o ao abaixando-se a porcentagem de carbono do ferro

gusa.A porcentagem de carbono no ao varia entre 0,05% a 1,7%.

Principais caractersticas do ao:

Fig. 13

Pode ser trabalhadocom ferramenta de

corte

Fig 14

Pode ser curvado

Fig 15

Pode ser dobrado

Fig. 16 Fig. 17 Fig. 18


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Pode ser forjado Pode ser soldadoPode ser laminado

Fig. 19

Pode ser estirado (trefilado)

Fig. 20

Possui grande resistncia trao

H duas classes gerais de aos: os aos ao carbono e os aosespeciais ou aos-liga.

A o ao carbono

So os que contm alm do ferro, pequenas porcentagens decarbono, mangans, silcio, enxofre e fsforo.

Os elementos mais importantes do ao ao carbono so o ferro e ocarbono. O mangans e silcio melhoram a qualidade do ao,enquanto que o enxofre e o fsforo so elementos prejudiciais.

Ferro - o elemento bsico da liga.

Carbono - Depois do ferro o elemento mais importante do ao.A quantidade de carbono define a resistncia do ao.

Exemplo: Um ao com 0,50% mais resistente que um ao com0,20% de carbono.

Alm disso, os aos com porcentagem acima de 0,35%de carbono podem ser endurecidos por um processode aquecimento e resfriamento rpido denominadotmpera.

A porcentagem aproximada de carbono de um ao pode serreconhecida na prtica pelas fagulhas que desprendem ao seresmerilhado.

O ao com at 0,35% de carbono, desprendem fagulhas emforma de riscos (Aos de baixa porcentagem de carbono). (Fig.21)


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Nos aos com 0,4% at 0,7% de carbono as fagulhas saem emforma de estrelinhas. (Ao de mdia porcentagem de carbono).(Fig.22)

Acima de 0,7% de carbono as estrelinhas saem em forma de umfeixe. (Ao de alto teor de carbono). (Fig.23)

Classificao segundo a ABNT

A fim de facilitar as interpretaes tcnicas e comerciais, a ABNT,

(Associao Brasileira de Normas Tcnicas) achou por bem darnmeros para a designao dos aos de acordo com aporcentagem de carbono.

Principais designaes:

Designao Porcentagem de carbono

Ao 1006 0,08% C

1010 0,08% a 0,13% C

1020 0,18% a 0,23% C

1030 0,28% a 0,34% C

1040 0,37% a 0,44% C

1050 0,48% a 0,55% C

1060 0,55% a 0,65% C

Segundo a ABNT, os dois primeiros algarismos designam a classedo ao. Os dois ltimos algarismos designam a mdia do teor decarbono empregado.

Exemplo: Ao 10 20

Fig. 21

Fig. 22

Fig. 23


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10 - significa que ao ao carbono

20 - significa que aporcentagem mdiade carbono 0,20%.

Ento, o ao 1020, um ao ao carbono cuja porcentagem decarbono varia entre 0,18% a 0,23%.

Formas comerciais do ao

Para os diferentes usos industriais, o ao encontrado no

comrcio na forma de vergalhes, perfilados, chapas, tubos e fios.1) Vergalhes - so barras laminadas em diversos perfis, sem

tratamento posterior laminao. (Fig.24).

redondo chato quadrado sextavado

Fig. 24

Quando se necessita de barras com formas e medidas precisasrecorre-se aos aos trefilados, que so barras que apslaminadas passam por um processo de acabamento denominadotrefilao. (Fig.25)

Fig. 25

2) Perfilados - So vergalhes laminados em perfis especiais taiscomo: L (cantoneira), U, T, I (duplo T), Z. (Fig.26).

( L ) ( U ) ( T ) ( T ) ( Z ) (Fig.26)


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Chapas - So laminados planos, encontradas no comrcio nosseguintes tipos:

Chapas pretas - sem acabamento aps alaminao, sendo muito utilizadas nas indstrias.

Chapas galvanizadas - recebem aps alaminao uma fina camada de zinco. Sousadas em locais sujeitos a umidade, tais comocalhas e condutores, etc.

Chapas estanhadas - tambm conhecidas comoFolhas de Flandres ou latas. So revestidas comuma fina camada de estanho.

So usadas principalmente na fabricao de latas de conservasdevido sua resistncia umidade e corroso. (Fig.27)

Tubos - Dois tipos de tubos so encontrados no comrcio:

com costura - Obtidos por meio de curvatura deuma chapa. Usados em tubulaes de baixapresso, eletrodutos, etc.(Fig.28)

sem costura - Obtidos por perfurao a quente.So usados em tubulaes de altapresso.(Fig.29).

Fig. 29

Fig. 27

Fig. 28


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Os tubos podem ser pretos ou galvanizados.

Fios - (arames) - So encontrados em rolos podendo sergalvanizados ou comuns.

Alguns exemplos de especificao

1) Ao laminado 1020 ! - 2 x 100

interpretao: uma barra de ao de baixa porcentagem decarbono (0,20%) com 2 de dimetro e 100mm decomprimento. (Fig.30).

Fig. 30

2) Ao laminado 1050 - 1 x 2 x 150

interpretao: uma barra de ao de mdio teor de carbono(0,50%) laminada em forma retangular (chata) com asseguintes dimenses: (Fig.31)

Fig. 31Resistncia ruptura

Algumas tabelas apresentam os aos classificados pelaresistncia ruptura, indicada em quilogramas por milmetroquadrado (kg/mm2).

Exemplo: Ao 60 kg/mm2

Isso significa que um fio desse ao, que tenha uma seco de1mm2, rompe-se quando se aplica em seus extremos um esforode trao de 60 kg. (Fig.32)


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Fig. 32

Tabela de aos ao carbono e usos gerais

Ao 1006 a 1010 - (Extra-macio)

Resistncia ruptura - 35 a 45 kg/mm2

Teor de carbono - 0,05% a 0,15%

No adquire tmpera

Grande maleabilidade, fcil de soldar-se

Usos: chapas, fios, parafusos, tubos estirados, produtos decaldeiraria, etc.

Ao 1020 a 1030 - (Macio)



No adquire tmpera

Malevel e soldvel

Usos: barras laminadas e perfiladas, peas comuns de mecnica,etc.

Ao 1030 a 1040 - (Meio macio)



Apresenta incio de tmpera

Difcil para soldar

Usos: peas especiais de mquinas e motores, ferramentas paraa agricultura, etc.


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Ao 1040 a 1060 - (Meio duro)

Resistncia ruptura - 65 a 75 kg/mm2Teor de carbono - 0,40% a 0,60%

Adquire boa tmpera

Muito difcil para soldar-se

Usos: peas de grande dureza, ferramentas de corte, molas,trilhos, etc.

Ao ac ima de 1060 - (Duro a extra-duro)



Tempera-se facilmente

No solda

Usos: peas de grande dureza e resistncia, molas, cabos,cutelaria, etc.

Aos especiais ou aos-l igas

Devido s necessidades industriais, a pesquisa e a experincialevaram descoberta de aos especiais, mediante a adio e adosagem de certos elementos no ao ao carbono.

Conseguiram-se assim aos-liga com caractersticas tais comoresistncia trao e corroso, elasticidade, dureza, etc., bemmelhores que a dos aos ao carbono comuns.

Conforme as finalidade desejadas, adiciona-se ao ao-carbonoum ou mais dos seguintes elementos: nquel, cromo, mangans,tungstnio, cobalto, vandio, silcio, molibdnio e alumnio.

Dessa forma, so obtidos aos de grande emprego nas indstrias,tais como:

Ao cromo (inoxidvel) Ao silcio mangans Ao rpido


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Ao cromo-vandio Ao cobalto Ao cromo-nquel

Os tipos de aos especiais, bem como composio,caractersticas e usos industriais so encontrados em tabelas.

Tipos de aos especiais, caractersticas e usos.

1) Aos Nquel1 a 10% de Nquel - Resistem bem ruptura e ao choque,quando temperados e revenidos.Usos - peas de automveis, mquinas, ferramentas, etc.10 a 20% de Nquel - Resistem bem trao, muito duros -temperveis em jato de ar.20 a 50% de Nquel - Resistentes aos choques, boaresistncia eltrica, etc.Usos - vlvulas de motores trmicos, resistncias eltricas,cutelaria, instrumentos de medida, etc.

2) Aos Cromo

at 6% Cromo - Resistem bem ruptura, so duros, noresistem aos choques.

