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Professor: James Aguiar

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Última revisão 30.08.2010 Próxima revisão 30.08.2011

PÓS-MÉDIO

MATERIAIS E

EQUIPAMENTOS

INDUSTRIAIS



Sumário

Modulo I – Materiais, propriedades e aplicações ................................................................. 3

1. Introdução aos materiais de construção .......................................................................... 3

2. Materiais metálicos ferrosos ............................................................................................ 6

Obtenção de materiais metálicos .................................................................................................... 7

3. Materiais metálicos não-ferrosos ................................................................................... 10

Propriedades do cobre e algumas aplicações ................................................................................ 12

Metais de propriedades especiais ................................................................................................. 13

Metais não-ferrosos para proteção de superfície ......................................................................... 15

4. Materiais não metálicos naturais ................................................................................... 16

5. Materiais não metálicos sintético ................................................................................... 17

Modulo II – Elementos de Máquinas .................................................................................. 20

1. Elementos de fixação .................................................................................................... 20

2. Elementos de apoio ....................................................................................................... 22

3. Elementos elásticos ....................................................................................................... 23

4. Elementos de transmissão ............................................................................................ 24

5. Elementos de vedação .................................................................................................. 25

Modulo III – Componentes para Automação ...................................................................... 26

Modulo IV– Lubrificação .................................................................................................... 33

Bibliografia ......................................................................................................................... 36



Materiais e Equipamentos Industriais

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Modulo I – Materiais, propriedades e aplicações

1. Introdução aos materiais de construção

Na indústria moderna é utilizada uma variedade de materiais. Para serem bonitos,

baratos, práticos, leves, resistentes, duráveis, os produtos são feitos de materiais que

conseguem atender, não só às exigências de mercado, mas também às exigências

técnicas de adequação ao uso e ao processo de fabricação.

Não basta apenas conhecer a tecnologia de como fabricar um determinado

produto, é necessário saber bem como cada material se comporta em relação ao

processo de fabricação e em relação ao modo como a peça é usada, para não correr orisco de usar um material inadequado.

Classificação dos metais

A escolha do material necessário para fabricação depende do tipo de produto que

se quer e do uso que se vai fazer dele.

Os materiais estão agrupados em duas famílias. Como são apresentados a seguir:MATERIAIS METÁLICOS MATERIAIS N O-METÁLICOS

FERROSOS NÃO-FERROSOS NATURAIS SINTÉTICOS

Aço Alumínio Madeira Vidro

Ferro fundido Cobre Asbesto Cerâmica

Zinco Couro Plástico

Magnésio Borracha

Chumbo

Estanho

Titânio

Materiais metálicosOs materiais metálicos apresentam plasticidade, isto é, podem ser deformados sem

se quebrarem e conduzem bem o calor e a eletricidade. Aliás, a condutividade tanto

térmica quanto elétrica dos metais está estreitamente ligada à mobilidade dos elétrons e

dos átomos de sua estrutura.

Materiais não- metálicos

Os não-metálicos podem apresentar diferentes tipos de ligação atômica. A união

atômica existente nessas moléculas é feita por covalência. Pelo fato de esses compostos




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possuírem moléculas muito grandes, são chamados de materiais macromoleculares. Na

maioria dos casos, são maus condutores de calor e eletricidade.

Propriedades dos materiais

Cada material possui características próprias: Dureza, fragilidade, resistência,

impermeabilidade, elasticidade, condução de calor, condução térmica, opacidade, etc.

Todas essas capacidades próprias de cada material e mais algumas são o que chamamos

de propriedades. As propriedades dos materiais classificam-se em grupos, de acordo com

o efeito que elas produzem. Assim, temos: Propriedades físicas e Propriedades

químicas.

Propriedades Físicas

Esse grupo de propriedades determina o comportamento do material em todas as

circunstâncias do processo de fabricação e de utilização. Nele, você tem as propriedades

mecânicas, as propriedades térmica, as propriedades elétricas, as propriedades

ópticas e as propriedades magnéticas.

Propriedades Mecânicas - Aparecem quando o material está sujeito a esforços de

natureza mecânica. Isso quer dizer que essas propriedades determinam a maior ou a

menor capacidade que o material tem para transmitir ou resistir aos esforços que lhe são

aplicados. Essa capacidade é necessária não só durante o processo de fabricação, mas

também durante sua utilização. Dentre as propriedades desse grupo, a mais importante é

a resistência mecânica, que permite a capacidade de resistir à ação de determinados

tipos de esforços como: tração, compressão, flexão, torção e cizalhamento. Ela está

ligada às forças internas de atração existentes entre as partículas que compõem o

material.

A elasticidade é a capacidade que o material deve ter de se deformar quando

submetido a um esforço e de voltar à forma original quando o esforço termina.

Um material pode também ter plasticidade. Isso quer dizer que, quando submetido

a um esforço, ele é capaz de se deformar e manter essa forma quando o esforço

desaparece. A plasticidade pode se apresentar no material como maleabilidade e como

ductilidade.




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A dureza é a resistência do material à penetração, à deformação plástica

permanente e ao desgaste. Em geral os materiais duros são também frágeis. Por falar

nisso, a fragilidade é também uma propriedade mecânica, na qual o material apresentabaixa resistência aos choques.

Se você colocar dois cubos maciços do mesmo tamanho, sendo um de chumbo e o

outro de plástico, em uma balança de dois pratos, certamente o prato com o cubo de

chumbo descerá muito mais do que o prato com o cubo de plástico. Isso acontece porque

o chumbo é mais denso que o plástico. Em outras palavras, cabe mais matéria dentro do

mesmo espaço. Essa propriedade se chama densidade.

Propriedades Térmicas - determinam o comportamento dos materiais quando são

submetidos a variações de temperatura. Isso acontece tanto no processamento do

material quanto na sua utilização.

Ponto de fusão se refere à temperatura em que o material passa do estado sólido

para o estado líquido. Dentre os materiais metálicos, o ponto de fusão é uma propriedade

muito importante para determinar sua utilização.

Ponto de ebulição se refere à temperatura em que o material passa do estado

líquido para o estado gasoso.

Capacidade térmica é a quantidade de energia necessária para aumentar em um

grau a temperatura de um mol de um material. Esta propriedade representa a capacidade

do material de absorver calor do meio circundante.

Dilatação térmica é a propriedade que faz com que os materiais em geral

aumentem de tamanho quando a temperatura sobe. A maioria dos materiais sólidos se

expande com o aumento da temperatura e se contrai com a sua diminuição.

Condutividade térmica é a capacidade determinados materiais têm de conduzir

calor.

Propriedades Elétricas – está propriedade relacionada á capacidade de um material

conduzir ou não energia.

Condutividade elétrica é a propriedade relacionada ao movimento de cargas

elétricas (elétrons ou íons) de uma posição para outra.




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A resistividade, por sua vez, é a resistência que o material oferece à passagem da

corrente elétrica.

Propriedades Ópticas - está relacionada à capacidade de um material refletir ou

absorver feixes de luz.

Quanto mais denso for o material, tanto mais efetiva é a absorção; quanto mais

polida for à superfície, tanto maior a refletividade.

Propriedades Magnéticas - A maioria dos elementos e materiais não exibe propriedades

magnéticas.

A radiação eletromagnética pode ser considerada como um fenômeno ondulatório

c onstituída por pacotes de energia (mecânica quântica) chamados fótons .

Propriedades químicas

As propriedades químicas são as que se manifestam quando o material entra em

contato com outros materiais ou com o ambiente. Elas se apresentam sob a forma de

presença ou ausência de resistência à corrosão, aos ácidos e às soluções salinas.

2. Materiais metálicos ferrosos

Introdução

De todos os materiais à disposição da indústria, certamente o ferro fundido e o aço

são os mais utilizados.

O metal, quando em estado sólido, é um material com estrutura na forma de cristais,

compostos por elementos químicos eletropositivos e que tem como propriedades a dureza, aresistência mecânica, a plasticidade e a condutividade térmica e elétrica. Para que ele seja

considerado ferroso, é preciso que ele se constitua de uma liga de ferro com carbono e

outros elementos como o silício, o manganês, o fósforo e o enxofre. Quando a quantidade

de carbono presente no metal ferroso fica entre 2,0 e 4,5%, temos o ferro fundido. Se a

quantidade de carbono for menor do que 2%, temos o aço.

