Guia Completo de Manutenção e Materiais na Mecânica

1. O que é manutenção?

Manter é fazer tudo aquilo que for preciso para assegurar que um equipamento continue a desempenhar as funções para as quais foi projetado.

1.1 Manutenção corretiva

1.1.1 Manutenção corretiva (não planejada)

As ações corretivas iniciam quando ocorre uma falha ou até mesmo quando o equipamento começa a operar com desempenho deficiente.
Geralmente implica em altos custos, pois a quebra inesperada pode gerar perdas de produção e de qualidade do produto. Não pode ser programada.

1.1.2 Manutenção corretiva (planejada)

Ocorre quando percebemos que o equipamento não está trabalhando como deveria. Ela é mais barata, rápida e mais segura que a manutenção corretiva não planejada. Em ambos os casos, a gravidade do problema não impede o funcionamento do equipamento, permitindo que seja realizada uma programação para a manutenção.

1.2 Manutenção preventiva

1.2.1 Manutenção preventiva (sistemática)

• As operações e checagens são programadas de acordo com a produção.
• O custo de operação é elevado, devido à periodicidade;

1.2.2 Manutenção preditiva (condicional)

• Chamada de manutenção inteligente, já que a intervenção se faz apenas com a manifestação da necessidade;
• Custo menor de execução;
• Aumento de produtividadede;
• Custo elevado de implantação;
• Identificação do defeito que se desenvolve;
• Estabelecimento de diagnóstico;
• Análise da tendência (de modo a determinar o momento de início de vigilância apertada e prever a execução).

1.3 5S

Filosofia japonesa.
Limpeza, arrumação, ordem, asseio e educação.

2. Retículo cristalino

É uma rede de pontos que se prolonga infinitamente em 3 direções do espaço.

2.1 CCC - Cúbica de corpo centrado

Número de coordenação: 8
Fator de empacotamento: 0,68

2.2 CFC - Cúbica de face centrada

Número de coordenação: 12
Fator de empacotamento: 0,74

2.3 CS - Cubo simples

Número de coordenação: 6
Fator de empacotamento: 0,52

3. Materiais metálicos e não metálicos

Metálicos: materiais ferrosos e não ferrosos. Ex.: Ag, Pt.
Cerâmicos: baixa condutibilidade elétrica e térmica. Ex.: telhas, areia, xícara.
Polímeros: macromoléculas formadas pela repetição de simples unidades químicas. Ex.: plásticos e borrachas.
Compósitos: formados por 2 ou mais tipos de materiais anteriores. Ex.: fibra de vidro, pneu, madeira.

3.1 Materiais metálicos

3.1.1 Materiais ferrosos

O ferro encontra-se geralmente combinado com outros elementos na natureza, ao qual se dá o nome de minério. Para retirar as impurezas, o minério é levado para a usina siderúrgica, onde o minério é derretido no alto-forno. Já bastante aquecido, o minério é depositado em camadas sucessivas. Injeta-se ar em seu interior, pois ajuda na queima do carvão. O ferro, ao derreter, se deposita no fundo do alto-forno (ferro-gusa) e as impurezas flutuam. Através de duas aberturas em alturas diferentes são retiradas as impurezas e o ferro-gusa, que é despejado no cadinho, que por sua vez é despejado em formas denominadas lingoteiras. Depois de resfriado, é retirado da lingoteira e armazenado para novos tratamentos.

3.1.1.1 Ferro fundido

É uma liga de ferro-carbono que contém de 2 a 4,5% de carbono, e é obtido diminuindo-se a porcentagem de carbono do ferro-gusa.

Ferro fundido cinzento

• Fácil de ser moldado em peças;
• Fácil de ser trabalhado com ferramentas de corte;
• Absorve muito bem as vibrações (ideal para máquinas);
• De 3,5% a 4,5% de carbono;
• É quebradiço, pouco resistente a impactos;
• Aplicações nas indústrias.

Ferro fundido branco

• Difícil de ser fundido;
• Muito duro, só podendo ser trabalhado com ferramentas especiais;
• Aplicações em peças que exigem resistência ao desgaste;
• De 2% a 3% de carbono.

Ferro fundido dútil

• A ductilidade é claramente vista pelos valores de alongamento;
• Limites de resistência à tração podem ser muito altos;
• Aplicações: válvulas para vapor e produtos químicos, cilindros para papel.

Ferro fundido maleável

• É obtido a partir do branco;
• Facilidade de usinagem e boa resistência ao choque;
• Aplicações: conexões para tubulações, sapatas de freios, caixas de engrenagens.