Usos - esferas e rolos de rolamentos, ferramentas, projteis,blindagens, etc.11 a 17% de Cromo - Inoxidveis.Usos - aparelhos e instrumentos de medida, cutelaria, etc.20 a 30% de Cromo - Resistem oxidao, mesmo a altastemperaturas..

Usos - vlvulas de motores a exploso, fieiras, matrizes, etc.3) Aos Cromo-Nquel

8 a 25% Cromo, 18 a 15% de Nquel - Inoxidveis, resistentes ao do calor, resistentes corroso de elementosqumicos.

Usos - portas de fornos, retortas, tubulaes de guas salinase gases, eixos de bombas, vlvulas e turbinas, etc.


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4) Aos Mangans

7 a 20% de Mangans - Extrema dureza, grande resistnciaaos choques e ao desgaste.

Usos - mandbulas de britadores, eixos de carros e vages,agulhas, cruzamentos e curvas de trilhos, peas de dragas,etc.

5) Aos Sil cio

1 a 3% de Silcio - Resistncias ruptura, elevado limite deelasticidade e propriedades de anular o magnetsmo.

Usos - molas, chapas de induzidos de mquinas eltricas,

ncleos de bobinas eltricas, etc.

6) Aos Sil cio-Mangans

1 silcio, 1% de Mangans - Grande resistncias ruptura eelevado limite de elasticidade.

Usos - molas diversas, molas de automveis, de carros evages, etc.

7) Aos Tungstnio

1 a 9% de tungstnio - Dureza, resistncia ruptura,resistncia ao calor da abraso (frico) e propriedadesmagnticas.

Usos - ferramentas de corte para altas velocidades, matrizes,fabricao de ms, etc.

8) Aos Cobalto

Propriedades magnticas, dureza, resistncia ruptura e altaresistncia abraso, (frico).

Usos - ms permanentes, chapas de induzidos, etc.

No usual o ao cobalto simples.

9) Aos Rpidos

8 a 20% de tungstnio, 1 a 5% de vandio, at 8% demolibdnio, 3 a 4% de cromo - Excepcional dureza em virtudeda formao de carboneto, resistncia de corte, mesmo com aferramenta aquecida ao rubro pela alta velocidade. Aferramenta de ao rpido que inclui cobalto, consegue usinarat o ao-mangans de grande dureza.

Usos - ferramentas de corte de todos os tipos para altasvelocidades, cilindros de laminadores, matrizes, fieiras,punes, etc.


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10)Aos Alumnio-Cromo0,85 a 1,20% de alumnio, 0,9 a 1,80% de cromo - Possibilitagrande dureza superficial por tratamento de nitrelao -(termo-qumico).

Usos - camisas de cilindro removveis de motores a explosoe de combusto interna, virabrequins, eixos, calibres demedidas de dimenses fixas, etc.

A os In oxidvei s

Os aos inoxidveis caracterizam-se por uma resistncia corroso superior dos outros aos. Sua denominao no totalmente correta, porque na realidade os prprios aos ditosinoxidveis so passveis de oxidao em determinadascircunstncias. A expresso, contudo, mantida por tradio.

Quanto composio qumica, os aos inoxidveis caracterizam-se por um teor mnimo de cromo da ordem de 12%.

Inicialmente porm vamos definir o que se entende por corroso ea seguir esclarecer o porque de um ao ser resistente corroso.

Para explicar o que corroso vamos usar a definio daComisso Federal para Proteo do Metal (Alemanha):

Corroso a destruio de um corpo slido a partir da superfciepor processos qumicos e/ou eletroqumicos.

O processo mais freqente que provoca esta destruio oataque do metal pelo oxignio da atmosfera. Porm o ao podeser atacado e destrudo por outras substncias, tais como cidos,lcalis e outras solues qumicas.

Este ataque puramente qumico, pode ser favorecido porprocessos eletroqumicos.

J vimos que o elemento de liga principal que garante aresistncia corroso o cromo. Esta resistncia corroso explicada por vrias teorias. Uma das mais bem aceitas a teoriada camada protetora constituda de xidos.

Segundo essa teoria, a proteo dada por uma fina camada dexidos, aderente e impermevel, que envolve toda a superfciemetlica e impede o acesso de agentes agressivos. Outra teoria,surgida posteriormente, julga que a camada seja formada poroxignio absorvido. O assunto controverso e continua sendoobjeto de estudos e pesquisas. Entretanto, o que est fora dedvida que, para apresentarem suas caractersticas de

resistncia corroso, os aos inoxidveis devem manter-sepermanentemente em presena de oxignio ou de uma


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substncia oxidante que tornam insensvel a superfcie dos aos

aos ataques corrosivos de substncias oxidantes e diz-se entoque o ao est passivado.

Quando o meio em que est exposto o ao inoxidvel no contiveroxignio, a superfcie no pode ser passivada. Nestas condiesa superfcie considerada ativada e o comportamento do aoquanto corroso depender s da sua posio na sriegalvnica dos metais em relao ao meio corrosivo.

Os aos inoxidveis devem resistir corroso de soluesaquosas, gases / quentes ou lquidos de alto ponto de ebulioat a temperatura de cerca 650C. Acima desta temperatura jentramos no campo dos Aos Resistentes ao Calor.

Classificao

A classificao mais usual e prtica dos aos inoxidveis abaseada na microestrutura que eles apresentam em temperaturaambiente, a saber:

Aos inoxidveis ferrticos (no temperveis)

Aos inoxidveis martensticos (temperveis)

Aos inoxidveis austenticos

Os aos dos dois primeiros grupos so ligados com cromo eeventualmente com at 2,5% de nquel podendo conter ainda

molibdnio at cerca de 1,5%.Os aos do terceiro grupo so ligados com cromo e nquelpodendo contar ainda molibdnio e em alguns casos titnio ounibio e tntalo.


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___________________________________________________________________________________________________Tratamento Trmico dos Aos

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Generalidades

H muitos sculos atrs o homem descobriu que comaquecimento e resfriamento podia modificar as propriedadesmecnicas de um ao, isto , torn-los mais duro, mais mole, maismalevel, etc.

Mais tarde, descobriu tambm que a rapidez com que o ao eraresfriado e a quantidade de carbono que possua influamdecisivamente nessas modificaes.

O processo de aquecer e resfriar um ao, visando modificar assua propriedades, denomina-se TRATAMENTO TRMICO. (Fig.1).

Um tratamento trmico feito em trs fases distintas:

1 - aquecimento

2 - manuteno da temperatura

3 - resfriamento


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___________________________________________________________________________________________________SENAIDepartamento Regional do Esprito Santo 21

Tipos de tratamentos trmicos

Existem duas classes de tratamentos trmicos:

1 - Os tratamentos que por simples aquecimento e resfriamento,modificam as propriedades de toda a massa do ao, taiscomo:

a - Tmpera

b - Revenimento

c - Recozimento

2 - Os tratamentos que modificam as propriedades somentenuma fina camada superficial da pea. Esses tratamentostrmicos nos quais a pea aquecida juntamente comprodutos qumicos e posteriormente resfriado so:

a - Cementao

b - Nitretao

Tmpera

o tratamento trmico aplicado aos aos com porcentagem igualoumaiordo que 0,4% de carbono.

O efeito principal da tmpera num ao o aumento de dureza.

Fases da tmpera

1 Fase:

Aquecimento A pea aquecida em forno ou forja, at umatemperatura recomendada. (Por volta de 800C para os aos aocarbono).

2 Fase:

Manuteno da temperatura Atingida a temperatura desejadaesta deve ser mantida por algum tempo afim de uniformizar oaquecimento em toda a pea.


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3 Fase:

Resfriamento A pea uniformemente aquecida na temperaturadesejada resfriada em gua, leo ou jato de ar.

Efeitos da Tmpera

1 - Aumento considervel da dureza do ao.

2 - Aumento da fragilidade em virtude do aumento de dureza. (Oao torna-se muito quebradio).

Reduz-se a fragilidade de um ao temperado com um outrotratamento trmico denominado revenimento.

Observaes:

1 - A temperatura de aquecimento e o meio de resfriamento sodados em tabelas:

TMPERA

MATERIAL A

TEMPERAR

TEMP.

DE

PR - AQUEC.

TEMP. DE

TMPERA

COR DO MAT.

NA TEMP.

RESFRIAR

EM

AO

1.040 a 1.050

500 C 830 C Vermelho gua

AO

1.060 a 1.080

500 C 790 C Vermelhoescuro

gua ouleo

AO 1.090 500 C 775 C Vermelhocereja

leo

AO PRATA 550 C 800 C Vermelhoescuro

leo

AO

P/ MOLAS

600 C 875 C Vermelhoclaro

leo

AO

RPIDO

550 Ca

900 C

1.300 C Branco leo


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2 - O controle da temperatura durante o aquecimento, nos fornos, feito por aparelhos denominados pirmetros.

