MATERIAIS DE ENGENHARIA

ENGENHARIA MECÂNICA

ATIVIDADE INTEGRADORA

MARCUS MATOS VIANA

LEONARDO VIEIRA ANDRADE FERNANDEZ

SALVADOR, BAHIA, BRASIL

2012

MATERIAIS DE ENGENHARIA

ENGENHARIA MECÂNICA

ATIVIDADE INTEGRADORA

MARCUS MATOS VIANA

LEONARDO VIEIRA ANDRADE FERNANDEZ

Atividade integradora 1

Curso: Engenharia Mecânica, Disciplina: Materiais de Engenharia Turma: MR02

Semestre: 2012.2, Professor(a): Sueila Silva

SALVADOR, BAHIA, BRASIL

2012

1.Que propriedades deve ter o material usado na fabricação da cabeça de um martelo de carpinteiro? Como você produziria uma cabeça de martelo desse tipo? Mencione os critérios usados na seleção desse projeto.

O martelo de carpinteiro é composto de 3 materiais: o cabo de madeira, a cabeça em liga de aço forjado e para prender o cabo e a cabeça é usado uma resina plástica especial. A cabeça do martelo é feita desse metal, que passou por um endurecimento por tratamento térmico e foi projetado para suportar a tensão mecânica, esse material também tem alta rigidez, alta tenacidade.

Para produzir uma cabeça de martelo desse tipo é preciso primeiramente produzir o aço (uma liga composta basicamente de ferro e carbono), depois da produção do aço ele deve ser transformado em lingotes para facilitar o manuseio, logo após deve ser aquecido para assim começar o forjamento propriamente dito que é um processo de conformação mecânica que deforma o material por martelamento ou prensagem, os lingotes aquecidos passam por varias prensas ou martelos ate que o material final fique pronto.

Para a escolha de cada passo e cada componente desse projeto foi avaliado as composições químicas e as propriedades de cada material, como pode se melhorar as propriedades de cada material, como diminuir o custo e qual o processo de conformação mecânica se encaixa melhor.

2. A fuselagem do ônibus espacial é composto por placas cerâmicas fixadas a uma superfície de alumínio. Analise os requisitos de projeto dessa fuselagem que levaram á adoção de tal combinação de materiais. Que problemas podem ter sido enfrentados pelos projetistas e fabricantes ao produzir esse tipo de produto?

Ao produzir um ônibus espacial, é uma escolha cautelosa dos materiais utilizados é de extrema importância para um melhor desempenho, boas resistências e baixo custo. Um ônibus espacial precisa ter resistência a fortes vibrações provocadas pelos foguetes lançadores durante a propulsão, por isso é feito em ligas de alumínio, que apesar de não ser mais leve do que a fibra de carbono tem um custo muito menor, por isso a fibra de carbono que é mais resistente e muito cara, é utilizada apenas em algumas partes especiais nas partes mais altas do foguete, como o nariz. As ligas de alumínio são caracterizadas pela sua densidade relativamente baixa, o que faz com que o veículo gaste menos combustível e ao mesmo tempo tenha um bom desempenho, condutividade térmica e elétrica elevadas e boa resistência à corrosão na atmosfera terrestre, necessárias para um produto que passa por tantos choques de temperatura, de fácil conformação devido à sua ductibilidade propriedades importantes que são para a confecção da estrutura interna de um ônibus espacial de forma mais fácil e ao mesmo tempo eficaz. Recentemente uma nova geração de ligas de alumínio tem sido criada pelas indústrias aeronáuticas e aeroespaciais com densidades reduzidas, módulos específicos elevados e excelentes propriedades de fadiga e tenacidade e baixas temperaturas, algumas podem até ser endurecidos por precipitação, porém esse material ainda é muito caro, por isso a melhor escolha ainda é as ligas tradicionais. Para um que a operação com o ônibus espacial seja bem sucedida é preciso uma superfície exterior reutilizável, chamada Sistema de Proteção Térmica para proteger a fuselagem interior e os seus ocupantes do calor excessivo gerado durante a reentrada do espaço para a nossa atmosferaOs requisitos na escolha de materiais empregados no sistema de proteção térmica exigem que o TPS seja capaz de:

Manter a temperatura na fuselagem interna em um nível abaixo daquele que ela foi projetada (qual seja, 175°C), para uma temperatura máxima exterior (de1260°C).

Permanecer reutilizável por 100 missões, com um tempo máximo de retorno às condições iniciais de 160 horas.

Proporcionar e manter uma superfície exterior aerodinamicamente lisa. Ser construído a partir de metais de baixa densidade. Suportar temperaturas extremas entre -110°C e 1260°C. Ser resistente à gradientes térmicos severos, bem como a rápidas variações

de temperatura Ser capaz de suportar as tensões e vibrações experimentadas durante o

lançamento, bem como as tensões termicamente induzidas impostas durante variações de temperatura.

Experimentar uma absorção mínima de umidade e de outros contaminantes durante o armazenamento entre missões.

Ser construído de forma a aderir á fuselagem, a qual é construída a partir de uma liga de alumínio.

Nas regiões mais expostas a temperaturas entre 400 e 1260°C são necessárias restrições mais rígidas ao material utilizado, por isso utiliza-se material cerâmico na forma de placas, já que os cerâmicos são intrinsecamente isolantes térmicos e podem suportar essas temperaturas