Introdução Conteúdo que vai ser abordado:

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1 Introdução Conteúdo que vai ser abordado: Considerações sobre seleção de materiais; Propriedades dos materiais (metais, polímeros e cerâmicas); Seleção de materiais segundo: Resistência mecânica Resistência à temperatura Resistência do desgaste Resistência à fadiga Resistência à corrosão

2 Seleção de materiais e projeto Requisito fundamental: Menor custo de fabricação para uma data qualidade especificada"

3 Seleção de materiais e projeto Criação de um novo produto, ou nova função; Modificações que visam a adaptação a novas condições de serviço; Materiais inadequados ao serviço; Novos materiais e novos processos para melhoria do desempenho; Redução de custo

4 Critérios de seleção de materiais Número de unidades; Disponibilidade de material; Custo; Existência de especificações e códigos; Viabilidade de reciclagem; Tipo de carregamento

5 Causas de falhas determinadas em várias investigações (350 casos estudados)

6 Análise de falhas É uma das mais importantes técnicas para garantir a integridade e a segurança de produtos e instalações industriais. Os resultados dessa análise contribuem para: Prevenção de falhas em equipamentos e produtos; Melhoramento e modificações no projeto; Melhor entendimento do projeto, dos materiais, das técnicas de fabricação e dos métodos de inspeção

7 Mecanismos causadores de falhas em plantas industriais

8 Resistência Mecânica dos Materiais Propriedades estáticas: Propriedades na tração: Ensaio de tração: comumente utilizado para determinar os parâmetros fundamentais que caracterizam o comportamento mecânico do material ensaiado. Os parâmetros são utilizados para o projeto do produto, controle de qualidade do material e determinação das melhores condições de fabricação

9 Esquema do aparato para ensaio de tração e detalhe do corpo de prova durante realização do ensaio

10 Exemplo de curva resultante do ensaio de tração

11 Pelo ensaio de tração podem ser definidos: A resistência à tração; O limite de escoamento; O módulo de elasticidade; A ductilidade; A resiliência; A tenacidade.

12 Algumas propriedades mecânicas de metais e do aço

13 Algumas propriedades mecânicas de metais e do aço

14 Testes de dureza

15 METAIS Alta resistência à compressão; As propriedades mecânicas, inclusive a dureza, são muito importantes na seleção de materiais metálicos; Para uma dada aplicação é necessário um equilíbrio entre essas e as demais propriedades necessárias para tal aplicação.

16 METAIS BAIXA RESISTÊNCIA MECÂNICA Há 2 motivos para utilizar metais com baixa resistência mecânica: custo e facilidade de fabricação; necessidade de atender outras características: conformabilidade, resistência à corrosão, facilidade de receber acabamento superficial, etc.

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18 LIGAS METÁLICAS Muitas ligas metálicas podem ser consideradas como de média resistência mecânica, como as ligas de cobre e os aços inoxidáveis;

19 LIGAS METÁLICAS COM MÉDIA RESISTÊNCIA MECÂNICA Ligas à base de cobre: Possuem ampla faixa de resistências mecânicas em função dos elementos de liga presentes. Aços: Existe uma grande variedade de aços, com limites de escoamento entre 207 e 690 MPa, em função dos elementos de liga e tratamentos térmicos efetuados. Aços inoxidáveis: usados quando se requer média resistência mecânica associada a uma boa resistência à corrosão.

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22 LIGAS METÁLICAS COM ALTA RESISTÊNCIA MECÂNICA Poucos metais não ferrosos ocupam essa categoria : ligas de Cu-Be e ligas de Ti, que podem atingir até 1240 Mpa de limite de escoamento, além de possuirem baixa densidade em comparação com os aços; Aços de médio carbono e de baixa liga tratados termicamente e temperados pertencem a essa categoria. Teores de carbono de 0.4% aumentam a resistência mecânica, mas aumentam a dificuldade de soldagem e diminuem a tenacidade. Para controlar o teor de C, usa-se Ni, Mo e V, evitando-se fragilidade e pobre soldabilidade.

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24 LIGAS METÁLICAS COM ULTRA ALTA RESISTÊNCIA MECÂNICA Aços maraging Podem ser tratados termicamente após a usinagem final; Podem alcançar resistências mecânicas maiores que os aços citados anteriormente; O seu custo final é menor que o dos outros aços de sua categoria, devido ao baixo custo de usinagem; Podem ser soldados sem subsequente tratamento térmico.

25 Seleção Seleção de de Materiais Materiais

26 CERÂMICAS Baixa resistência à tração e alta resistência à compressão, podendo ser 10x maior que àquela; A sua resistência mecânica é extremamente sensível ao método de preparação da amostra, aos tratamentos superficiais, a usinagem e às condições do ensaio; Para o mesmo método de ensaio, amostras grandes tem tendência a serem mais fracas (fratura frágil).

27 CERÂMICAS O número e o tamanho das trincas internas também são importantes (propagação sob tração); As trincas resultam do processamento e do uso; Os métodos de fabricação precisam evitar a presença de porosidade; Processamento na forma final da peça evita necessidade de usinagem, economizando tempo de trabalho e resultando em componentes mais resistentes.

28 CERÂMICAS Cerâmicas monofásicas são mais resistentes que aquelas que possuem mais de uma fase (pressões residuais); O tamanho do grão também afeta a resistência das cerâmicas. Tamanhos de grão grandes significam resistência mecânica inferior.

29 POLÍMEROS E COMPÓSITOS Ao contrário dos metais, os plásticos não reforçados caracterizam-se por curvas de tensãoxdeformação não linear até o limite de escoamento; As mesmas curvas para plásticos reforçados com fibra de vidro são lineares até 0.3% de deformação; Plásticos apresentam taxa de fluência maiores que os metais; Propriedades como ruptura por fluência, módulo de fluência e deformação de fluência são importantes na seleção de materiais plásticos para a fabricação de peças

30 POLÍMEROS E COMPÓSITOS Resinas poliméricas para aplicações estruturais são combinadas com outros constituintes, como plastificantes, cargas, corantes e outros polímeros (plásticos de engenharia); Devido às características visco-elásticas, seu comportamento sob tensão é mais complexo que os metais; As propriedades mecânicas são afetadas significativamente pelo tempo, pela temperatura e pelas condições ambientais (umidade e exposição à luz ultra-violeta).