Nas forjas o mecnico identifica a temperatura pela cor do

material aquecido.3 - De incio o aquecimento deve ser lento, (pr-aquecimento),

afim de no provocar defeitos na pea.

4 - A manuteno da temperatura varia de acordo com a formada pea; o tempo nesta fase no deve ser alm donecessrio.

Revenimento

o tratamento trmico que se faz nos aos j temperados, com a

finalidade de diminuir a sua fragilidade, isto , torn-lo menosquebradio.

O revenimento feito aquecendo-se a pea temperada at umacerta temperatura resfriando-a em seguida. As temperaturas derevenimento so encontradas em tabelas e para os aos aocarbono variam entre 210C e 320C.

Fases do Revenimento

1 Fase:

Aquecimento Feito geralmente em fornos controlando-se atemperatura com pirmetro.

Nos pequenos trabalhos os aquecimento pode ser feito apoiando-se a pea polida, em um bloco de ao aquecido ao rubro.

O forte calor que desprende do bloco, aquece lentamente a pea,produzindo nesta uma colorao que varia medida que atemperatura aumenta. Essas cores, que possibilitam identificar atemperatura da pea, so denominadas cores de revenimento.


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Tabela de cores de revenimento dos aos ao carbono.

Amarelo claro 210C Castanho avermelhado 270C

Amarelo palha 220C Violeta 280C

Amarelo 230C Azul escuro 290C

Amarelo escuro 240C Azul marinho 300C

Amarelo ouro 250C Azul claro 310C

Castanho claro 260 Azul acizentado 320

2 Fase: Manuteno da Temperatura Possvel quando o aquecimento feito em fornos.

3 Fase:

Resfriamento O resfriamento da pea pode ser:

Lento deixando-a esfriar naturalmente.

Rpido mergulhando-a em gua ou leo.

Efeitos do revenimento

Diminui um pouco a dureza da pea temperada, porm aumentaconsideravelmente a sua resistncia aos choques.

Geralmente, toda pea temperada passa por um revenimento,sendo at comum dizer-se pea temperada ao invs de peatemperada e revenida.

Recozimento

O recozimento o tratamento trmico que tem por finalidadeeliminar a dureza de uma pea temperada ou normalizar materiaiscom tenses internas resultantes do forjamento, da laminao,trefilao etc..


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Tipos de recozimento

1 - Recozimento para eliminar a dureza de uma pea temperada.

2 - Recozimento para normalizar a estrutura de um material.

Fazes do recozimento

1 Fase:

Aquecimento A pea aquecida a uma temperatura que variade acordo com o material a ser recozido. (Entre 500C e 900C).

A escolha da temperatura de recozimento feita medianteconsulta a uma tabela. Exemplo de tabela:

Material Temp. de recozimento

Ao 1040 - 1050 800C

Ao 1060 - 1080 785C

Ao 1090 770C

Ao rpido 900C

2 Fase:

Manuteno da temperatura A pea deve permanecer aquecidapor algum tempo na temperatura recomendada para que asmodificaes atinjam toda a massa da mesma.


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3 Fase:

Resfriamento O resfriamento deve ser feito lentamente, tantomais lento quanto maior for a porcentagem de carbono do ao.

No resfriamento para recozimento adotam-se os seguintesprocessos:

1 - Exposio da pea aquecida ao ar livre. (Processo poucousado).

2 - Colocao da pea em caixas contendo cal, cinza, areia ououtros materiais.

Observao O material para resfriamento da pea deve estarbem seco.

3 - Interrompendo-se o aquecimento, deixando a pea esfriardentro do prprio forno.

Nota No recozimento do cobre e lato o resfriamento deve ser omais rpido possvel.

Efeitos do recozimento no ao

Elimina a dureza de uma pea temperada anteriormente,fazendo-se voltar a sua dureza normal.

Torna o ao mais homogneo, melhora sua ductilidadetornando-o facilmente usinvel.

Cementao

Muitas peas de mecnica necessitam ter elevada dureza externapara resistirem ao desgaste; entretanto, internamente precisampermanecer moles, para suportarem solavancos.


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Essas peas geralmente so em ao de baixa porcentagem decarbono e recebem um tratamento denominado CEMENTAO.

Cementao

A cementao um tratamento que consiste em aumentar aporcentagem de carbono numa fina camada externa da pea.

Aps a cementao tempera-se a pea; as partes externasadquirem elevada dureza enquanto as partes internaspermanecem sem alteraes. (Fig. 10)

A cementao feita aquecendo-se a pea de ao de baixo teorde carbono, junto com um material rico em carbono (carburante).Quando a pea atinge alta temperatura (750C a 1.000C) passaa absorver parte do carbono do carburante.

Quanto mais tempo a pea permanecer aquecida com ocarburante, mais espessa se tornar a camada.

Os carburantes podem ser slidos, (gros ou ps), lquidos ougasosos. A qualidade dos carburantes influi na rapidez com quese forma a camada.


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Fases da cementao

1 Fase:

Aquecimento

Cementao em caixa:

As peas so colocadas em caixas juntamente com o carburante,fechadas hermeticamente e aquecidas at a temperaturarecomendada.

Cementao em banho:

As peas so mergulhadas no carburante lquido aquecido,atravs de cestas ou ganchos.

2 Fase:

Manuteno da temperatura O tempo de durao desta fasevaria de acordo com a espessura da camada que se deseja e daqualidade do carburante utilizado. (0,1mm a 0,2mm por hora).

3 Fase:

Resfriamento A pea esfriada lentamente dentro da prpriacaixa.

Aps a cementao as peas so temperadas.

Nitretao

um processo semelhante cementao, que se faz aquecendoo ao a uma temperatura de 500C a 525C na presena de umgs denominado Nitrognio. Aps algum tempo, obtm-se umafina camada, extremamente dura, no havendo necessidade dese temperar a pea.


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Aos para Construo Mecnica

Sistema de classificao dos aos

O nmero de tipos de ao muito elevado, pois alm dos aossimplesmente ao carbono com teores variveis de carbono, muito grande a quantidade de aos ligados.

Para facilitar sua seleo, associaes tcnicas especializadasclassificam os aos pela sua composio qumica, dando origemaos sistemas SAE e AISI (americanos), DIN (alemo), ABNT(brasileiro) etc.

Alguns desses sistemas esto indicados noAnexo 1.

O sistema brasileiro da ABNT baseou-se nos sistemasamericanos. Neles, basicamente, os vrios tipos de aos at 1%de carbono, com os elementos comuns mangans, silcio, fsforoe enxofre ou com a presena de elementos de liga em baixosteores, so indicados por quatro algarismos: os dois ltimoscorrespondem ao teor de carbono mdio e os dois primeiros presena ou no de elementos de liga. Assim, toda vez que os

dois primeiros algarismos sejam 1 e 0, trata-se de aos-carbono;a mudana de um desses algarismos ou de ambos indica umnovo tipo de ao, com a presena de outros elementos que no oscomuns, ou com estes elementos comuns em teores superioresaos que so considerados normais. Por exemplo:

1045 - ao-carbono com teor mdio de C 0,45%

1120 - ao de usinagem fcil, ao enxofre, com 0,20% decarbono mdio

4420 - aos ao Ni-Cr-Mo, com 1,85% Ni, 0,50% Cr,0,25% Mo e 0,20% C

5140 - ao ao Cr com 0,70% a 0,90% Cr e 0,40% C.A norma alem DIN adota outro critrio para classificar os aos.Os aos comuns, por exemplo, so indicados pelo smbolo St(Stal = ao), seguido de um algarismo que corresponde ao valormnimo de resistncia trao - St42, St35 etc.

Os aos especiais, com teores de carbono acima de 1% ou com apresena de elementos de liga em altos teores, como aos paraferramentas e matrizes, resistentes corroso e ao calor etc.,obedecem a outros critrios de classificao.

