Identificação e Classificação de Materiais: Propriedades e Processos

Identificação dos Materiais

Deno téc (Poliamida), Deno comercial (Nylon), Norma téc (MB 1119), Sigla (PA), Composição (6), Fab (Bayer)

Classificação de Materiais

Metais - Ferrosos, N Fer e em Pó / N metais: Orgânicos e Inorgânicos / Compostos: Aglomeração, Reforços, Recobrimentos de Proteção e Com fins elétricos e eletrônicos. Ferros - raramente utilizados na forma pura, mais como ligas metálicas de 2 ou mais elementos químicos (1 é metal). Dividem-se em 3 grupos: ferros; aços e pó. Não Ferrosos - classificados pelo ponto de fusão, custo, peso, precioso ou não, temperatura de fusão baixa/média/alta e custo: moderado; médio; alto. Orgânicos - têm carbono e dividem-se em 3 grupos: naturais; naturais transformados e sintéticos. Naturais: usados como extraídos da natureza e submetidos a 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: extraídos da natureza, mas sofrem diversos processos para utilização. Ex: Couro, látex, celulose, papel. Sintéticos: produzidos em laboratório, ocorrem alterações químicas na estrutura e é possível desenvolver características específicas para cada necessidade. Ex: plástico, borracha, fibras, elastômeros. Plásticos Termoplásticos: amolecem e se fundem quando aquecidos e endurecem quando resfriados, podendo ser moldados várias vezes e, por isso, podem ser reciclados. Ex: acrílico, vinil, PVC, nylon, acetato. Plásticos Termofixos: aquecidos condensam, formando ligações cruzadas e, novamente aquecidos, degradam-se e não amolecem de novo. Ex: Epóxi, Poliéster, Borracha. Fibras artificiais: produzidas da celulose por extrusão e sofrem estiramento. Inorgânicos - não têm carbono, dividem-se em: naturais (gemas, granitos, mármore, talco, fibras de amianto), naturais transformados (cerâmica, vidro, fibra de vidro e óptica) e sintéticos (silicone). Compostos - mistura de substâncias diferentes, simples ou compostas. Ex: aglomerado, reforçados, com fins elétricos e eletrônicos e recobrimentos de proteção. Compósitos são uma classe especial de compostos estruturais formados por 2 ou mais fases macro e com propriedades mecânicas iguais ou melhores que cada componente separado.

Propriedades e Características

Físicas - inerentes aos materiais e não é fácil alterá-las: opacidade e transparência; cor; densidade; condutividade elétrica e térmica; expansão térmica; magnética, não magnética, ferro-magnetismo e ponto de fusão, intervalo térmico de utilização; coeficiente de contração e dilatação; propriedades ópticas e óticas. Mecânicas - peso; dureza; friabilidade; ductilidade; resistência à compressão, tração, torção, flexão, dobramento, flambagem, cisalhamento; deformação; elasticidade; plasticidade. Químicas - composição; a estrutura cristalina; resistência a ácidos e bases; índice de toxicidade; resistência à corrosão. Comerciais - origem nacional ou importada; preço de venda; condições e formas de pagamento; prazo de entrega; unidade de medida; quantidade mínima por pedido; tamanhos e formas de comercialização; embalagem individual e coletiva; tolerâncias; cores e padrões; texturas. Formais - número de peças que compõem o produto e encaixes; conicidade, espessura e regularidade das paredes de cada peça; a expulsividade; os cantos vivos e/ou arredondados; o nível de detalhes; o tamanho das peças; os sistemas de movimentação mecânica e muito mais. Impactos Ambientais - biodegradação; reciclagem; poluição ambiental; reutilização e descarte e os processos de poluição ambiental decorrente da extração até a produção da matéria-prima; aquecimento global; efeito estufa. Impactos Energéticos - consome energia desde a extração até o descarte e as radiações de produtos eletroeletrônicos.

Processos de Transformação

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. Os processos são: laminação; estampagem; repuxo; estampo elástico; cunhagem; forja; moldagem de lâminas e chapas termoplásticas; sopro em vidro e em materiais termoplásticos; estiramento; trefilação; fabricação de tubos a frio e a quente; conformação por tração e extrusão. Laminação - passa chapa entre 2 cilindros de aço temperados e revinidos, reduzindo a espessura e aumentando o comprimento, quente ou frio, chapas metálicas ferrosas ou não. Cilindros: lisos, calibrados (com limites laterais), gravados e escalonados; laminadores: duo, trio ou duo reversível; trem de laminação. Quente forma uma camada de oxidação sobre o material. A frio reduz as chapas até o limite do aumento da dureza do material, mais preciso e não oxida. É depois do quente porque o quente permite redução até o limite de ruptura do material (ductilidade). Melhorias: fosfatização contra corrosão, galvanização, jateamento, pintura. Ex: chapas lisas para estampagem, repuxo e cunhagem, folhas de flandres para latas, trilhos de ferro, perfis em U, V. Estampagem - aplica pressão no material em forma de chapa, sobre o estampo, quente ou frio, metais ferrosos e não, com diversas durezas e espessuras, prensa hidráulica, excêntrica, de fricção e pneumática.