Quando o mineral contém uma quantidade de metal e de impurezas que compensam

a exploração econômica, ele recebe o nome de minério. O lugar onde esses minériosaparecem em maior quantidade é chamado de jazida.




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O minério de ferro, além dos elementos citados, contém ainda cal, sílica, alumina,

enxofre, manganês e magnésio, em quantidades bem pequenas. Para o processo de

transformação, alguns deles são considerados impurezas.As ligas metálicas são materiais metálicos compostos de dois ou mais elementos

sendo pelo menos um desses elementos um metal.

Obtenção de materiais metálicos

Os metais são normalmente encontrados na natureza na forma de compostos, sendo

rara a ocorrência dos mesmos na forma metálica. A obtenção de metais a partir de minérios

encontrados na natureza envolve vários processos e tecnologias.

Os principais minérios do ferro são a hematita, a magnetita, a limonita e a siderita.

Nesses minérios, aparece como ganga o quartzito e menos freqüentemente o calcáreo,

dolomita e as argilas. Impurezas tais como o fósforo, arsênio, etc. também são encontrados.

A fabricação do aço através da gusa líquida

O aço, anteriormente chamado de “aço de cementação”, era uma liga de ferro e

carbono obtida aquecendo-se o ferro em contato com um material carbonáceo durante um

longo tempo.

O produto que sai do alto-forno é o ferro-gusa, uma matéria-prima com grandes

quantidades de carbono e impurezas normais, como o silício, o manganês, o fósforo e o

enxofre. Por causa disso, o gusa é duro e quebradiço. Para transformar o gusa em aço, é

necessário que ele passe por um processo de oxidação - combinação do ferro e das

impurezas com o oxigênio - até que a concentração de carbono e das impurezas se reduza

a valores desejados- Injetar ar sob pressão, a fim de que ele atravessasse o gusa. Esse

processo permite a produção de aço em grandes quantidades.

Os fornos que usam esse princípio, ou seja, a injeção de ar ou oxigênio diretamente

no gusa líquido, são chamados “conversores” e são de vários tipos.

Dos conversores, saem aços usados na fabricação de chapas, tubos soldados, perfis

laminados e arames.

A fabricação do aço a partir da sucata de aço

É nos fornos elétricos que se transforma sucata em aço. Para esse processo,transforma-se energia elétrica em energia térmica, por meio da qual ocorre a fusão do




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gusa e da sucata sob condições controladas de temperatura e de oxidação do metal

líquido. É um processo que permite também a adição de elementos de liga que melhoram

as propriedades do aço e lhe dão características excepcionais. Por causa disso, esse é omelhor processo para a produção de aços de qualidade.

Os fornos elétricos são basicamente de dois tipos: a arco elétrico e de indução.

Melhorando as propriedades do aço

O aço mais comum que existe é o aço-carbono, uma liga de ferro com pequenas

quantidades de carbono (máximo 2%) e elementos residuais, ou seja, elementos que

ficam no material metálico após o processo de fabricação.

Dentro do aço, o carbono, juntando-se com o ferro, formam um composto chamado

carboneto de ferro, uma substância muito dura. Isso dá dureza ao aço, aumentando sua

resistência mecânica. Por outro lado, diminui sua ductilidade, sua resistência ao choque e

à soldabilidade, torna-o difícil de trabalhar por conformação mecânica.

As impurezas como o manganês, o silício, o fósforo, o enxofre e o alumínio fazem

parte das matérias-primas usadas no processo de produção do aço. Elas podem estar

presentes no minério ou podem ser adicionadas para provocar alguma reação química

desejável, como a desoxidação.

É impossível produzir o aço sem essas impurezas. E elas, de certa forma, têm

influência sobre as propriedades desse material. Quando adicionadas ao aço, são

consideradas elementos de liga, conferindo propriedades especiais a ele.

O manganês é a impureza encontrada em maior quantidade no aço. Ele é

adicionado para auxiliar na desoxidação do metal líquido e para neutralizar o efeito nocivo

do enxofre. Em combinação com o enxofre, forma o sulfeto de manganês. Isso aumenta a

forjabilidade do aço, a temperabilidade, a resistência ao choque e o limite elástico.

Em quantidades maiores, ele se combina com parte do carbono e forma o carboneto de

manganês, que é muito duro. Isso diminui a ductilidade do aço.

O alumínio é adicionado ao metal líquido para auxiliar na desoxidação. Ele é

usado para diminuir ou eliminar o desprendimento de gases que agitam o aço quando ele

está se solidificando.

O fósforo é um elemento cuja quantidade presente no aço deve ser controlada,

principalmente, nos aços duros, com alto teor de carbono. Quando ultrapassa certoslimites, ele faz o aço ficar mais duro ainda e, por isso, mais frágil, podendo quebrar




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facilmente quando usado em temperatura ambiente. Um teor de fósforo em torno de

0,04% faz o aço se romper, caso seja deformado a quente. Em aços de baixo teor de

carbono, seu efeito nocivo é menor, pois o fósforo auxilia no aumento da dureza, etambém aumenta a resistência à tração, à corrosão e à usinabilidade.

O enxofre é uma impureza muito difícil de ser eliminada. No aço, ele pode se

combinar com o ferro e formar o sulfeto ferroso, que faz o aço se romper com facilidade

ao ser laminado, forjado ou vergado em temperaturas acima de 1.000ºC. Assim, o teor

máximo de enxofre permitido é de 0,05%.

O silício é acrescentado ao metal líquido, para auxiliar na desoxidação e impedir a

formação de bolhas nos lingotes. Ele está presente no aço em teores de até 0,6% e não

tem grande influência sobre suas propriedades.

Melhorando a resistência mecânica

São três as possibilidades para melhorar a resistência mecânica de qualquer metal:

primeira, aplicar processos de fabricação por conformação mecânica, como prensagem e

laminação; segunda, tratar o metal termicamente, submetendo-o ao aquecimento e ao

resfriamento sob condições controladas; por último, acrescentar elementos de liga. Tudo

isso vai mexer com a estrutura do metal-base, de acordo com suas propriedades

específicas.

Os elementos de liga, em geral, alteram a velocidade das transformações que

ocorrem dentro da estrutura do aço. Quando ele está esfriando e passando do estado

líquido para o estado sólido, alterações das microestruturas modificam a capacidade do

material de passar por um tratamento térmico chamado Têmpera. Esse tratamento, por

sua vez, define a maior resistência e tenacidade do aço.

O ferro fundido

É uma liga ternária, composta de três elementos: ferro, carbono e silício. Existe

ainda o ferro fundido ligado, no qual outros elementos de liga são acrescentados para dar

alguma propriedade especial à liga básica.

Esse material é fundido à temperatura bem mais baixa que o aço e apresenta

características que o tornam um material único, indicado para aplicações bem específicas.




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Tipos de Ferro fundido

Dependendo da quantidade de cada elemento e da maneira como o material é

resfriado ou tratado termicamente, o ferro fundido será cinzento, branco, maleável oumodular.

Ferro fundido Cinzento - Apresenta-se sob a forma de grafita, em flocos ou lâminas, que

dá a cor acinzentada ao material. Como o silício favorece a decomposição da cementita

em ferro e grafita, esse tipo de liga ferrosa apresenta um teor maior de silício (até 2,8%).

Ferro Fundido Branco - É formado no processo de solidificação, quando não ocorre a

formação da grafita e todo o carbono fica na forma de carboneto de ferro (ou cementita).

Ferro Fundido Maleável - É um material que reúne as vantagens do aço e as do ferro

fundido cinzento. Apresenta, ao mesmo tempo, alta resistência mecânica e alta fluidez no

estado líquido, o que permite a produção de peças complexas e finas. É produzido a partir

de um ferro fundido branco submetido a um tratamento térmico por várias horas, o que

torna as peças fabricadas com esse material mais resistentes ao choque e às

deformações.

Ferro Fundido Modular - A estrutura apresenta partículas arredondadas de grafita. Isso é

obtido com a adição de elementos, como o magnésio, na massa metálica ainda líquida.