ANEXO 1


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SISTEMAS SAE e AISI DE CLASSIFICAO DOS AOS

Designao Tipo de ao

SAE AISI10XX11XX13XX23XX25XX31XX33XX

303XX40XX41XX

43XX

46XX

47XX

48XX50XX51XX

501XX

511XX

521XX514XX515XX61XX

86XX

87XX92XX

93XX98XX

950XXBXXXXLXX

C10XXC11XX

13XX23XX25XX31XX

E33XX-

40XX41XX

43XX

46XX

47XX

48XX50XX51XX

-

E511XX

E521XX--

61XX

86XX

87XX92XX

93XX98XX

-XXBXX

CXXLXX

Aos-carbono comumAos de usinagem fcil, com alto SAos-Mn com 1,75%Mn mdioAos-Ni com 3,5%NiAos-Ni com 5,0%NiAos-Ni-Cr com 1,25%Ni e 0,65%Cr e 0,80CrAos-Ni-Cr com 3,50%Ni, 1,50 e 1,57%CrAos resistentes corroso e ao calor Ni-CrAos-Mo com 0,25%Mo mdioAos-Cr-Mo com 0,50% ou 0,95%Cr e 0,12%,

0,20%, 0,25% e 0,30%MoAos-Ni-Cr-Mo com 1,82%Ni, 0,50% ou 0,80%Cr,

0,25%MoAos-Ni-Mo com 0,85% ou 1,82%Ni e 0,20% ou

0,25%MoAos-Ni-Cr-Mo com 1,05%Ni, 0,45%Cr, 0,20% e

0,35%MoAos-Ni-Mo com 3,50%Ni e 0,25%MoAos-Cr com 0,27%, 0,40%, 0,50%Cr e 0,65%CrAos-Cr com 0,80% a 1,05%CrAos para rolamentos de baixo cromo, com

0,50%CrAos para rolamentos de mdio cromo, com

1,02%CrAos para rolamentos de alto cromo, com 1,45%CrAos resistentes corroso e ao calor ao CrAos resistentes corroso e ao calor ao CrAos-Cr-V com 0,60%, 0,80% e 0,95%Cr e 0,10%

ou 0,15%V (mn.)Aos-Ni-Cr-Mo com 0,55%Ni, 0,50% ou 0,65%Cr,

0,20%MoAos-Ni-Cr-Mo com 0,55%Ni, 0,50%, 0,25%MoAos-Si,Mn com 0,65%, 0,82%, 0,85% ou

0,87%Mn, 1,40% ou 2,00%Si e 0%, 0,17%,0,32% ou 0,65%CrAos-Ni-Cr-Mo com 3,25%Ni, 1,20%Cr e 0,12%MoAos-Ni-Cr.Mo com 1,00%Ni, 0,80%Cr e 0,25%MoAos de baixo teor em liga e alta resistnciaAos-boro com 0,0005% de B mn.Aos-chumbo com 0,15% a 0,35% de chumbo


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Metais No Ferrosos

Cobre

O cobre um metal vermelho-marrom, que apresenta ponto defuso corresponde a 1.083C e densidade correspondente a 8,96g/cm3 (a 20C), sendo, aps a prata, o melhor condutor do calor eda eletricidade. Sua resistividade eltrica de 1,7 x 10-6 ohm-cm(a 20). Por este ltimo caracterstico, uma de suas utilizaesprincipais na indstria eltrica.O Cobre apresenta ainda excelente deformabilidade.

Alm disso, o cobre possui boa resistncia corroso: exposto ao do ar, ele fica, com o tempo, recoberto de um depsitoesverdeado.A oxidao, sob a ao do ar, comea em torno de 500C. No atacado pela gua pura. Por outro lado, cidos, mesmo fracos,atacam o cobre na presena do ar.Apresenta, finalmente, resistncia mecnica e caractersticos defadiga satisfatrios, alm de boa usinabilidade, cor decorativa epode ser facilmente recoberto por eletrodeposio ou poraplicao de verniz.O cobre, forma uma srie de ligas muito importantes.

Segundo classificao da ABNT, os principais tipos de cobre soos seguintes:

cobre eletroltico tenaz (Cu ETP), fundido a partir de cobreeletroltico, contendo no mnimo 99,90% de cobre (e prata at0,1%);

cobre refinado a fogo de alta condutibilidade (Cu FRHC),contendo um mnimo de 99,90% de cobre (includa a prata);

cobre refinado a fogo tenaz (Cu FRTP), fundido a partir dotipo anterior, contendo de 99,80% a 99,85% no mnimo decobre (includa a prata);

cobre desoxidado com fsforo, de baixo teor de fsforo(Cu DLP), obtido por vazamento em molde, isento de xidocuproso por desoxidao com fsforo, com um teor mnimo de99,90% de cobre (e prata) e teores residuais de fsforos (entre0,004 e 0,012%);

cobre desoxidado com fsforo, de alto teor de fsforo (CuDHP), obtido como o anterior, com teor mnimo de cobre (eprata) de 99,80% ou 99,90% e teores residuais de fsforo(entre 0,015 e 0,040%);

cobre isento de oxignio (Cu OF), do tipo eletroltico, de99,95% a 99,99% de cobre (e prata); processado de modo a

no conter nem xido cuproso e nem resduos desoxidantes;


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cobre refundido (Cu CAST), obtido a partir de cobre

secundrio e utilizado na fabricao de ligas de cobre; o teormnimo de cobre (e prata) varia de 99,75% (grau A) a 99,50%(grau B).

Esses tipos de cobre so fornecidos em forma de placas, chapas,tiras, barras, arames e fios, tubos, perfis ou conformados porforjamento.

Suas propriedades mecnicas variam dentro dos seguinteslimites:

limite de escoamento - 5 a 35 kgf/mm2

limite de resistncia trao - 22 a 45 kgf/mm2

alongamento - 48 a 60%

dureza Brinell - 45 a 105 HB

mdulo de elasticidade - 12.000 a 13.500 kgf/mm2

Alguns tipos apresentam boa resistncia ao choque e bom limitede fadiga.

Os valores dependem do estado em que se encontra o metal, serecozido ou encruado.

O grau de encruamento ou recozimento designado pela

expresso tmpera, a qual no tem nada a ver com o tratamentotrmico de tmpera, aplicado nas ligas ferro-carbono.

As aplicaes industriais dos vrios tipos de cobre acimamencionados so as seguintes:

cobre eletroltico tenaz (Cu ETP) e cobre refinado a fogo dealta condutibilidade (Cu FRHC) - de qualidade mais oumenos idntica - aplicaes onde se exige alta condutibilidadeeltrica e boa resistncia corroso, tais como: na indstriaeltrica, na forma de cabos condutores areos, linhastelefnicas, motores geradores, transformadores, fiosesmaltados, barras coletoras, contatos, fiao para instalaesdomsticas e industriais, interruptores, terminais, em aparelhosde rdio e em televisores tec.; na indstria mecnica, na formade peas para permutadores de calor, radiadores deautomveis, arruelas, rebites e outros componentes na formade tiras e fios; na indstria de equipamento qumico, emcaldeiras, destiladores, alambiques, tanques e recipientesdiversos, em equipamento para processamento de alimentos;na construo civil e arquitetura, em telhados e fachadas,calhas e condutores de guas pluviais, cumieiras, pra-raios,revestimentos artsticos etc;

cobre refinado a fogo tenaz (Cu FRTP) - embora contendomaior teor de impurezas, as aplicaes so mais ou menos


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semelhantes s anteriores no campo mecnico, qumico e

construo civil; na indstria eltrica, esse tipo de cobre podeser aplicado somente quando a condutibilidade eltrica exigidano for muito elevada;

cobre isento de oxignio (Cu OF) - devido a sua maiorconformabilidade, particularmente indicado para operaesde extruso por impacto; aplicaes importantes tm-se emequipamento eletro-eletrnico, em peas para radar, anodos efios de tubos a vcuo, vedaes vidro-metal, vlvulas decontrole termosttico, rotores e condutores para geradores emotores de grande porte, antenas e cabos flexveis e em peaspara servios a altas temperaturas, na presena de atmosferasredutoras;

cobre desoxidado com fsforo, de baixo teor em fsforo(Cu DLP) - utilizado principalmente na forma de tubos echapas, em equipamento que conduz fluidos, tais comoevaporadores e permutadores de calor, tubulaes de vapor,ar, gua fria ou quente e leo; em tanques e radiadores deautomveis; em destiladores, caldeiras, autoclaves, onde serequer soldagem, em aparelhos de ar condicionado etc.;

cobre desoxidado com fsforo, de alto teor em fsforo (Cu(DHP) - aplicaes praticamente semelhantes s do tipoanterior.

