fundamentos para o projeto de componentes de máquinas

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por carbono. O arranjo dos átomos da cadeia molecular pode levar a mesma a ser caracterizada como linear, ramificada ou tridimensional. O tipo de arranjo da cadeia controla as propriedades do material polimérico. Embora esses materiais não apresentem arranjos atômicos semelhantes ao cristalino, alguns podem exibir regiões com grande ordenação atômica (cristalinas) envolvidas por regiões de alta desordem (não-cristalina). Devido à natureza das ligações atômicas envolvidas (intramoleculares → ligações covalentes e intermoleculares → ligações secundárias), a maioria dos plásticos não conduz eletricidade e calor. Além disso, em função do arranjo atômico de seus átomos, os materiais poliméricos exibem, em geral, baixa densidade e baixa estabilidade térmica. Tal conjunto de características permite que os mesmos sejam freqüentemente utilizados como isolantes elétrico ou térmico ou na confecção de produtos onde o peso reduzido é importante. Um dos materiais poliméricos mais versáteis é o polietileno, com um número de aplicações industriais bastante amplo. Outros exemplos de materiais poliméricos incluem os poliuretano, que é usado na fabricação de implantes cardíacos ou a borracha natural utilizada na fabricação de pneus.O painel de um automóvel moderno é essencialmente fabricado com o uso de plásticos (material polimérico). Entretanto, os automóveis fabricados há mais de 20 anos tinham o mesmo painel fabricado a partir de materiais metálicos. Tal substituição foi efetuada em função de dois fatores: segurança e custos. Com o uso de plásticos, o painel se tornou mais seguro para os ocupantes do veículo em caso de acidente, pois esse materiais deformam-se mais facilmente que os materiais metálicos. Com o desenvolvimento da indústria petroquímica, os plásticos tiveram seu custo reduzido, bem como os processo de moldagem tornaram-se mais eficiente, o que resultou em um produto de preço reduzido. Um automóvel de competição de última geração é basicamente construído com o uso de materiais compósitos do tipo matriz plástica e reforço de fibras de carbono. O material compósito matriz plástica/fibras de carbono permite obter uma relação resistência mecânica/peso extremamente elevada e muito maior que a de diversos materiais metálicos. Em um automóvel de competição é importante reduzir o peso total do veículo. Portanto, com o uso desse material compósito é possível projetar o veiculo, com um peso total menor. Por outro lado, o emprego de tal material em automóveis de passeio não se justifica à medida que o custo de produção seria excessivamente elevado em comparação com o uso do aço. O emprego de materiais para se produzir um produto manufaturado exige etapas de fabricação onde as características desses materiais são alteradas no tocante à forma, a dimensões, e principalmente, em relação a sua estrutura interna. No caso de materiais metálicos, o processamento pode envolver técnicas como a fundição, o forjamento, ou a laminação. No caso de materiais cerâmicos, este podem ser fundidos, sinterizados, ou tratados termicamente. 89
TIPO DE MATERIAL CARACTERÍSTICAS CONSTITUINTES METÁLICO Média – Alta resistência mecânica Alta ductilidade Bom condutor térmico e elétrico Baixa – Alta temperatura de fusão Baixa – Alta dureza POLIMÉRICO Bom isolante térmico e elétrico Alta ductilidade Baixa resistência mecânica Baixa dureza Baixa estabilidade térmica CERÂMICO Alta resistência mecânica Alta fragilidade Bom isolante térmica e elétrico Alta temperatura de fusão Alta dureza Elementos metálicos e não-metalicos Cadeiras moleculares orgânicas Óxidos Silicatos Nitretos Tabela 1 - Constituição e características dos materiais Os materiais poliméricos são processados principalmente por moldagem a quente. Em todos os casos, um número elevado de variáveis operacionais é observado e as características e intensidade dessas afetarão de maneira significativa, a natureza do produto final. Por exemplo, a transformação de um lingote de aço em uma chapa metálica a ser utilizada na fabricação de um automóvel exige que o material seja conformado plasticamente, o que além de gerar tensões na estrutura cristalina do metal, pode modificar sua estrutura atômica, alterando o arranjo dos átomos. Tal situação pode alterar de maneira significativa, as propriedades mecânica do material utilizado. Um outro exemplo está relacionado à produção de uma peça metálica pelo processo de fundição de metais, como é o caso de um bloco de motor de automóvel. Neste caso, um molde, com uma cavidade com a mesma forma geométrica do bloco é preenchido por um volume de metal líquido. Após a solidificação deste metal, a peça é desmoldada e a fundição do pistão é concluída. Quando a velocidade de solidificação do metal líquido é alta ou baixa, a estrutura interna do material será afetada em relação a defeitos na estrutura atômica e distribuição de constituintes e conseqüentemente, alterando as propriedades da peça. Concluindo, um material para ser aplicado em engenharia necessita apresentar dados sobre suas características básicas e também sobre a maneira com que o mesmo foi processado 90
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Para inclusão da massa do eixo nos
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Ligas de Alumínio Forjado 1100 202
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152. SEIREG AA, Friction and Lubric
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