Com o auxílio de tratamentos térmicos adequados, esse material pode apresentar

propriedades mecânicas como a ductilidade, a tenacidade, a usinabilidade e as resistências

mecânicas à corrosão, melhores do que as de alguns aços-carbono.

Obtendo o ferro fundido

Os ferros fundidos são ligas de ferro e carbono com teores elevados de silício e

também são fabricados a partir do ferro-gusa. O elemento carbono está presente com

teores entre 2,0 e 4,5%. Se o ferro fundido tiver muito carbono, ele fica mais duro do que

o aço. Além disso, por causa do silício, forma-se grafite em sua estrutura, tornando-o mais

frágil, impossível forjá-lo, estirá-lo, laminá-lo ou vergá-lo em qualquer temperatura.

3. Materiais metálicos não-ferrosos

Materiais muito usados devido a suas características e suas propriedades de

grande aplicação na indústria atual.




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O alumínio

O alumínio é um metal retirado de um minério chamado bauxita, que existe em

grande quantidade na natureza (cerca de 8% da crosta terrestre). Para retirar o metal dominério é necessário um processo para separar o alumínio da alumina, um composto de

alumínio e oxigênio, que é um produto da bauxita.

É um metal com características excepcionais: é leve, resistente à corrosão, bom

condutor de calor e eletricidade. Reflete a luz, possui coloração agradável e tem um baixo

ponto de fusão: 658ºC.

Processo de obtenção do alumínio

O alumínio é encontrado na natureza na forma de óxidos, sulfatos, fluoretos e

silicatos. Seu minério foi formado pela decomposição de rochas alcalinas, causada pela

chuva que se infiltrou nessas rochas durante milhões de anos. Como resultado disso, as

rochas se transformaram em uma argila composta principalmente de óxido de alumínio

hidratado (alumina) misturado com óxido de ferro, sílica, titânio e outras impurezas.

O processo de obtenção do alumínio tem duas etapas:

• Obtenção do minério;

• Obtenção da alumina;

Vantagens da utilização do alumínio

• É moldável, permite todo tipo de processo de fabricação;

• Permite produção de peças através de processos de fundição;

• Pode ser unido por todos os processos usuais: soldagem, rebitagem, colagem e

brasagem;

• Sua superfície aceita os mais variados tipos de tratamento, assim, pode ser

anodizado, envernizado e esmaltado.

Melhorando as propriedades do alumínio

Existem várias maneiras para se melhorar as propriedades de um metal. Podem-

se acrescentar elementos químicos e se obter uma liga. Por meio de processos

mecânicos, como laminação ou prensagem, pode-se, por exemplo, torná-lo mais

resistente. Também é possível obter esse tipo de resultado com um processo de

tratamento térmico.

As ligas de alumínio




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Para melhorar ou modificar as propriedades do alumínio, adicionam-se a ele um ou

mais de um elemento químico. Esse processo tem como resultado a formação de uma

liga. As ligas são formadas principalmente com a adição de cobre (Cu), magnésio (Mg),manganês (Mn), silício (Si), zinco (Zn) ao alumínio (Al).

Se fabricarmos uma liga de alumínio (Al) com cobre (Cu) e submetermos essa liga

a processos especiais de tratamento térmico, esse material terá uma resistência à tração

equivalente e até maior que a de alguns aços de baixo teor de carbono. Além disso, ela

apresenta uma ótima usinabilidade.

O manganês aumenta em até 20% a resistência mecânica do alumínio puro. Essa

liga aceita acabamentos de superfície, é resistente à corrosão e possui elevada

condutividade elétrica, embora sua resistência mecânica seja limitada.

A liga de alumínio/silício (Si) apresenta baixo ponto de fusão e boa resistência à

corrosão. Quando o teor de silício é elevado (em torno de 12%), a liga se torna adequada

para produzir peças fundidas. Ela também é indicada como material de enchimento em

processos de soldagem e brasagem.

O cobre

O cobre é encontrado na natureza nas formas de sulfetos, óxidos, hidrocarbonatos,

cobre nativo (raro atualmente). O minério do ferro é a calcopirita que normalmente

apresenta impurezas como cal, sílica, alumina e outros.

Propriedades do cobre e algumas aplicações

O cobre é um metal não-ferroso e não magnético que se funde a 1.080ºC e, depois

da prata, é o melhor condutor de eletricidade e calor. É um metal dúctil e maleável que

pode ser laminado a frio ou a quente. Ao ser laminado a frio, estirado ou estampado, ele

adquire um endurecimento superficial que aumenta sua resistência, porém diminui sua

maleabilidade. Isso o torna mais frágil, o que é corrigido com o tratamento térmico.

Em contato com o ar seco e em temperatura ambiente, o cobre não se oxida. Em

contato com o ar úmido, no entanto, ele se recobre de uma camada esverdeada

popularmente conhecida por azinhavre, ou “zinabre” (carbonato básico de cobre).

Obtenção do cobre

O cobre, na forma livre, é encontrado somente em pequenas quantidades na

natureza. A maior parte está escondida sob a forma de combinação com outros minerais.Os minérios do cobre são a calcopirita e a calcopirita.




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Ligas de cobre

As ligas de cobre são classificadas em dois grandes grupos: ligas dúcteis ou para

conformação, e ligas para fundição.Bronze é uma liga de cobre e estanho que apresenta elevada dureza e boa

resistência mecânica à corrosão, além de ser um bom condutor de eletricidade. Pode ser

conformado por dobramento, recalcamento, prensagem e forjamento em matrizes, sendo

facilmente unido por meio de solda forte, de solda de prata e de solda por fusão.

Latão é a liga de cobre (Cu) e zinco (Zn). Sua temperatura de fusão varia de 800ºC

a 1.070ºC, dependendo do teor de zinco que ele apresenta. Em geral, quanto mais zinco

o latão contiver, mais baixa será sua temperatura de fusão. O latão varia de cor conforme

a porcentagem do cobre presente na liga. O latão ao chumbo contém 1 a 3% de chumbo,

apresenta ótima usinabilidade e é usado para fabricar peças por estampagem a quente

que necessitam de posterior usinagem. O latão ao estanho tem até 2% de estanho e é

altamente resistente à corrosão em atmosferas marinhas. O latão ao níquel é usado no

lugar do bronze para fabricar molas e casquilhos de mancais.

Ligas de cobre e níquel têm boa ductibilidade, boas resistências mecânicas à

oxidação e boas condutividades térmicas. São facilmente conformáveis, podendo ser

transformadas em chapas, tiras, fios, tubos e barras. Elas podem ser unidas pela maioria

dos métodos de solda forte e por solda de estanho.

As ligas com teores de níquel na faixa de 35 a 57% recebem o nome de

constantan e são usadas para a fabricação de resistores e termopares.

Metais de propriedades especiais

Do ponto de vista estrutural e econômico, nenhum metal se compara ao aço, ao

aço-liga ou ao ferro fundido. Porém, muitas vezes, o tipo de trabalho a ser realizado ou o

produto a ser fabricado exigem propriedades que os metais ferrosos não possuem, ou

precisam ser melhoradas. São propriedades como: resistência à corrosão, a baixa

densidade, a condutibilidade elétrica ou térmica, a resistência mecânica, a ductilidade e a

facilidade de ser fundido.

Níquel e suas ligas

O níquel é um metal bastante versátil, capaz de formar ligas com inúmeros metais,

inclusive o aço.




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Para a composição de ligas, o níquel pode receber adição de cobre, silício ou

molibdênio. Pode também formar ligas com cromo e ferro e cromo e molibdênio, ou ainda,

com cromo, com ferro e com molibdênio e cobre. Apresenta resistência à corrosão e aocalor. (Verificar a idéia desse parágrafo. Está clara?)

O níquel puro e suas ligas podem ser endurecidos por meio de trabalho a frio

(encruamento). Elas, as ligas, também podem ser endurecidas pela formação de solução

sólida ou por tratamento térmico de solubilização e precipitação.

Magnésio e suas ligas

É metal leve, pois tem 1/5 da densidade do ferro. Funde-se a 651ºC e oxida-se com

facilidade. Suas formas mais comuns são a Magnesita e adolomita.