Ferro fundido grafítico compacto

• Possuem maior resistência mecânica, maior ductilidade e tenacidade;
• Maior capacidade de amortecimento;
• Aplicações: bases para grandes motores a diesel.

3.1.2 Aço

• Resistência: força máxima sustentada;
• Ductilidade: deformação máxima sofrida até se romper;
• Tenacidade: energia total absorvida até se romper;
• Dureza: resistência ao risco ou penetração.

É um dos materiais mais importantes usados na mecânica. É usado na fabricação de peças em geral. Obtém-se o aço abaixando a porcentagem de carbono do ferro-gusa, que varia entre 0,05 a 1,7%.

• Pode ser dobrado;
• Pode ser trabalhado com ferramentas de corte;
• Pode ser soldado;
• Possui grande resistência à tração.

Aço-carbono

Os elementos mais importantes do aço-carbono são o ferro e o carbono. A quantidade de carbono define a resistência do aço:

• Baixo carbono: até 0,3% (ex: chapas automobilísticas)
• Médio carbono: de 0,3% a 0,6% (ex: rodas e equipamentos ferroviários)
• Alto carbono: de 0,6% a 2,1% (alta dureza e elevada resistência ao desgaste)

Aço a partir do ferro-gusa

• Extração de Fe do $Fe_2O_3$ (alto-forno);
• É necessário tirar o carbono e as impurezas do gusa e aumentar a temperatura do metal líquido;
• Dessulfuração: retirada de enxofre do gusa;
• Desgasificação: retirada de gases e adição de elementos de liga;
• Lingotamento: aço líquido é transformado em sólido;
• Conformação: laminação, forjamento e trefilação; produção das formas comerciais do aço.

Formas comerciais do aço

Vergalhões, perfilados, chapas, tubos e fios.

Aços-liga

Resistência à tração, corrosão, elasticidade, dureza, etc. Conforme as necessidades, adicionam-se ao aço-carbono um ou mais elementos químicos: níquel, cromo, manganês, tungstênio, cobalto, silício, molibdênio e alumínio.
Aplicação: indústrias automobilísticas, petrolíferas, navais, etc.

Sistema de classificação dos aços

1010 - 10 ------ Aço-carbono | 10 -------- 0,1% de carbono
11xx - Teores diferenciais de S
12xx - Teores diferenciais de S e P

Aços inoxidáveis

• Ferríticos
• Austeníticos
• Martensíticos

3.2 Materiais não metálicos

Cobre

Após a prata, é o melhor condutor de calor e eletricidade. Uma de suas principais aplicações é na indústria elétrica. Apresenta excelente deformabilidade e boa resistência à corrosão.

Latão

Liga de Cu + Zn.
Boa resistência mecânica e à corrosão.
Aplicações: cartuchos de armas, medalhas, etc.

Bronze

Liga de Cu + outro elemento (geralmente Sn ou outros, exceto Zn principal).
Aplicações: parafusos, molas, etc.

Alumínio

Resistente à corrosão e baixa densidade.
Aplicação: indústria mecânica.

4. Tratamento térmico

Com o aquecimento e resfriamento podemos modificar as propriedades mecânicas de um aço, e a rapidez com que é feito também influencia nisso.

Têmpera

Aquecimento, manutenção da temperatura e, logo após, resfriamento à base de óleo, água ou ar.
Vantagens: aumenta a dureza, a fragilidade, a resistência mecânica. Queda da tenacidade e ductilidade.

Revenimento

Tem a finalidade de diminuir a sua fragilidade, tornando-o menos quebradiço. É feito aquecendo-se a peça temperada até certa temperatura.
Vantagens: aumenta a ductilidade e tenacidade.

Recozimento

Elimina a dureza de uma peça temperada. Aquecimento, manutenção da temperatura, resfriamento lento.

Cementação

É um tratamento que consiste em aumentar a porcentagem de carbono numa fina camada externa da peça. As partes externas adquirem elevada dureza, enquanto as partes internas permanecem sem alterações. Ela é feita aquecendo-se a peça de aço baixo teor de carbono, junto com um material rico em carbono; quando a peça atinge alta temperatura, passa a absorver parte do carbono.

Nitretação

Aquece o aço a uma determinada temperatura na presença do nitrogênio. Após algum tempo, obtém-se uma fina camada dura.

Papelão hidráulico

Compósitos: fibras + elastômeros.
Vedações de tubulações com vapor saturado, água quente ou fria, soluções neutras, solventes e produtos químicos.