Classificação e Propriedades de Materiais Industriais

Identificação dos Materiais

• Denominação técnica: Poliamida
• Denominação comercial: Nylon
• Norma técnica: MB 1119 / 1120 / 1121 / 1125
• Sigla: PA
• Composição: 6
• Fabricantes: Du Pont, Bayer, Rhodia, Hoechst

Classificação Geral dos Materiais Industriais

• Metais: Ferrosos, Não Ferrosos e Metais em Pó.
• Não metais: Orgânicos e Inorgânicos.
• Compostos: Aglomerados, Reforçados, Recobrimentos de Proteção e Com fins elétricos e eletrônicos.

Metais Ferrosos

Raramente utilizados na sua forma pura, mas sim em ligas metálicas, que são compostas de dois ou mais elementos químicos, sendo pelo menos um elemento metal. São divididos em três grupos: os ferros; os aços e os metais em pó.

Metais Não Ferrosos

Podem ser classificados levando-se em conta diferentes critérios: o ponto de fusão; o custo; o peso específico e se são preciosos ou não. A temperatura de fusão pode ser baixa, média ou alta, e o custo pode ser moderado, médio ou alto.

Materiais Orgânicos

Aqueles que contêm carbono na sua estrutura molecular e dividem-se em três grupos: naturais; naturais transformados e sintéticos.

• Naturais: São usados como extraídos da natureza, sendo submetidos a processos de separação, melhoria e acabamento. Ex: Densos (chifre, osso, madeira, bambu, cortiça) e fibras (crina de cavalo, seda, pelo de camelo, sisal, fibra de coco, linho, algodão, piaçava).
• Naturais Transformados: São extraídos da natureza, mas passam por processos diversos para serem utilizados. Ex: Couro, látex, celulose, papel...
• Sintéticos: São produzidos em laboratório. Nesses materiais ocorrem alterações químicas na sua estrutura. Hoje já é possível o desenvolvimento de materiais com características específicas para cada necessidade. Ex: plástico, borracha, fibras, elastômeros.

Plásticos Termoplásticos

Amolecem e se fundem quando aquecidos e endurecem quando resfriados. Isso pode ser feito várias vezes e, por isso, podem ser facilmente reciclados. Ex: acrílico, vinil, PVC, nylon, acetato.

Plásticos Termofixos

Ao contrário dos termoplásticos, ao serem aquecidos são submetidos a uma reação de condensação, formando ligações cruzadas. Caso sejam novamente aquecidos, degradam-se, mas não amolecem novamente. Ex: Epóxi, Poliéster, Borracha.

• As fibras artificiais são produzidas a partir da celulose.
• As fibras sintéticas são produzidas por extrusão e, em seguida, passam por processo de estiramento.

Materiais Inorgânicos

Aqueles que não contêm carbono na sua estrutura molecular. Dividem-se em: naturais (gemas, granitos, mármore, talco, fibras de amianto), naturais transformados (cerâmica, vidro, fibra de vidro e óptica) e sintéticos (silicone).

Materiais Compostos

São obtidos misturando substâncias diferentes, simples ou compostas. Ex: aglomerado, reforçados, com fins elétricos e eletrônicos e recobrimentos de proteção.

Os compósitos são uma classe especial de materiais compostos, definidos como materiais compostos estruturais constituídos por duas ou mais fases macroscópicas e com propriedades mecânicas iguais ou melhores que as de cada componente considerado isoladamente.

Propriedades e Características dos Materiais

Foram classificadas em cinco grupos: físicas; mecânicas; químicas; comerciais e formais.

Propriedades Físicas

São inerentes aos materiais e não é fácil alterá-las: opacidade e transparência; cor; densidade; condutividade elétrica; condutividade térmica; expansão térmica; magnética, não magnética, ferro-magnetismo e ponto de fusão; intervalo térmico de utilização; coeficiente de contração; coeficiente de dilatação; propriedades ópticas.

Propriedades Mecânicas

Peso específico; dureza; friabilidade; ductilidade; resistência à compressão, à tração, à torção, à flexão, ao dobramento, à flambagem, ao cisalhamento; à deformação; à elasticidade; à plasticidade, entre outras.

Propriedades Químicas

A composição; a estrutura cristalina; a resistência a ácidos e bases; o índice de toxidez; a resistência à corrosão, além de outras.

Propriedades Comerciais

Origem do material (se nacional ou importado); o preço de venda; as condições e formas de pagamento; o prazo de entrega; as unidades de medida; as quantidades mínimas por pedido; os tamanhos e formas de comercialização; as embalagens individuais e coletivas; as tolerâncias; as cores e padrões; as texturas e muitas outras que são específicas para cada material.

Propriedades Formais

O número de peças que compõem o produto e os seus encaixes; a conicidade, a espessura e a regularidade das paredes de cada peça; a expulsividade; os cantos vivos e/ou redondados; o nível de detalhes; o tamanho das peças; os sistemas de movimentação mecânica e muito mais.