As ligas de magnésio podem ser fundidas ou conformadas por laminação,

forjamento ou extrusão. Estas ligas têm como característica baixa densidade, alta

resistência e dureza em baixas e altas temperaturas e, elevada resistência à corrosão em

temperatura ambiente. As propriedades mecânicas de algumas delas podem ser

melhoradas por tratamento térmico.

O chumbo

O chumbo é um metal de cor acinzentada, pouco tenaz, porém dúctil e maleável. É

bom condutor de eletricidade, embora não seja magnético, e mau condutor de calor. É

facilmente laminado, pois é o mais mole dos metais pesados. Pode ser endurecido em

liga com enxofre (S) ou antimônio (Sb). É resistente à água do mar e aos ácidos, mas é

fortemente atacado por substâncias básicas. Oxida-se com facilidade em contato com o

ar. Outras propriedades que permitem grande variedade de aplicações são: alta

densidade, flexibilidade, alto coeficiente de expansão térmica, boa resistência à corrosão,

condutibilidade elétrica, facilidade em se fundir e formar ligas com outros elementos.

O principal minério do qual o chumbo é extraído é a galena (PbS). Em geral, esse

minério possui também prata. O processo de obtenção do chumbo tem várias etapas, mas

as principais são: concentração por flotação, formação do aglomerado, redução dos

óxidos, desargentação, ou seja, retirada da prata, destilação a vácuo e refino.

Ao chumbo pode se acrescentar os seguintes elementos de liga: cobre (Cu), prata

(Ag) e antimônio (Sb).




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Titânio e suas ligas

O Titânio é encontrado na forma de óxido, principalmente. Seus minérios mais

importantes são o rutilo e ilmetita que são encontrados na areia de praia e nos fundos devales de determinados rios, porém seu custo de obtenção é muito alto. Metal com alta

resistência mecânica, alta resistência à corrosão e tem por volta de 55% da densidade do

aço. Em contato com o ar, forma-se em sua superfície um óxido impermeável e protetor

muito importante se ele estiver em um meio corrosivo. Disso decorre sua propriedade

mais importante: a resistência à corrosão da água do mar e outras soluções de cloretos,

aos hipocloritos e ao cloro úmido e a resistência ao ácido nítrico. Os elementos que são

adicionados às ligas resistentes à corrosão são: paládio (Pd), molibdênio (Mo), alumínio

(Al), níquel (Ni), manganês (Mn), vanádio (V) e estanho (Sn).

Ligas de titânio com alumínio e estanho e alumínio e vanádio são usadas em

aplicações muito especiais, pois apresentam resistência específica, ou seja, relação de

resistência mecânica/peso muito elevada em temperaturas abaixo de zero (entre -196 e -

269ºC).

Metais não-ferrosos para proteção de superfície

Sempre que falamos em metais, uma das propriedades que mais nos interessa é a

resistência à corrosão. A única maneira de evitar a corrosão é tratar a superfície dos

metais que não são resistentes a ela. Pode-se fazer isso de diversos modos: pintando,

fosfatizando, esmaltando, anodizando, dando banhos de cobre, zinco e estanho. Mas, há

dois metais não-ferrosos que são usados para a proteção de superfícies metálicas contra

a corrosão, são eles: o zinco e o estanho.

O zinco é produzido principalmente a partir do minério chamado blenda (ZnS). Ele

é condutor de eletricidade, mas é um metal não-magnético. O ar seco não o ataca. O ar

úmido, porém, causa a formação de uma película de óxido que protege o material. É

empregado como pigmento em tintas, como elemento de liga com o cobre, na produção

do latão e, sobretudo, para proteger outros metais, principalmente o aço, por meio da

galvanização.

Os elementos de liga que são adicionados ao zinco são o alumínio, o cobre e o

magnésio. Essas ligas são conhecidas, comercialmente, como “zamac”. Podem ser

revestidas por eletrodeposição (cobreação, niquelação e cromação), por pintura, ou porverniz. Permitem também a fundição por gravidade em moldes permanentes e são de fácil




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usinagem. Elas possuem elevada resistência à corrosão por agentes atmosféricos, desde

que a umidade não seja muito elevada; resistem também a hidrocarbonetos (gasolina e

óleos) e ao álcool.O estanho é extraído da cassiterita. É resistente à corrosão, bom condutor de

eletricidade, porém não-magnético.

As ligas estanho-zinco e estanho-níquel, usadas na estanhagem de peças para

motocicletas e automóveis, ferramentas, partes de instrumentos científicos de precisão,

protegem as peças contra a corrosão.

O estanho puro e ligado com antimônio e cobre é matéria-prima para a produção

de material de solda. A liga estanho-antimônio-cobre também é usada na produção de

mancais e ligas de fusíveis.

4. Materiais não metálicos naturais

Borracha bruta

A borracha é um material de origem vegetal, obtida do látex que é uma emulsão

natural retirada por meio de um corte oblíquo feito na casca de uma árvore (como a

Hevea brasiliensis). O látex é recolhido em um recipiente preso no tronco logo abaixo do

corte.

A borracha, na verdade um hidrocarboneto, é um produto da polimerização do

isopreno. Ela é elástica, resistente à abrasão, à eletricidade e à água, porém altera-se em

presença de luz e calor, além de não ter resistência a muitos óleos e solventes. A

vulcanização, que é um tratamento por enxofre (2 a 4%) a quente (110ºC), realizado sob

pressão ou em estufas, torna-a mais elástica e praticamente insolúvel. Não existem artigos

feitos de borracha pura, ela é misturada com a borracha sintética para a fabricação dos

mais diversos produtos.

Borracha sintética

Também chamada de elastômero sintético, tem as mesmas propriedades das

borrachas naturais, ou seja, elasticidade, possibilidade de vulcanização, solubilidade em

solventes, resistência à água, à eletricidade e à abrasão. Por outro lado, apresentam

melhor desempenho quanto à durabilidade e à resistência a óleos, ao calor e à luz.

Madeira




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A adaptabilidade da madeira em ser conformada, sua disponibildade e suas

propriedades em geral, tornam-na um excelente material para aplicações extruturais. Sua

polpa é largamente utilizada na fabricação de papel e de nylon. Existem numerosos tiposde madeira, as quais são classificados em dois grupos principais: madeira dura(carvalho,

cicômero, nogueira, freixo, alâmo, choupo, etc.) e madeira mole (pinho, cedro, abeto,

espruce, etc.). O primeiro passo na manufatura de tábuas é o torramento. As arvores são

cortadas usualmente no inverno, quando existe um mínimo de seiva vital circulante .

5. Materiais não metálicos sintético

PlásticoPlásticos são materiais que contêm substâncias orgânicas e que, apesar

de serem utilizados no estado sólido e rígido, podem ser moldados em algum

estágio de sua fabricação, enquanto estejam no estado de fusão. O material

plástico pode ser moldado nas mais diversas formas, devido a sua excelente

fluidez no estado pastoso ou líquido. A conformação de peças de plástico pode

ser levada a efeito pela aplicação de calor (fundição) ou de pressão

(moldagem), ou ainda, por calor e pressão simultaneamente.Quando nos referimos ao plástico, estamos falando de um grupo de materiais

sintéticos que, no processamento, é aquecido e que, na temperatura em que está

“plástico”, amolece sem se tornar líquido, podendo ser moldado. O nome mais adequado

para esse material seria “plastômero”, ou seja, polímero plástico.

Quimicamente, os plásticos são polímeros formados por várias cadeias de

macromoléculas de alto peso molecular. Os polímeros são fabricados a partir de

compostos químicos simples, chamados monômeros.Os principais elementos químicos que entram na composição do monômero e do

polímero são o carbono e o hidrogênio. Outros elementos como o oxigênio, o nitrogênio

ou o cloro também podem fazer parte dessa molécula em alguns tipos de plásticos.

Como exemplos de monômeros, podemos citar o fenol, o cloreto de vinila, o

propeno, o etileno etc. Por meio de aquecimento de compostos como esses, com ou sem

a presença de um catalisador, ocorre à polimerização e obtém-se o plástico.