Lato

Os lates comuns so ligas de cobre-zinco, podendo conter zincoem teores que variam de 5 a 50%, o que significa que existeminmeros tipos de lates.A presena do zinco, obviamente, altera as propriedades docobre. medida que o teor de zinco aumenta, ocorre tambm umadiminuio da resistncia corroso em certos meios agressivos,

levando dezinficao, ou seja, corroso preferencial do zinco.No estado recozido, a presena de zinco at cerca de 30%provoca um ligeiro aumento da resistncia trao, porm aductilidade aumenta consideravelmente.Nessa faixa de composio, pode-se distinguir vrios tiposrepresentados na Tabela I, com as respectivas propriedadesmecnicas.Os valores das propriedades esto representadas numa largafaixa, devido condio da liga - se recozida ou mais ou menosencruada.

Os lates indicados na Tabela I apresentam as seguintesaplicaes:


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conbre-zinco 95-5 - devido a sua elevada conformabilidade a

frio, utilizado para pequenos cartuchos de armas; devido asua cor dourada atraente, emprega-se na confeco demedalhas e outros objetos decorativos cunhados, tais comoemblemas, placas etc.;

cobre-zinco 90-10 - tambm chamado de bronze comercial;de caractersticas semelhantes ao tipo anterior, sua principaisaplicaes so feitas na confeco de ferragens, condutos,peas e objetos ornamentais e decorativos tais comoemblemas, estojos, medalhas etc.;

cobre-zinco 85-15 - tambm chamado lato vermelho;caractersticas e aplicaes semelhantes s ligas anteriores;

cobre-zinco 80-20 - ou lato comum - idem; cobre-zinco 70-30 - tambm chamado lato para cartuchos -

combina boa resistncia mecnica e excelente ductilidade, demodo que uma liga adequada para processos deestampagem; na construo mecnica, as aplicaes tpicasso cartuchos para armas, tubos e suportes de tubo deradiadores de automveis, carcaas de extintores de incndioe outros produtos estampados, alm de pinos e rebites.Outras aplicaes incluem tubos para permutadores de calor,evaporadores, aquecedores e cpsulas e roscas paralmpadas;


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Tabela ILATES ESPECIAIS

Propriedades mecnicas

N.ASTM

Designao Sigla Composio%

Limite deresistncia

traokgf/mm2

Limite deescoamento

kgf/ mm2

Alongamento%

DurezaBrinell

210 Cobre-zinco 95-5 CuZn5 Cu-94,0-96,0Zn-restante

27-55 10-38 45-3 65-120

220 Cobre-zinco 90-10 CuZn10 Cu-89,0/91,0Zn-restante

27-57 9-42 50-4 55-125

230 Cobre-zinco 85-15 CuZn15 Cu-84,0/86,0

Zn-restante

31-60 10-42 50-4 60-135


31-64 12-48 52-3 65-155


33-85 12-54 62-3 65-160

268270

Cobre-zinco 67-33 CuZn33 Cu-65,5/68,5Zn-restante

34-86 13-55 60-3 65-165

272274

Cobre-zinco 63-37 CuZn37 Cu-62,0/65,5Zn-restante

34-86 13-55 56-5 65-165


38-60 16-45 40-4 85-145

cobre-zinco 67-33 - embora, apresentando propriedades deductilidade ligeiramente inferiores ao tipo 70-30, as aplicaesso idnticas.

A partir de 37% de zinco, nota-se uma queda mais acentuada naductilidade.

Os lates desse tipo, indicados na Tabela I, com as respectivaspropriedades, tm as seguintes aplicaes:

cobre-zinco 67-37 - na fabricao de peas pro estampagem

leve, como componentes de lmpadas e chaves eltricas,recipientes diversos para instrumentos, rebites, pinos,parafusos componentes de radiadores etc.;

cobre-zinco 60-40 - tambm chamado metal Muntz - esta ligade duas fases presta-se muito bem a deformaes mecnicasa quente. geralmente utilizada na forma de placas, barras eperfis diversos ou componentes forjados para a indstriamecnica; na indstria qumica e naval, emprega-se nafabricao de tubos de condensadores e permutadores decalor.


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Bronze

A Tabela II apresenta os principais tipos. Nos bronzes comerciaiso teor de estanho varia de 2 a 10%, podendo chegar a 11% nasligas para fundio.

Tabela II

PRINCIPAIS TIPOS DE BRONZE

Propriedades mecnicas

N.ASTM

Designao Sigla Composio%

Limite deresistncia

traokgf/mm2

Limite deescoamento

kgf/ mm2

Alongamento%

DurezaBrinell

505 Cobre-zinco 98-2 CuSn2

Sn-1,0/2,5

P-0,02/0,30

Cu-restante

28-65 11-50 45-2 16-150


Sn-3,0/4,5

P-0,02/0,40

Cu-restante

33-90 13-58 50-2 70-195


Sn-4,4/5,5

P-0,02/0,40Cu-restante

35-95 13-62 55-2 75-205


Sn-5,5/7,5

P-0,02/0,40

Cu-restante

37-100 15-76 60-2 80-225


Sn-7,5/9,0

P-0,02/0,40

Cu-restante

42-105 17-82 65-2 85-240


Sn-9,0/11,0

P-0,02/0,04

Cu-restante

44-100 19-85 65-3 95-245

medida que aumenta o teor de estanho, aumentam a dureza eas propriedades relacionadas com a resistncia mecnica, semqueda da ductilidade. Essas ligas podem, geralmente, sertrabalhadas a frio, o que melhora a dureza e os limites deresistncia trao e escoamento, como est indicado na Tabela,pelas faixas representativas dos valores dessas propriedades.


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As propriedades so ainda melhoradas pela adio de at 0,40%

de fsforo, que atua como desoxidante; nessas condies, osbronzes so chamados fosforosos.

Os bronzes possuem elevada resistncia corroso, o que ampliao campo de seu emprego.

Freqentemente adiciona-se chumbo para melhorar aspropriedades lubrificantes ou de anti frico das ligas, alm dausinabilidade. O zinco da mesma forma eventualmenteadicionado, atuando como desoxidante em peas fundidas e paraa resistncia mecnica.

As principais aplicaes dos vrios tipos de bronze so asseguintes:

tipo 98-2 - devido a sua boa condutibilidade eltrica e melhorresistncia mecnica que o cobre, empregado em contatos,componentes de aparelhos de telecomunicao, molascondutoras etc,; em construo mecnica, como parafusoscom cabea recalcada a frio, tubos flexveis, rebites, varetasde soldagem etc.;

tipo 96-4 - em arquitetura; em construo eltrica, comomolas e componentes de interruptores, chaves, contatos etomadas; na construo mecnica, como molas, diafragmas,parafusos com cabea recalcada a frio, rebites, porcas etc.;

tipo 95-5 - em tubos para gua cidas de minerao,componentes para as indstrias txteis, qumicas e de papel;molas, diafragmas, parafusos, porcas, rebites, varetas desoldagem etc.;

tipo 94-6- mesmas aplicaes anteriores em condies maiscrticas, devido a sua maior resistncia fadiga e aodesgaste. produzido tambm nas formas de chapas,barras, fios e tubos;

tipo 92-8 - melhor resistncia fadiga e ao desgaste; naforma de chapas, barras, fios e tubos. Alm das aplicaesda liga anterior, emprega-se em discos antifrico, devido a

suas caractersticas antifrico; tipo 90-10 - a liga, entre os bronzes, que apresenta as

melhores propriedades mecnicas, sendo por isso a maisempregada. Entre algumas aplicaes tpicas, incluem-semolas para servios pesados.


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Al umn io

Seu peso especfico de 2,7 g/cm3 a 20C; seu ponto de fusocorresponde a 660C e o mdulo de elasticidade de 6.336kgf/mm2.

Apresenta boa condutibilidade trmica e relativamente altacondutibilidade eltrica (62% da do cobre).

no-magntico e apresenta baixo coeficiente de emissotrmica.

Esses caractersticos, alm da abundncia do seu minrioprincipal, vm tornando o alumnio o metal mais importante, apso ferro.

O baixo peso especfico do alumnio torna-o de grande utilidadeem equipamento de transporte - ferrovirio, rodovirio, areo enaval - e na indstria mecnica, numa grande variedade deaplicaes.

O baixo ponto de fuso, aliado a um elevado ponto de ebulio(cerca de 2.000C) e a uma grande estabilidade a qualquertemperatura, torna a fuso e a moldagem do alumnio muitofceis.

A condutibilidade trmica, inferior somente s da prata, cobre eouro, o torna adequado para aplicaes em equipamento

destinado a permutar calor.Sua alta condutibilidade eltrica e ausncia de magnetismo otornam recomendvel em aplicaes na indstria eltrica,principalmente em cabos condutores.

Finalmente, o baixo fator de emisso o torna aplicvel comoisolante trmico.