*Os impactos ambientais são relativos aos materiais: à biodegradação; à reciclagem; à poluição ambiental; à reutilização e descarte; e aos dos processos: poluição ambiental decorrente da extração até a produção da matéria-prima; aquecimento global; efeito estufa.

*Os impactos energéticos: a utilização de materiais industriais consome energia desde a extração e, daí em diante, com os inúmeros processamentos, produção, acabamento, embalagem, transportes, reciclagem e descarte. Além disso, as radiações provenientes de produtos eletroeletrônicos têm merecido uma atenção especial.

Processos de Fabricação

São o conjunto de recursos tecnológicos que utilizamos para produzir objetos. Esses processos podem ser manuais ou industriais, visando à produção de peças únicas ou de pequenas séries ou, ainda, à grande seriação, com dimensões, formatos, aparência e qualidade padronizadas e normatizadas. As modificações geométricas ou das características da matéria-prima são possíveis através de processos físicos, físico-mecânicos, físico-químicos e de processos químicos.

• Físicos: Alteramos o estado da matéria, o efeito de forças moleculares e modificamos a estrutura das matérias-primas.
• Físico-mecânicos: São utilizados para o corte e desbaste dos materiais e para a redistribuição molecular da estrutura cristalina dessas matérias-primas.
• Físico-químicos: Realizam a difusão no interior dos materiais.
• Químicos: Realizam a transformação química da matéria-prima, visando às modificações geométricas ou às alterações nas características dos materiais.

Processos de Separação

• Sem perda de material: Usinagem especial, Separação a quente, Cisalhamento por Puncionamento, Blanking e Corte.
• Com perda de material: Corte, Desbaste, Serramento e Usinagem.

Usinagem Especial e a Quente

São empregados em indústrias de alta tecnologia, cujas tolerâncias chegam a 0,0001 mm. Empresas que produzem equipamentos eletrônicos, científicos e de defesa utilizam esses processos.

Cisalhamento

Por Puncionamento e Blanking

São aplicados às chapas com espessura máxima de 0,25 de polegada. Desenvolve-se um punção (macho) que corresponde a uma matriz (fêmea) que são posicionados numa prensa. Coloca-se a chapa metálica entre eles, aciona-se a prensa, e provoca-se um corte de formato específico. Essas ferramentas de corte devem ser desenvolvidas para formatos específicos e de grande seriação, devido ao seu alto custo.

A puncionadeira descarta o perfil do punção, e a peça mantida é a chapa. No blanking, o perfil do punção é a peça mantida, e a chapa é descartada.

Por Corte

Prende-se uma chapa numa superfície e, com uma ferramenta de corte, pressiona-se o material, ocorrendo a separação. Não há macho e fêmea; usam-se tesouras, guilhotinas ou cilindros de corte.

Lapidação

Visa à obtenção de uma nova forma a partir da gema bruta.

Corte

É a separação de um material com a produção de cavaco. Pode ser obtido através de instrumentos manuais: formão; rasquete; alicates de corte e lâminas diversas; ou através de ferramentas de corte instaladas em máquinas operatrizes: serra de fita; serra de vai-e-vem, serra copo (trepanação) e serra circular.

Desbaste

Visa diminuir as dimensões originais de um material. Na indústria metalúrgica, as máquinas usadas são a plaina limadora, a plaina de mesa, a fresadora, a mandrilhadora, entre outras. O alargamento, o brochamento e a afiação são alguns exemplos de processos de desbaste. Nas marcenarias, utilizam-se a plaina e o desengrosso.

Serramento

Tem por objetivo seccionar materiais. É realizado através de serras de diversos tipos: de vai-e-vem; circular; de fita; copo, entre outros.

Usinagem

Aplica-se a inúmeros grupos de materiais: metais; plásticos; madeiras e outros materiais sólidos. É realizada através de máquinas-ferramentas de altíssima precisão, ultrapassando, muitas vezes, 0,001 mm de tolerância, e por meio de máquinas de eletroerosão. A matéria-prima é trabalhada na temperatura ambiente. Quanto mais alta for a temperatura ambiente, mais facilmente se processará a usinagem. Esses processos são realizados através de máquinas-ferramentas: tornos; furadeiras; mandrilhadoras; plainas limadoras; fresadoras, pantógrafos, máquinas de controle numérico computadorizado – CNC, máquinas de prototipagem rápida, entre outras.

Processos de Transformação

Trabalham a matéria-prima em estado sólido, na temperatura ambiente ou aquecida no intervalo entre o ponto de recristalização e abaixo do ponto de fusão. Portanto, o material nunca será trabalhado no estado de fusão. Não há perda de material, e sim a redistribuição das fibras; não ocorre corte, e sim deformações provocadas por forças mecânicas como pressão, tração, torção, flexão e flambagem. Deformado a frio, criam-se tensões internas no material e, consequentemente, aumenta a sua dureza.

São processos de transformação: a laminação; a estampagem; o repuxo; o estampo elástico; a cunhagem; a forja; a moldagem de lâminas e chapas termoplásticas; o sopro em vidro e em materiais termoplásticos; o estiramento; a trefilação; a fabricação de tubos a frio e a quente; a conformação por tração e a extrusão.

Laminação