Catalisar é aumentar a velocidade de uma reação química pela presença eatuação de uma substância que não se altera no processo.




18

Para a fabricação das peças, o material plástico é fornecido na forma de grãos

grossos, lisos e sem rebarbas, medindo entre 2 e 3 mm, para facilitar o deslizamento nas

máquinas injetoras. Pode também ser apresentado semi-transformado, em forma debarras, placas ou chapas finas. A matéria prima dos plásticos inclui carvão, calcáreo, sal,

derivados de petróleo, ar, água, enxofre e celulose (obtida do algodão ou da madeira)

Os plásticos podem se dividir basicamente em: Termo-plástico ou Termo-fixo

Termoplástico

Os termoplásticos tornam-se plásticos pela ação do calor e se solidificam com o

resfriamento, retendo a forma na qual foram moldados. Se forem aquecidos novamente,

voltam a se tornar plásticos e podem ser moldado em novas formas quantas vezes se

desejar. Em outras palavras, sua moldabilidade é de caráter reversível. São exemplos de

termoplásticos o polietileno, o poliestireno, o policloreto de vinila (PVC) e o náilon.

Termofixo

Os termos-fixos são aqueles que se tornam plásticos, ou seja, amolecem, por meio

de calor, sofrem transformação química em sua estrutura e, ao endurecerem, adquirem a

forma do molde na qual foram moldados, não podendo mais ser amolecidos. Se forem

reaquecidos nas temperaturas de processamento, eles não readquirirão a plasticidade.

São exemplos de plásticos termos-fixos o fenol formaldeído (baquelite), o epóxi e o

silicone.

Propriedade dos materiais plásticos

O material plástico permite substituir materiais tradicionais com eficiência e

economia. Ele apresenta, entre outras características, baixo peso, alta resistência à

corrosão, baixa condutividade térmica e elétrica, facilidade de conformação, boa

resistência às soluções salinas e ácidas, boa aparência, baixo coeficiente de atrito.

Como a qualquer outro material, também é possível acrescentar ao plástico

aditivos capazes de melhorar suas características físico-químicas e sua aparência, de

facilitar seu processamento ou de conferir-lhe qualidades especiais.

Aditivos são substâncias acrescentadas a um plástico para conferir, eliminar,

diminuir ou aumentar determinada propriedade, ou conjunto de propriedades. Nesse




19

grupo, encontram-se os lubrificantes, os estabilizantes, os plastificantes, os retardadores

de chama, os agentes anti-estáticos, as cargas e os pigmentos.

Vidro

Existem diversos tipos de vidros. O tipo mais simples de vidro é a sílica, que se

obtém em terrenos arenosos. Na fabricação do vidro comercial, entram como ingredientes

básicos da sílica a soda (sob forma de carbonato, sulfato ou nitrato de sódio), para

abaixamento do ponto de fusão; e o calcáreo, que mantém baixo o ponto de fusão da

sílica obtida pela adição da soda e aumenta a resistência do vidro final.

A mistura constituída de areia, soda, calcáreo - muitas vezes também sucata de

vidro - é colocada num forno (tipo alto-forno) e aquecida; funde-se a uma temperatura de

1500º C, produzindo o vidro que poderá ser posteriormente conformado por laminação,

sopragem, prensagem ou moldagem.

Propriedades dos vidros

Segundo a sua composição, os vidros têm propriedades mecânicas, elétricas,

ópticas e químicas diferentes.

Os vidros se destacam por suas propriedades óticas. Devido seu índice de

refração, são utilizados na confecção de lentes para telescópios, micróscopios, lupas,

etc. Outra propriedade marcante é a excelente resistência à ação corrosiva de ácidos, o

que permite a sua utilização em equipamentos químicos de laboratórios.

Cerâmica

Materiais cerâmicos são materiais não-metálicos, inorgânicos, cuja estrutura, após

queima em altas temperaturas, apresenta-se inteira ou parcialmente cristalizada. Isso

quer dizer que, depois que o material é queimado no forno, os átomos da sua estrutura

ficam arrumados de forma simétrica e repetida, de tal modo que parecem pequenos

cristais, uns juntos dos outros.

Materiais cerâmicos são fabricados por procedimentos especiais (pré-formados e

curados em fornos) à base de produtos inorgânicos (caulim, feldspato, quartzo, esteatita,

etc.). os materiais são amassados de forma a dar-lhes plasticidade. As peças são

formadas à pressão e adquirem a forma final por torneamento. Em seguida são curadas




20

em fornos que podem chegar a 1800ºC. depois de curadas, as peças são pintadas com

um verniz vitrante.

Propriedades dos materiais cerâmicos

As propriedades dos materiais cerâmicos dependem da quantidade e do arranjo de

três fases: cristalina, vítrea e porosa.

A fase cristalina, que pode ser uma ou mais de uma, é o modo como os átomos,

moléculas e íons se organizam dentro de um material de maneira fixa, regular e repetitiva.

Ela é responsável pela estabilidade e pela densidade do material e está presente nos

minerais naturais.

A fase vítrea dá certas características e propriedades ao corpo cerâmico. Ela

funciona mais ou menos como o cimento na construção civil: age como ligante das fases

cristalinas sólidas, da mesma forma como o cimento une as pedras no concreto.

A fase porosa é o espaço vazio entre os grãos sólidos, ou dentro dos grãos

sólidos, que forma o material cerâmico. Essa fase pode ser aberta ou fechada.

Modulo II – Elementos de Máquinas

1. Elementos de fixação

A união de peças feita pelos elementos de fixação pode ser de dois tipos: móvel ou

permanente.

No tipo de união móvel, os elementos de fixação podem ser colocados ou retirados do

conjunto sem causar qualquer dano às peças que foram unidas.

No tipo de união permanente, os elementos de fixação, uma vez instalados, não

podem ser retirados sem que fiquem inutilizados.

Rebite

São importantes elementos de fixação permanentes de duas ou mais peças. São

compostos de um corpo em forma de eixo cilíndrico e de uma cabeça. A cabeça pode ter

vários formatos. São peças fabricadas em aço, alumínio, cobre ou latão.

Tipos de rebite e especificações - A fabricação de rebites é padronizada, ou seja, segue

normas técnicas que indicam medidas da cabeça, do corpo e do comprimento útil dosrebites. Para solicitar ou comprar rebites é necessário conhecer: de que material é feito, o



tipo de sua cabeça, o diâ

necessária.

Processo de rebitagem - Epancadas de martelo; o mecâ

Pinos e cavilhas

Os pinos e cavilhas tê

permitindo união mecânica e

conexão entre elas.

Pino

O pino une peças ar

movimentar por rotação. Os

Cavilha

A cavilha une peças

diretamente no furo aberto po

alargado.

Contra-pinos ou cupilhas

É usado em um furo n

para impedir a saída do pino

Pino cupilhado

Neste caso, a cupilha

utilizado como eixo curto par

etc.

Parafuso

Parafusos são elemen

pela forma da rosca, da cabe

Rosca

Rosca é um conjunto d

peças. As roscas podem serem relação ao eixo do parafu

Materiais e Equipame

etro do seu corpo, o seu comprim

xistem dois tipos de processo: o manunico, feito por meio de equipamento.

a finalidade de alinhar ou fixar os ele

que se juntam duas ou mais peças, es

iculadas. Nesse tipo de união, uma

inos são usados em junções resistentes

que não são articuladas entre si.

r broca, dispensando-se o acabamento

extremidade de um pino, eixo ou para

u da porca durante vibrações das peça

não entra no eixo, mas no próprio pino.

a uniões articuladas ou para suportar r

tos de fixação não permanente de peç

a, da haste e do tipo de acionamento.

e filetes que permitem movimento, uniã

internas ou externas. Dependendo da io, as roscas ainda podem ser direitas e

tos Industriais

21

nto útil e a sobra

al, feito à mão com

entos de máquinas,

tabelecendo, assim,

as peças pode se

a vibrações.

ua fixação é feita

e a precisão do furo

fuso com porca castelo,

fixadas.

O pino cupilhado é

odas, polias, cabos,

as e diferenciam-se

e desmontagem de

clinação dos filetesesquerdas.