Entretanto, a resistncia mecnica baixa; no estado puro(99,99% Al), o seu valor gira em torno de 5 a 6 kgf/mm2; noestado encruado (laminado a frio com reduo de 75%) sobe paracerca de 11,5 kgf/mm2. muito dctil: alongamento de 60 a 70%.

Apresenta boa resistncia corroso, devido estabilidade doseu principal xido Al2O3 que se forma na superfcie do metal.Essa resistncia corroso melhorada por anodizao, queainda melhora sua aparncia, tornando-o adequado paraaplicaes decorativas.

As ligas de alumnio no apresentam a mesma resistncia corroso que o alumnio puro, de modo que quando se desejaaliar a maior resistncia mecnica das ligas com a boa resistncia corroso do alumnio quimicamente puro, utiliza-se o processode revestimento da liga por capas de alumnio puro (cladding),originando-se o material Alclad.


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Devido a sua alta ductilidade, facilmente laminado, forjado etrefilado, de modo a ser utilizado na forma de chapas, folhas muitofinas, fios, tubos etc.

De um modo geral, pode-se dizer que o alumnio de purezaequivalente a 99,9% anodizado, apresenta caractersticos ticosanlogos aos da prata, aplicando-se, por exemplo, em refletores.

Com pureza equivalente a 99,5% utiliza-se em cabos eltricosarmados com ao, alm de equipamentos variados na indstriaqumica.

Com pureza de 99%, sua principal aplicao em artigosdomsticos, principalmente para utilizao em cozinhas.

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Materiais No Metlicos

Madeira

Constituio da madeira

A madeira se origina das rvores e constituda por um conjuntode tecidos que forma a massa de seus troncos.

O tronco a parte da rvore donde se extrai a madeira. Situadoentre as razes e os ramos, o tronco composto de clulas

alongadas, de vrias naturezas, segundo sua idade e suasfunes, reunidas por uma matria intercelular.

A Figura 34 mostra o corte transversal de um tronco de rvore.Na parte externa, o tronco compreende a casca, que se subdivideem casca externa e casca interna. A casca uma camadaprotetora que protege e isola os tecidos da rvore contra osagentes atmosfricos. Debaixo da casca, situa-se o liber, que um tecido cheio de canais que conduzem a seiva

Fig. 34 - Corte transversal de um tronco de rvore.


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descendente. Debaixo do liber, encontra-se o alburno (ou

cmbio) que uma camada viva a formao recente, formada declulas em plena atividade de proliferao, igualmente cheia decanais, que conduzem a seiva ascendente ou seiva bruta; suaespessura mais ou menos grande, segundo as espcies. Sob oalburno, encontra-se o cerne, formado por madeira dura econsistente, impregnada de tanino e lignina. O cerne a partemais desenvolvida da rvore e a mais importante sob o ponto devista de material de construo. formado por uma srie deanis concntricos de colorao mais clara e mais escuraalternadamente; so os anis ou camadas anuais, quepossibilitam conhecer a idade da rvore, sobretudo nos pasestemperados, onde so mais ntidos. Finalmente, no centro do

tronco, encontra-se a medula, constituda de material mole.A madeira constituda quimicamente por celulose e lignina. Suacomposio qumica aproximadamente 50% de carbono, 42 a44% de oxignio, 5,0 a 6,0% de hidrognio, 1% de nitrognio e1,0% de matria mineral que se encontra nas cinzas.

As madeiras, pela sua estrutura anatmica, compreendem doisgrandes grupos:

conferas ou resinosas, da classe botnica das gimnospermas;

frondosas, da classe botnica das angiospermasdicotiledneas.

s conferas pertencem o pinho e o pinheirinho. s frondosaspertence a maioria das madeiras utilizadas, tais como aroeira-do-serto, sucupira amarela, eucaliptos citriodora, jatob, cabrevavermelha, guarant, pau-marfim, peroba-rosa, cavina, eucaliptosrobusta, canela, amendoim, peroba-de-campos,, imbuia, pinhobrasileiro, freij, cedro, jequitib-rosa, etc.

Caractersticos fsicos e mecnicos da madeira

So caractersticos fsicos a umidade, o peso especfico e aretratilidade. So caractersticos mecnicos as resistncias

compresso, trao, flexo ao cisalhamento, ao fendilhamentoe ao choque.

A umidade afeta grandemente a resistncia mecnica da madeira,de modo que importante a sua determinao. As madeiras,logo aps o corte, ou seja, ainda verdes, apresentam 80% oumais de umidade. Com o tempo, secam, perdendo inicialmente agua chamada embebio, alcanando o ponto de saturao aoar: cerca de 25% de umidade. Continuando a secar, as madeirasperdem a gua de impregnao, contida nas fibras e paredes dosvasos, resultando contrao.A secagem ao ar, ao abrigo das intempries, ocasiona perda deumidade at o seu teor alcanar o equilbrio com o grauhidromtrico do ar.


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A secagem em estufa, a 105C, durante determinado tempo, pode

ocasionar total evaporao da gua de impregnao, chegando aumidade a 0%.

A gua de constituio, ou seja, aquela contida nas molculas damadeira no se altera.

O peso especfico das madeiras varia de 0,30 a 1,30 g/cm3,dependendo da espcie da madeira, da rvore de origem, dalocalizao do corpo de prova retirado da madeira em exame etc.As madeiras comerciais brasileiras apresentam pesos especficosque variam de 0,35 a 1,30 g/cm3.

A retratilidadede corresponde s contraes lineares evolumtricas e sua determinao feita em corpos de provaretirados da madeira com vrios teores de umidade: madeiraverde, madeira seca ao ar e madeira seca em estufa.

Quanto s propriedades mecnicas propriamente ditas, elasdependem do teor de umidade da madeira e, principalmente, doseu peso especfico.

As propriedades que interessam, sob o ponto de vista prtico so:

resistncia compresso paralela s fibras

mdulo de elasticidade compresso

resistncia flexo esttica

mdulo de elasticidade flexo

resistncia flexo dinmica ou ao choque

resistncia trao normal s fibras

resistncia ao fendilhamento

dureza

resistncia ao cisalhamento.

As melhores madeiras para construo so as que provm dervores de maior altura, com troncos retos e regulares. Devemapresentar boa homogeneidade, boa resistncia mecnica edureza, sem, contudo, serem muito densas e difceis de trabalhar.Quando as aplicaes so de natureza mecnica, como em certasmquinas, cabos de ferramentas e aplicaes semelhantes, asmadeiras devem aliar resistncia compresso boa resistnciaao choque, ou seja, tenacidade.

A seguir, indicam-se algumas das principais madeirasencontradas no Brasil, com os respectivos pesos especficos,variveis dentro dos limites assinalados e aplicaes comuns:


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acapu ou angelim de folha larga, com peso especfico entre

0,85 e 1,00 g/cm

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, ocorrente no Par e Amazonas, aplicada emmveis, acabamentos internos, assoalhos, compensados,construo naval e civil etc;

almecegueira ou breu, com densidade entre 0,40 e 0,50,ocorrente no Norte e Centro do Brasil e no litoral de So Pauloat o Rio Grande do Sul, aplicada em mveis, acabamento deinteriores, compensados, etc;

amendoim ou amendoim bravo, com densidade entre 0,80 e0,90, ocorrente em So Paulo, Mato Grosso e norte do Paran,aplicada em mveis, acabamentos de interiores, assoalhos,cabos de ferramentas, etc;

anglica ou anglica-do-Par, com densidade de 0,70 a 0,90,ocorrente no Par e Amazonas, aplicada em mveis,assoalhos, esquadrias, implementos agrcolas, construonaval, estruturas, etc;

angico-preto ou angico preto rajado, de densidade entre0,75 a 0,95, ocorrente no Vale do Rio Doce, So Paulo e MatoGrosso, aplicada em cabos de ferramentas, assoalhos,dormentes, etc;

angico-vermelho ou angico verdadeiro, com densidade entre0,70 e 0,80 ocorrente no Vale do Paranapanema, norte do

