EM 833 Seleção de Materiais

Transcrição

1 EM 833 Seleção de Materiais PROFESSOR RESPONSÁVEL João Batista Fogagnolo

2 Seleção de materiais Natureza interativa da viabilização de um produto Projeto Materiais Procedimento de fabricação Análise do desempenho em campo

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4 Filosofia do compromisso Eventual sacrifício de uma ou mais propriedades em benefício de uma otimização geral. Complexo quando se lida com grandezas inter-relacionadas Exemplo classico: a relação maldita entre a resistência mecânica e a tenacidade.

5 Critérios de seleção de materiais Considerações dimensionais; Considerações de forma; Considerações de peso; Considerações de resistência mecânica; Resistência ao desgaste; Conhecimento de variáveis de operação; Facilidade de fabricação; Requisitos de durabilidade; Número de unidades; Disponibilidade do material; Custo; Existência de especificações; Viabilidade de reciclagem; Valor da sucata; Grau de normalização; Tipo de carregamento.

6 Critérios de seleção de materiais Tomados de forma isolada, cada critério torna-se bastante simples. No entanto, alguns critérios são conflitantes. A satisfação simultânea de dois ou mais critérios é uma tarefa mais complexa.

7 Critério de resistência mecânica Trata-se da propriedade mais conhecida dos materiais de engenharia. Apresenta um conflito comum com a tenacidade. (já exposto) Conceito de índice de mérito Exemplo: seleção de um material para quadro de bicicleta Aparentemente, com base apenas na resistência mecânica, o aço é o material mais adequado.

8 Conceito de índice de mérito Exemplo: seleção de um material para quadro de bicicleta Aparentemente, com base apenas na resistência mecânica, o aço é o material mais adequado. Operando-se com o índice de mérito resistência/densidade, uma nova realidade se apresenta. Resistência específica

9 Conceito de índice de mérito Exemplo: seleção de um material para quadro de bicicleta Índice de mérito resistência/densidade. O PRFC é mais adequado. Considerações de custo. O alumínio se sobressai.

10 Facilidade de fabricação Alguns projetos vão incluir a soldagem de partes. Assim, tornase necessário a seleção de materiais que possam ser soldados facilmente, ou seja, tenham boa soldabilidade. O carbono equivalente é um critério de soldabilidade % Mn % Cr + % Mo + % V % Ni + % Cu C eq = % C Se C eq > 0,40, temos um aço de baixa soldabilidade. Consequência: desenvolvimento de aços microligados, com alta resistência mecânica e baixo quantidade de carbono.

11 Facilidade de fabricação Produtos que exigem bom acabamento superficial e estreita tolerância dimensional. Fundição em areia Fojamento Usinagem Rugosidade superficial µm 2 µm 0,4 1,2 µm Tolerância dimensional 2 mm 1 mm µm A natureza do produto fornece as condições para a seleção do processo mais adequado.

12 Escala de produção Amortização do custo do ferramental. Para se optar por forjamento ou metalurgia do pó, o custo do ferramental será um fator proibitivo para pequenos lotes. Parte-se então para fundição ou fundição com usinagem.

13 Usinabilidade Aços inoxidáveis austeníticos e ferríticos possuem pior usinabilidade que os martensíticos (AISI 416). O forjamento é mais conveniente para metais de baixa usinabilidade.

14 Considerações dimensionais Em aços que serão endurecidos por tratamento térmico de tempera, é importante verificar suas endurecibilidades. O aço 1340H, com mais carbono e manganês, possui maior endurecibilidade que o aço 1541H, sendo assim um material mais adequado para peças de maiores dimensões.

15 Alteração inadequada Visando a redução de custo, o cubo da roda do FIAT Stillo foi alterado de aço forjado para ferro fundido nodular, sem as alterações necessárias no projeto mecânico para prever um material de menor tenacidade.

16 Análise de falhas Importante técnica para: modificações no projeto visando maior segurança aumentar o entendimento do projeto, dos materiais empregados, das técnicas de fabricação e dos métodos de inspeção.

17 Análise de falhas

18 Grande parte das falhas não está no projeto mecânico, mas sim no material selecionado.

19 Novamente, a grande parte das falhas não está no projeto mecânico, mas sim no material selecionado.