22

Porca

Porca é uma peça de forma prismática ou cilíndrica com um furo roscado, no qual se

atarraxa um parafuso ou uma barra roscada.Arruela

A arruela é um disco metálico com um furo central. Tem a função de distribuir

igualmente a força de aperto entre porca, parafuso e as partes montadas. Também funciona

como elemento de trava.

Tipo de arruelasTIPO DE ARRUELA APLICAÇÃO

lisaPor não ter elemento de trava, é utilizada em órgãos de máquinas que sofrem

pequenas vibrações

de pressãoÉ utilizada na montagem de conjuntos mecânicos submetidos a grandes

esforços e grandes vibrações e/ou variações de temperatura.

Dentada Muito empregada em equipamentos sujeitos a grandes vibrações, mas com

pequenos esforços.

serrilhadaTem as mesmas funções da arruela dentada. Apenas suportam esforços um

pouco maiores. ondulada

A arruela ondulada não tem cantos vivos. É indicada, especialmente, para

superfícies pintadas, evitando danificação do acabamento.

de travamento com orelha Utiliza-se esta arruela dobrando-se a orelha sobre um canto vivo da peça. Em

seguida, dobra-se uma aba da orelha envolvendo um dos lados chanfrado do

conjunto porca/parafuso.

para perfilados

É muito utilizada em montagens que envolvem cantoneiras ou perfis em

ângulo.

Anel elástico

O anel elástico conhecido também como anel de retenção, de trava ou de

segurança é um elemento usado em eixos ou furos para evitar deslocamento axial de

peças ou componentes e para posicionar ou limitar o curso de uma peça ou conjunto

deslizante sobre o eixo.

Chaveta

É um elemento mecânico com forma prismática, cilíndrica ou semicircular que pode

ter faces paralelas ou inclinadas. A chaveta se interpõe numa cavidade de um eixo e de

uma peça e tem por finalidade ligar dois elementos mecânicos.

2. Elementos de apoio

Há vários tipos de elementos de apoio que estudaremos a seguir:



Buchas

As buchas são elemeneixos e guiar brocas e alarg

materiais plásticos.

Guias

A guia tem a função de

usa-se mais de uma guia e

denomina-se barramento. As

de rolamento.

Mancal

O mancal pode ser

Dependendo da solicitação d

rolamento.

Rolamento

São elementos de má

entre os quais são colocado

rolamentos de esfera se com

interno é fixado diretamen

escorregamento e limitam, ao

3. Elementos elásticos

MolasAs molas são muito u

deformação quando recebem

molas são usadas para amor

possível o retorno de um com

Tipos de mola


tos de máquinas cilíndricos ou cônicos.adores. Podem ser fabricadas de met

manter a direção de uma peça em movi

m máquinas. Um conjunto de guias

guias podem ser abertas ou fechadas,

efinido como suporte ou guia em qu

e esforços, os mancais podem ser de

uinas geralmente constituídos de dois

s elementos rolantes como esferas, rol

õem de anel externo fixado no mancal,

te ao eixo. São utilizados para r

máximo, as perdas de energia em cons

adas como componentes de fixação e

a ação de alguma força, mas voltam a

tecer choques, reduzir ou absorver vibr

ponente mecânico à sua posição primitiv

tos Industriais

23

Servem para apoiaral antifricção ou de

imento. Geralmente,

om perfis variados

de deslizamento ou

e se apóia o eixo.

deslizamento ou de

anéis concêntricos,

etes e agulhas. Os

nquanto que o anel

duzir o atrito de

quência do atrito.

lástica. Elas sofrem

estado normal. As

ações e para tornar

a.




24

As molas podem ser classificadas quanto à sua forma geométrica (heleicoidais ou

planas) ou segundo o modo como resistem aos esforços (de tração, de compressão ou

de torção).As molas podem ser feitas de: aço, latão, cobre, bronze, borracha, plastiprene, etc.

4. Elementos de transmissão

Com esses elementos, são montados sistemas de transmissão que transferem

potência e movimento a outro sistema.

Correia

São elementos de máquina que transmitem movimento de rotação entre eixos por

intermédio das polias. As correias podem ser contínuas ou com emendas.

Correntes

São elementos de transmissão, geralmente metálicos, constituídos de uma série de

anéis ou elos. Existem vários tipos de corrente e cada tipo tem uma aplicação específica.

EngrenagemTambém conhecidas como rodas dentadas, as engrenagens são elementos de

máquina usados na transmissão entre eixos. Existem vários tipos de engrenagem.

Rodas de atritos

São elementos de máquinas que transmitem movimento por atrito entre dois eixos

paralelos ou que se cruzam.

RoscaSão saliências (filetes) de perfil constante, em formas de hélices

(helicoidal), movimentam-se de modo uniforme, externa ou internamente,

ao redor de uma superfície cilíndrica ou cônica.

Cabo de aço

Elementos de máquinas feitos de arame trefilado a frio. O arame é

enrolado de modo a formar pernas que são enroladas em espirais em torno

de um elemento central, chamado núcleo ou alma.

Acoplamento



É um conjunto mecânic

elementos de máquina. É e

duas árvores ou eixos-árvore.Eixos e arvores

Elementos de máquina

que são montadas as engren

etc.

Os eixos e as árvores

máquina.

Polias

As polias são peças

rotação do eixo do motor

constituída de uma coroa ou

de roda mediante disco ou br

Os tipos de polia são

assenta. Elas podem ser plan

Came

Came é um elemento

especial. Normalmente, há u

uma excentricidade que prod

Cames geralmente se classifi

quadro.

5. Elementos de vedação

Elementos de vedação

fechado (tubulação, depósito

externos.

Os elementos de ved

junções móveis.

Junções fixas

As vedações nas jun

elementos intermediários. N


o que transmite movimento entre duas p

pregado na transmissão de movimen

Os acoplamentos podem ser fixos, elás

s que podem ter perfis lisos ou compos

agens, polias, rolamentos, volantes, m

podem ser fixos ou giratórios e sustent

cilíndricas, movimentadas pela

e pelas correias. Uma polia é

ace, na qual se enrola a correia. A face

ços.

eterminados pela forma da superfície

as ou trapezoidais.

de máquina cuja superfície tem um fo

m excêntrico, isto é, essa superfície

z movimento num segundo elemento d

icam nos seguintes tipos: de disco, de

são peças que impedem a saída de flu

etc.) e evitam que esse ambiente seja

ção classificam-se em dois grupos: de

ções fixas podem ser feitas de ma

esse tipo de vedação, são usadas

tos Industriais

25

eças, constituído de

to de rotação entre

icos e móveis.

tos, em

nípulos

m os elementos de

é ligada a um cubo

a qual a correia se

rmato

ossui

nominado seguidor.

tambor, frontal e de

ido de um ambiente

poluído por agentes

junções fixas e de

eira direta ou por

guarnições, peças




26

flexíveis colocadas entre duas superfícies rígidas, geralmente planas. As guarnições

impedem passagem ou vazamento de fluidos.

Junções móveisAs junções móveis podem ser vedadas de forma direta ou com elementos

intermediários.

As diretas são de alto custo, sensíveis às mudanças de temperatura e não

funcionam com fluidos de alta viscosidade devido à interferência no deslocamento das

peças; em compensação, apresentam pequenas perdas de energia por atrito.

A vedação com elementos intermediários ou guarnições pode ser dos seguintes

tipos: em câmara de estopa, de contato circular, de contato plano frontal, sem contato, ou

com movimentos alternados.

A vedação em câmara de estopa recebe essa denominação porque a vedação é

feita com estopas trançadas, conhecidas como gaxetas.

A vedação de contato circular é feita em junções móveis, usando-se guarnições

conhecidas como anéis de vedação.

Modulo III – Componentes para Automação1. Componentes dos Circuitos Elétricos

Os componentes elétricos utilizados nos circuitos são distribuídos em três categorias:

elementos de entrada de sinais elétricos - elementos de processamento de sinais -

elementos de saída de sinais elétricos.