Paran, at Rio Grande do Sul, aplicada em assoalhos,construes rurais, vigamentos, dormentes, etc;

araputangai ou mogno, com densidade de 0,40 a 0,50,ocorrente em Mato Grosso, Gois, Par, Amazonas e Acre,aplicada em mveis, acabamentos interiores, compensados,construo naval, etc;

aroeira-do-serto ou aroeira legtima, de densidade entre0,85 e 1,20, encontrada no Nordeste, Bahia, Minas Gerais, SoPaulo, Gois e Mato Grosso, aplicada em construo naval,pontes, postes, moires, etc;

cabreva-parda ou blsamo, com densidade de 0,90 a 1,10ocorrente na regio costeira e em Santa Catarina, aplicada emmveis, acabamentos de interiores, tbuas e tacos deassoalhos, etc;

canela ou canela-clara, com densidade de 0,60 a 0,75,ocorrente nas serras da Mantiqueira e do Mar, aplicada emmveis, carpintaria, dormentes, etc;

caroba oujacarand-caroba, de densidade entre 0,40 a 0,50,ocorrente desde o sul da Bahia at o Rio Grande do Sul,aplicada em caixotes, brinquedos, etc;

carvalho brasileiro ou cedro rajado, com densidade entre0,65 e 0,75, encontrado no litoral do Estado de So Paulo,


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aplicada em mveis, acabamentos de interiores, compensados,

etc; castanheiroou castanheiro-do-Par, com densidade de 0,65

a 0,75, ocorrente no Par, Amazonas e Acre, aplicada emmveis, construo civil, construo naval, compensado, etc;

copaba ou leo-copaba, de densidade entre 0,70 e 0,90,encontrada em todo o pas, utilizada em mveis, acabamentosde interiores, cabos de ferramentas, coronha de armas,implementos agrcolas, etc;

faveiroou sucupira-branca, de densidade entre 0,90 a 1,10,ocorrente em Minas Gerais, So Paulo, Gois e Paran,empregada em tbuas, tacos, implementos agrcolas,

carrocerias, construo naval, etc; freij ou frei-jorge, de densidade entre 0,40 e 0,90,

encontrada no Par, aplicada em mveis, construo civil,construo naval, etc;

jenipapo ou jenipapeiro , com densidade entre 0,70 e 0,85,ocorrente no Par, Amazonas e Acre, utilizada em tornearia,implementos agrcolas, etc;

grumixava ou salgueiro, com densidade entre 0,60 e 0,80,ocorrente na Serra do Mar, empregada em mveis, tornearia,cabos de ferramentas, compensados, etc;

guaraiva ou quebra-quebra, com densidade entre 0,80 e0,90, ocorrente em So Paulo, empregada em tornearia, cabosde ferramentas, construo naval, etc;

gurarant ou pau-duro, com densidade entre 0,95 e 1,10,ocorrente em So Paulo, Mato Grosso e Gois, empregada emtornearia, tacos, cabos de ferramentas, implementos agrcolas,estacas, postes etc.;

imbuia ou canela imbuia, com densidade entre 0,70 e 0,80,encontrada no Paran, Santa Catarina, empregada em mveis,acabamentos de interiores, tacos etc.;

ip-pardo ou piva do cerrado, com densidade entre 0,90 e1,20, encontrada em Mato Grosso, Bahia, Minas Gerais,So Paulo e Paran, empregada em tornearia, tbua e tacosde assoalhos, implementos agrcolas, construo naval etc.;

jacarand-do-l itoral ou jacarand do brejo, com densidadeentre 0.75 e 1,10, ocorrente na regio do litoral, entre SoPaulo e Santa Catarina, empregada em mveis, tacos deassoalhos, tornearia, cabos de cutelaria etc.;

jatob ou farinheira, com densidade entre 0,80 e 1,10,ocorrente em todo pas, empregada em implementos agrcolas,tacos, construo civil, construo naval, dormentes etc.;

jequi tib-rosa ou pau-caixo, com densidade entre 0,50 e0,70, ocorrente na Bahia, Rio de J aneiro, So Paulo, Minas


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Gerais e Esprito Santo, empregada em mveis, compensados

etc.; pau-ferro ou muirapixuma, com densidade entre 0,90 e 1,20,

ocorrente nas caatingas do Nordeste, empregada em tornearia,construo civil, dormentes, emplementos agrcolas,construo naval etc.;

pau-marfim ou marfim, com densidade entre 0,75 e 0,95,ocorrente no Sul do pas, empregada em mveis, implementosagrcolas, tornearia etc.;

peroba ou amargoso, com densidade entre 0,75 e 0,85,ocorrente no Paran, Mato Grosso, Minas Gerais, So Paulo e

Bahia, empregada em mveis, esquadrias, carrocerias,construo civil etc.;

peroba-do-campo ou ip-peroba, com densidade entre 0,75 e0,80, encontrada na Bahia, Minas Gerais, So Paulo, Gois eMato Grosso, empregada em mveis, tacos, construo navaletc.;

pinho brasileiro ou pinho do Paran, com densidade entre0,50 e 0,60, encontrada no Paran, Santa Catarina, RioGrande do Sul, Minas Gerais e So Paulo, empregada emmveis, acabamentos de interiores, compensados etc.;

sucupira-parda ou sucupira, com densidade entre 0,90 e1,10, ocorrente no Par, Amazonas, Gois, Mato Grosso eBahia, empregada em mveis, tornearia, tacos de assoalhos,implementos agrcolas, construo naval etc.;

vinhtico ou amarelinho, com densidade entre 0,55 e 0,65,ocorrente no litoral fluminense, Minas Gerais, Bahia e MatoGrosso, empregada em mveis, acabamentos de interiores,compensados, construo naval etc.;

Defeitos e enfermidades das madeiras

As madeiras esto sujeitas a defeitos ou anomalias que alteramsua estrutura e a enfermidades que afetam sua composioqumica, reduzem sua resistncia e causam o seuapodrecimento.

As anomalias principais so as seguintes:

fibra torcida ou revirada, defeito esse caracterizado pelo fatodas fibras das rvores no crescerem paralelamente ao eixo,mas sim em forma de hlice, devido ao excessivo crescimentodas fibras perifricas com relao s internas. Estas madeiras

servem somente para postes e ps-direitos;


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irregularidades nos anis de crescimento ou ns, o que,

quase sempre, rejeita a madeira; excentricidade do cerne, causada por crescimento

heterognio, resultado em pouca elasticidade e baixaresistncia;

fendas ou gretas mais ou menos profundas, no sentidotransversal; outras fendas de diversos tipos e denominaesconstituem igualmente anomalias que podem dificultar autilizao plena da madeira.

Quanto s enfermidades das madeiras, os principais agentesdestruidores so fungos, bactrias, insetos, moluscos e crustcios

marinhos.Os fungos que atacam a celulose e a lignina so os mais nocivos.

A madeira saturada de gua ou com umidade inferior a 20% mais difcil de ser atacada pelos fungos.

H moluscos que atacam as madeiras de embarcaes, de diquese outras construes navais, incrustando-se na madeira e abrindogalerias verticais. O meio de combat-los consiste em tratar-se amadeira com creosoto. Depois de atacadas por esses moluscos,as madeiras podem ser tratadas com sultato de cobre.

Preservao da madeiraUm dos meios utilizados para preservar as madeiras porintermdio da secagem, natural ou artificial.

Alm da secagem, h os tratamentos superficiais, os quais soaplicados por pintura ou por imerso da madeira ou porimpregnao ou por outros mtodos.

Os materiais aplicados so chamados preservativos. Quando seutiliza o processo de pintura, os preservativos so de prefernciapreviamente aquecidos, para penetrar mais profundamente namadeira.

Na imerso, mergulha-se a madeira no preservativo durante 15 a20 minutos, com melhores resultados que a simples pinturasuperficial, pois todas as possveis trincas e fendas ficam em totalcontato com o material protetor.

Sem entrar em pormenores, os processos de impregnao quepodem utilizar, numa mesma operao, vapor, vcuo e presso,so os mais eficientes de todos, pois, por seu intermdio, aspartes internas das madeiras so tambm atingidas e ficamprotegidas da ao dos agentes destruidores.

Os preservativos mais comumente empregados so: o creosoto,

j mencionado e o mais importante de todos, o sulfato de cobre, obicloreto de mercrio, leos crus (parafinados, asflticos) etc.


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Materiais Plsticos

Os materiais plsticos so compostos de resinas naturais ouresinas sintticas. Quase todas as resinas plsticas so denatureza orgnica, tendo em sua composio Hidrognio,Carbono, Oxignio e Azto. As matrias-primas para a fabricaodos materiais plsticos provm do carvo mineral, do petrleo oude produtos vegetais.

O verdadeiro incio da indstria dos materiais plsticos data de1909, quando foram descobertos os primeiros materiais plsticosdenominados Bakelite, Durez, Resinox e Textolite.

Classif icao Geral dos Materiais Plsticos

H duas categorias principais: Termoplsticos e Plsticos deendurecimento a quente.