Elementos de Entrada de Sinais

Os componentes de entrada de sinais elétricos são aqueles que emiteminformações ao circuito por meio de uma ação muscular, mecânica, elétrica, eletrônica ou

combinação entre elas. Entre os elementos de entrada de sinais podemos citar as

botoeiras, as chaves fim de curso, os sensores de proximidade, termostatos e os

pressóstatos, entre outros, todos destinados à emitir sinais para energização ou

desenergização do circuito ou parte dele.

Botoeiras




27

As botoeiras são chaves elétricas acionadas manualmente que apresentam,

geralmente, um contato aberto e outro fechado. De acordo com o tipo de sinal a ser

enviado ao comando elétrico, as botoeiras são caracterizadas como pulsadoras ou comtrava.

Chaves Fim de Curso

As chaves fim de curso, assim como as botoeiras, são

comutadores elétricos de entrada de sinais, só que acionados

mecanicamente. As chaves fim de curso são, geralmente,

posicionadas no decorrer do percurso de cabeçotes móveis de

máquinas e equipamentos industriais, bem como das hastes de

cilindros hidráulicos e ou pneumáticos.

O acionamento de uma chave fim de curso pode ser efetuado por meio de um

rolete mecânico ou de um rolete escamoteável, também conhecido como gatilho.

Sensores de Proximidade

Os sensores de proximidade, assim como as chaves fim de curso, são elementos

emissores de sinais elétricos, os quais são posicionados no decorrer do percurso de

cabeçotes móveis de máquinas e equipamentos industriais, bem como das hastes de

cilindros hidráulicos e/ou pneumáticos. O acionamento dos sensores, entretanto, não

depende de contato físico com as partes móveis dos equipamentos, basta apenas que

estas partes aproximem-se dos sensores a uma distância que varia de acordo com o tipo

de sensor utilizado.

Existem no mercado diversos tipos de sensores de proximidade. Os mais

empregados na automação de máquinas e equipamentos industriais são os sensores

capacitivos, indutivos, ópticos, magnéticos e ultra-sônicos, além dos sensores de pressão,

volume e temperatura, muito utilizados na indústria de processos.




28

Pressostatos

Os pressostatos, também conhecidos como sensores de

pressão, são chaves elétricas acionadas por um piloto hidráulico

ou pneumático

Elementos de Processamento de Sinais

Os componentes de processamento de sinais elétricos são aqueles que analisam

as informações emitidas ao circuito pelos elementos de entrada, combinando-as entre si

para que o comando elétrico apresente o comportamento final desejado diante dessas

informações.

Entre os elementos de processamento de sinais podemos citar os relés auxiliares,

os contatores de potência, os relés temporizadores e os contadores, entre outros, todos

destinados a combinar os sinais para energização ou desenergização dos elementos de

saída.Relés Auxiliares

Os relés auxiliares são chaves elétricas de quatro ou mais

contatos, acionadas por bobinas eletromagnéticas. Há no mercado

uma grande diversidade de tipos de relés auxiliares que,

basicamente, embora construtivamente sejam diferentes,

apresentam as mesmas características de funcionamento.

Contatores de Potência

Os contatores de potência apresentam as mesmas características construtivas e de

funcionamento dos relés auxiliares, sendo dimensionados para suportar correntes

elétricas mais elevadas, empregadas na energização de dispositivos elétricos que exigem

maiores potências de trabalho.

Relés Temporizadores




29

Os relés temporizadores, também conhecidos como relés de tempo, geralmente

possuem um contato comutador acionado por uma bobina eletromagnética com retardo

na energização ou na desenergização.

Contadores Predeterminadores

Os relés contadores registram a quantidade de pulsos elétricos a eles enviados

pelo circuito e emitem sinais ao comando quando a contagem desses pulsos for igual ao

valor neles programados. Sua aplicação em circuitos elétricos de comando é de grande

utilidade, não somente para contar e registrar o número de ciclos de movimentos

efetuados por uma máquina mas, principalmente, para controlar o número de peças a

serem produzidas, interrompendo ou encerrando a produção quando sua contagem atingir

o valor neles determinado.

Elementos de Saída de Sinais Luminosos e Sonoro

Os componentes de saída de sinais elétricos são aqueles que recebem as ordens

processadas e enviadas pelo comando elétrico e, a partir delas, realizam o trabalho final

esperado do circuito. Entre os muitos elementos de saída de sinais disponíveis nomercado, os que nos interessam mais diretamente são os indicadores luminosos e

sonoros, bem como os solenóides aplicados no acionamento eletromagnético de válvulas

hidráulicas e pneumáticas.

Os indicadores luminosos são lâmpadas incandescentes ou

LEDs, utilizadas na sinalização visual de eventos ocorridos ou

prestes a ocorrer. São empregados, geralmente, em locais de boa

visibilidade, que facilitem a visualização do sinalizador.

Os indicadores sonoros são campainhas, sirenes, cigarras ou




30

buzinas, empregados na sinalização acústica de eventos ocorridos ou prestes a ocorrer.

Ao contrário dos indicadores luminosos, os sonoros são utilizados, principalmente, em

locais de pouca visibilidade, onde um sinalizador luminoso seria pouco eficaz.

Solenóides

Os solenóides são bobinas eletromagnéticas que, quando

energizadas, geram um campo magnético capaz de atrair

elementos com características ferrosas, comportando-se como um

imã permanente.

2. Componentes dos Circuitos Hidráulico e Pneumático

Atuadores

Mecanismos cuja função é transformar energia de pressão de fluidos em energia

mecânica. A função desse mecanismo é aplicar ou fazer atuar energia mecânica sobre

uma máquina, levando-a a realizar um determinado trabalho. Aliás, o motor elétrico

também é um tipo de atuador.

A única diferença, como já observamos, é que ele emprega energia elétrica e não

energia de pressão de fluidos.

Os atuadores que utilizam fluido sob pressão podem ser classificados segundo dois

critérios diferentes:

1) Quanto ao tipo de fluido empregado, podem ser:

• Pneumáticos: quando utilizam ar comprimido;

• Hidráulicos: quando utilizam óleo sob pressão.

2) Quanto ao movimento que realizam, podem ser:

• Lineares: quando o movimento realizado é linear (ou de translação);

• Rotativos: quando o movimento realizado é giratório (ou de rotação).

Atuadores lineares

São constituídos de componentes que convertem aenergia fluídica em movimento linear

Os atuadores lineares são conhecidos como cilindros ou

pistões. Cilindros hidráulicos e pneumáticos têm construção bastante complexa, pois aspressões dos fluidos e os esforços mecânicos são grandes. Como esses cilindros




31

realizam operações repetitivas, deslocando-se ora num sentido ora em outro, devem ser

projetados e construídos de forma cuidadosa, para minimizar o desgaste de componentes

e evitar vazamento de fluidos, aumentando, assim, sua vida útil.Os cilindros compõem-se normalmente de um tubo cuja

superfície interna é polida, um pistão (ou êmbolo) fixado a uma

haste e duas tampas montadas nas extremidades do tubo. Em

cada uma das tampas há um orifício por onde o fluido sob

pressão entra no cilindro e faz com que o pistão seja

empurrado para um lado ou para outro dentro do tubo. Entre as várias peças (fixas ou

móveis) que compõem o conjunto, existem vedações de borracha ou outro material

sintético para evitar vazamentos de fluido e entrada de impurezas e sujeira no cilindro.

Essas vedações recebem nomes diferentes de acordo com seu formato, localização e

função no conjunto.

Os cilindros pneumáticos e hidráulicos encontram grande campo de aplicação em

máquinas industriais, automáticas ou não, e outros tipos de equipamentos, como os

utilizados em construção civil e transportes (guindastes, escavadeiras, caminhões

basculantes).

Atuadores rotativos

Os atuadores rotativos podem ser classificados em:

• Angulares: quando giram apenas num ângulo limitado, que pode em alguns

casos ser maior que 360°.

• Contínuos: quando têm possibilidade de realizar um número indeterminado

de rotações. Nesse caso, seriam semelhantes à roda d’água e ao cataventomencionados anteriormente. São os motores pneumáticos ou hidráulicos.

Os atuadores rotativos angulares são mais conhecidos como cilindros rotativos.

Os atuadores rotativos contínuos são mais conhecidos como motores pneumáticos

ou hidráulicos, conforme o fluido que os acione seja ar comprimido ou óleo. Um motor

hidráulico ou pneumático consta de um rotor ao qual é fixado um eixo. Ao longo da

periferia do rotor existem ranhuras radiais, onde deslizam




32

Componentes de Pneumática

Compressores

Para a produção de ar comprimido são necessários compressores. Essescomprimem o ar até a pressão de trabalho desejada. A maioria dos acionamentos e

comando pneumáticos funciona através de uma estação central de distribuição de ar

comprimido.

Tipos de Compressores

Os vários tipos de compressores estão relacionados diretamente com a pressão de

trabalho e a capacidade de volume de cada compressor exigidas para atender asnecessidades da industria. Três tipos de compressores serão abordados:

· Compressor de êmbolo com movimento linear

· Compressor de êmbolo rotativo

· Turbocompressor

Desses, estudaremos em maior profundidade o compressor de êmbolo com

movimento linear e o turbo-compressor.

A construção do compressor de êmbolo com movimento linear está baseada no

princípio da redução de volume. Isso significa que o ar da atmosfera é sugado

para um ambiente fechado (câmara de compressão) onde um pistão (êmbolo)

comprime o ar sob pressão.

A construção do turbocompressor baseia-se no princípio de fluxo. Isso significa

que o ar é sugado da atmosfera, através de um dos lados do turbocompressor, e

comprimido de outro, por aceleração de massa (turbina).

Cilindros Pneumáticos

O cilindro pneumático é um elemento de trabalho de máquina útil, já que permite a

aplicação do movimento linear exatamente onde é necessário, sem qualquer complicação

mecânica, por exemplo, em transmissões, eixos, ressaltos, etc. Através de cilindros

pneumáticos pode-se transformar a energia pneumática em movimentos retilíneos e,

através de motores pneumáticos, movimentos rotativos.

Motores Pneumáticos




33

O motor pneumático com campo angular ilimitado é um dos elementos

pneumáticos mais usados na indústria moderna. Seu campo de aplicação é dos mais

diversos. Com o motor pneumático, podem-se executar operações tais como: parafusar;roscar; lixar; polir; rebitar, etc.

Os motores pneumáticos estão classificados, segundo a construção, como:

• Motor de pistão

• Motor de palhetas

Válvulas

São elementos de comando para partida, parada e direção ou regulagem. Elascomandam também a pressão ou a vazão do fluido armazenado em um reservatório ou

movimentado por uma hidro-bomba. A denominação “válvula” é valida considerando-se

a linguagem internacional usadas para estes tipos de construção com: registros, válvulas

de esfera, válvulas de assento, válvulas de corrediça, etc.

Segundo suas funções as válvulas se subdividem em cinco grupos:

Válvulas direcionais - Válvulas de bloqueio - Válvulas de pressão - Válvulas de fluxo -

Válvulas de fechamento

Modulo IV– Lubrificação

Introdução a lubrificação

É impossível eliminar o atrito. O que se pode fazer é reduzi-lo ao máximo. E isso é

feito com o auxílio dos lubrificantes. Lubrificantes são substâncias colocadas

uniformemente entre duas superfícies, a fim de diminuir a resistência ao movimento.

Para ser um lubrificante, a substância tem que ser capaz de manter separadas as

duas superfícies durante o movimento, ser estável diante de mudanças de temperatura,

não atacar as superfícies metálicas e manter limpas as superfícies lubrificadas.

As substâncias apresentam essas qualidades: os óleos (líquidos), as graxas

(pastosos), a cera de abelha, a grafita e a parafina (sólidos). As qualidades estão

estreitamente ligadas às características físicas dessas substâncias.

De todas as características físicas dos lubrificantes, a viscosidade é a que

apresenta o maior interesse, pois representa o grau de atrito produzido quando o óleo

escorre. Em outras palavras, viscosidade é a resistência de um fluido ao escoamento.




34

A consistência de graxa é a característica que corresponde à viscosidade do óleo

lubrificante. Ela traduz a resistência de uma graxa à deformação plástica.

O ponto de fulgor é a temperatura na qual o vapor desprendido pelo óleo aquecidose inflama momentaneamente em contato com uma chama.

O ponto de combustão é a temperatura na qual o vapor do óleo, uma vez

inflamado, continua a queimar por mais cinco segundos, no mínimo.

O ponto de fluidez é a temperatura mínima na qual o óleo ainda flui. É uma

característica muito importante para se determinar o lubrificante adequado para ser usado

em locais muito frios.

O ponto de gota de graxa é a temperatura na qual uma graxa passa do estado

sólido ou semi-sólido para o estado líquido.

Todos os fluidos são de certa forma, lubrificantes, principalmente os que possuem

a capacidade de manter separadas as superfícies durante o movimento, estabilidade nas

mudanças de temperatura e não atacar as superfícies metálicas e, capacidade de manter

limpas as superfícies lubrificadas.

Tipos de lubrificantes

Os lubrificantes podem ser líquidos (óleos), pastosos (graxas) ou sólidos (grafita,

parafina etc.). Podem ser de origem orgânica e de origem mineral.

Vantagens da graxa Vantagens do óleo Consistência: forma uma camada protetora sobre a peçalubrificada.

Maior dissipação de calor

Adesividade em peças deslizantes ou oscilantes. Maior resistência à oxidaçãoOperação de rolamentos em várias posições.Lubrificação instantânea na partida

Menor atrito fluido em altas rotações

Uma razão mais comum para a utilização da lubrificação a óleo é a alta

temperatura de trabalho, que pode ser causada pela elevada temperatura ambiente, pela

alta velocidade de trabalho ou pela carga elevada. Para um bom desempenho, ele deve

estar livre de impurezas e ter boa resistência à oxidação e à deterioração por evaporação.

Características principais dos lubrificantes

Óleos minerais são baratos e oxidam pouco. São obtidos principalmente do

petróleo e, em menor escala, do carvão, de pedra lignita e do xisto betuminoso. Os óleos

minerais podem ser classificados segundo a fabricação, segundo a viscosidade e

segundo a aplicação.




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As graxas minerais, quando comparadas aos óleos minerais, distinguem-se pela

maior consistência plástica. Normalmente, as graxas são compostas à base de sódio ou

de potássio. No entanto, conhecem-se também graxas minerais puras que podem serclassificadas segundo a aplicação e segundo a fabricação.

Óleos orgânicos são óleos como de oliva, de rícino, de sebo. Possuem elevada

capacidade de lubrificação; no entanto, são caros e envelhecem rapidamente (tornam-se

resinosos e espessos). Por isso, são usados somente em casos especiais.

As misturas de óleos minerais e orgânicos são utilizadas devido à sua

capacidade emulsora na água. Além disso, são usadas nos casos em que se necessita de

uma elevada capacidade de lubrificação.

Os lubrificantes sintéticos suportam as mais diversas condições de serviço. São

chamados sintéticos porque resultam de síntese química.

Nos lubrificantes grafíticos se utiliza grafita nas superfícies de deslizamento,

tornando-as mais absorventes, lisas e resistentes ao engripamento. Dessa forma,

encurta-se o tempo de amaciamento. A grafita é também usada como aditivo de óleo ou

graxa.

Escolha do lubrificante

A graxa é o lubrificante mais adequado para lubrificação de elementos de máquina

expostos aos agentes atmosféricos, à poeira e ao aquecimento. Já o óleo é o lubrificante

mais indicado para lubrificar máquinas com mecanismos rápidos ou delicados.

Propriedades dos lubrificantes

A escolha correta de lubrificantes deve levar em consideração suas principais

propriedades: poder adesivo (aderência), viscosidade (coesão), ausência de ácidos,

pureza química, resistência ao envelhecimento, pontos de inflamação e de congelamento

aparente e pureza mecânica.

Aderência: Para que possa ser arrastado e comprimido no espaço intermediário

entre as peças, o lubrificante deve aderir às superfícies deslizantes. Sem aderência, o

lubrificante se solta e ocorre atrito entre as peças.

A viscosidade é necessária para evitar o rompimento da camada aderida às

superfícies deslizantes; senão, seria impossível a formação de uma película contínua eresistente de lubrificante.




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Bibliografia

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