1) Termoplsticos

So os que, quando aquecidos, comeam a amolecer a partir decerca de 60C, podendo ento ser moldado sem qualqueralterao de sua estrutura qumica. Os materiais termoplsticos

mais conhecidos so: acrlicos, celulsicos, fluorcarbonos,naturais (shellac, asfalto, copal, etc.) nylon, polietilenos,poliestirenos, polivinils e protenicos.

2) Plsticos de endurecimento a quente

Estes, ao contrrio dos primeiros, sofrem alterao qumica dasua estrutura quando moldados e no podem ser amolecidosnovamente pelo calor para uma operao de reforma. Suastemperaturas de moldagem so muito mais altas que as dostermoplsticos. Por outro lado, o produto acabado deste plsticoresiste a temperaturas muito mais altas, sem deformao. Osplsticos de endurecimento a quente mais conhecidos so:alkyds, epoxides, furan, inorgnicos, melaminos, fenlicos,poliesters, silicones e formaldedos de uria.

Componentes dos Materiais Plsticos

1. Resina- Uma das acima citadas, que o componente bsico eque d as principais caractersticas, o nome e a classificaodo material plstico.

2. Massa - um material inerte, fibroso, destinado a reduzir ocusto de fabricao e melhorar a resistncia ou choque e as

resistncias trmica, qumica e eltrica. Como massa soutilizados, conforme o caso, dentre outros, os seguintes


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materiais: p de madeira, mica, celulose, algodo, papel,

asfalto, talco, grafite, p de pedra. A massa normalmenteempregada na composio dos materiais plsticos deendurecimento a quente.

3. Plasticizantes - So lquidos que fervem a temperaturaelevadas (entre 94 e 205C). Sua funo melhorar oufacilitar a corrida das resinas, na moldagem, e tornar maisflexvel as partes acabadas.

4. Lubrificantes - Usam-se o leo de linhaa, o leo de rcino, alanolina, o leo mineral, a parafina, a grafite. A funo doslubrificantes impedir que as peas moldadas se fixem aosmoldes.

5. Colorantes.

6. Catalisadores ou Endurecedores, que so elementosnecessrios ao controle do grau de polimetrizao da resina;consiste numa transformao qumica que aumenta o pesomolecular do plstico.

7. Estabilizadores - So elementos que impedem deteriorao,mudana de cor e conservam a mistura plstica at o momentoda sua moldao.

Propriedades Principais Comuns a Maioria dos MateriaisPlsticos:

leveza, resistncia deteriorao pela umidade, baixacondutibilidade trmica, baixa condutibilidade eltrica.

Processos de Fabricao de Produtos Plsticos Acabados

So variadas as tcnicas. Citam-se, a seguir, apenas alguns, attulo de exemplo.

1) Para materiais termoplsticos:

a) Moldagem por injeo a quente (fig.35);b) Moldagem por extruso (fig.36);

c) Moldagem a ar comprimido;

d) Moldagem a vcuo.


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Fig. 35

Fig. 36

2) Para materiais plsticos de endurecimento a quente:

a) Moldagem por compresso a quente (fig.37);

b) Laminagem (fig.38);;

c) Fundio e moldagem.

Fig. 37


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Fig. 38

Papelo Hidrulico

Os papeles hidrulicos destinam-se vedao de tubulaescom vapor saturado, gua quente ou fria, solues neutras,solventes, e produtos qumicos. As juntas confeccionadas empapelo hidrulico oferecem elevada resistncia aoesmagamento, baixo relaxamento, resistncia altastemperaturas e a produtos qumicos.

So fabricados com fibras minerais ou sintticas ligadas comelastmero. As fibras so responsveis pela elevada resistnciamecnica e o elastmero, vulcanizado sobre presso etemperatura determina a resistncia qumica e as caractersticasde selabilidade, flexibilidade e elasticidade. As borrachas maisusadas na fabricao do papelo hidrulico so a natural (NB),neoprene (CR), nitrlica (NBR) e sinttica (SBR).

No caso das fibras as mais usadas so:

A. Amianto - Mineral incombustvel, inerte a maioria dos produtosqumicos;

B. Fibra Aramida - Material sinttico, orgnico com excelenteresistncia mecnica e boa resistncia a produtos qumicos;

C. Fibra de Carbono - Material sinttico, com excelenteresistncia qumica e mecnica;

D. Fibra Celulose - Material natural de limitada resistncia temperatura.

Como principais tipos de papeles hidrulicos, temos:

A. No Amianto - Fabricado a base de fibras de carbono comborracha nitrca;

B. Amianto - Fabricado com Amianto ligado com borrachasinttica


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__________________________________________________________________________________________________SENAIDepartamento Regional do ESprito Santo 51

Para presses elevadas, o papelo hidrulico fabricado com

insero de tela, aumentando a resistncia mecnica.Entretanto a selabilidade reduzida, pois o fluido tende a escaparpela interface (tela x borracha).O papelo hidrulico pode ser fornecido com acabamento do tipografitado, natural ou com antiaderente. O acabamento do tipografitado facilita a desmontagem, evitando que o material cole noflange. Quando a contaminao por grafite for indesejvel, pode-se usar papelo com acabamento antiaderente.

Para a escolha correta do tipo de papelo hidrulico importanteo fuido a ser vedado, a temperatura mxima de operao e apresso mxima de trabalho.

Limi tes de Servio

Cada papelo hidrulico apresenta seu prprio limite mximo detemperatura e presso em funo dos seus componentes (tiposde borracha e das fibras de amianto).

Estas condies mximas porm, no devem ocorrer emconjunto, visto que na medida que aumenta a temperatura, opapelo vai perdendo sua resistncia mecnica ou presso. Aborracha sofre processo de envelhecimento e o amianto perde agua de cristalizao, que diminui a sua resistncia mecnica. O

processo de perda de gua de cristalizao inicia-se a 350C.Contudo mais acentuado na faixa de temperatura de 540 a600C e consequentemente, a resistncia a presso do papelocai em elevadas temperaturas.

Os diversos tipos de borracha usados na fabricao dos papeleshidrulicos, determinam seu grau de resistncia em relao aosfluidos a serem vedados.


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Borracha (Elastmero)

Definio

Substncia elstica feita do ltex coagulado de vrias plantas,

principalmente a seringueira, a goma-elstica, o caucho, etc, oupor processos qumicos-industriais. Beneficiados para a indstria.

Os elastmeros mais usados e suas caractersticas so:

Natural (NR): produto extrado de plantas tropicais, possuiexcelente elasticidade, flexibilidade e baixa resistncia qumica.Envelhece devido ao ataque pelo oznio, no recomendadopara uso em locais expostos ao sol ou em presena deoxignio. Limites de temperatura: -50C a 90C;

Sinttica (SBR): o mais comum dos elastmeros. Foidesenvolvido como alternativa borracha natural apresentando

caractersticas similares com melhor resistncia temperatura.Recomendado para trabalho em gua, os cidos fracos elcalis. Limites de temperatura: -50C a 120C;

Nitrilica (NBR): tambm conhecida como Buna-N, possui boaresistncia a leos, gasolina, solventes e hidrocarbonetos.Limites de temperatura: -50C a 120C;

Cloroprene (CR): conhecida pela sua marca comercialNeoprene. Possui excelente resistncia aos leos, gasolina,oznio, luz solar e envelhecimento, e baixa permeabilidade aosgases. Limites de temperatura: -50C a 120C.

Fluorelastmero (Vitom): excelente resistncia aos cidosfortes, leos, gasolina, solventes clorados e hidrocarbonetos.Limites de temperatura: -40C a 230C.


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Materiais Metlicos e no Metlicos - Avaliao

1) Quais as caractersticas do ferro fundido branco?

2) Qual o ao ao carbono adequado para fazer: Peas comuns de mecnica.

Ferramentas para agricultura

3) Qual os aos especiais que usaria para construir as seguintespeas:

Faca de cozinha

Mola de automvel

Engrenagem

4) Qual a propriedade mecnica fundamental que se procuranum ao inoxidvel?

5) Quais as vantagens da adio de elementos de liga nos aos?

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10) Quais so s propriedades que comumente se determinam namadeira?

11) Quais as propriedades principais comuns s diversasespcies de plsticos?

12) Quais os elastmeros mais usados e suas caractersticas?

6) Explicar por que o ferro fundido cinzento pouco resistente emuito frgil, quando comparado ao ao?

7) Quais so as caractersticas principais que tornam o cobre ummetal de grande importncia industrial?

8) Por que o bronze prefervel ao ao como material paramancais?

9) Por que o alumnio comercialmente puro tem limitaes nasua aplicao em componentes mecnicos?

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Materiais Metálicos e não Metálicos

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