A matéria é dimensionada para a fabricação de uma peça específica. Os estampos simples sofrem corte por cisalhamento com macho e fêmea e os compostos por guilhotinas mais deformação. Na estamparia, quanto maior a temperatura ambiente, mais fácil será o a frio. A rebarba do material que escoa do limite da peça é cortada por macho e fêmea, guilhotina ou desbaste de esmerilhadeira ou lixa. Melhorias: polimento, galvanização, pintura, escovação, jateamento, plastificação. Ex: carroceria de automóveis, espelho de fechadura. Repuxo - prende matéria na mesa da prensa, pressionando a sua superfície até alcançar a profundidade desejada e usa um cunho macho e uma matriz fêmea. Fabricação de recipientes com maior ou menor profundidade. Quente ou frio, ferrosos ou não e termoplásticos, prensas no simples e invertido e torno no centrífugo. Simples: a deformação em um sentido. Invertido: deformação em sentidos opostos. Centrífugo: coloca o molde na placa de castanhas e prende a matéria com o cabeçote móvel. O conjunto (molde e matéria-prima), ligado à máquina, gira, e através de ferramentas de atrito, a matéria-prima vai sendo forçada até adquirir a forma do molde. O calor do atrito facilita a deformação. Permite o desenvolvimento de peças com cavidades não expulsivas, através de moldes desmontáveis. Melhorias anteriores. Ex: Simples (panela, balde), Invertido (forma de bolo), Centrífugo (luminária). Estampo Elástico - chapas são interpostas entre o punção macho e a matriz fêmea, sendo um deles de borracha sintética. A prensa acionada deforma o material que adquire a forma dos moldes. A matriz correspondente é de aço, assim o estampo elástico se adapta à forma da matriz sem que haja a necessidade de fazer as duas matrizes em aço. Custo de molde reduzido. Ambiente: chapas finas de alumínio. Prensas hidráulicas e pneumáticas em formas e capacidades especiais. Melhorias: polimento. Cunhagem - corta-se chapas em tiras com guilhotina e tesoura e a largura depende da peça. Corta-se o material individual com o tamanho necessário para a cunhagem de cada peça e são encaminhadas à prensa para a cunhagem, o excesso do material será retirado por cisalhamento com cunho e matriz. Empresas grandes desenvolvem estampos de corte múltiplo ou estampos sequenciais que em cada etapa realizam o corte e a deformação e, no final da passagem, a peça fica pronta. Preferência a frio, metais ferrosos e não, prensa excêntrica, de fricção, hidráulica (óleo) e pneumática (ar comprimido), melhoria da estampagem. Ex: moedas, medalhas. Forja - com matrizes ou não. Obtenção da forma através de impactos violentos sobre a matéria-prima, extremamente compactadas sem que haja interrupção das suas fibras. Peças resistentes e duráveis, quente, porém já pode ser feito a frio, ferro e aço. Corte das palanquilhas (serra vai e vem, guilhotina, maçarico de oxi-acetileno), aquecimento (forno a óleo combustível, elétrico e a indução), pré-forjamento (recalcadoras, roletes e dobradeiras), forja (martelo, marteletes, recalcadoras e prensas). Moldagem de lâminas e chapas termoplásticas - Moldagem a vácuo: uma bomba a vácuo deforma o material para sucção sobre o molde. Termo moldagem: punção e matriz. Processo misto: mistura dos processos acima. Corta chapa tamanho para a mesa, posiciona na máquina e fecha o quadro, aquece a matéria, molda e corta as peças individuais. Quente, termoplástico em forma de chapa, máquina de moldagem a vácuo e termo-moldagem. Melhorias: furos por corte, arredondamento de bordas, pintura, hot stamping, autocolante. Ex: copos plásticos, embalagens de manteiga, formas de gelo, cartelas de pílulas. Sopro - forma por pressão pneumática no interior do bloco do material e se expandem até alcançar a forma desejada. Quente, com ou sem matrizes, vidro ou termoplástico. Sopro Termoextrusão - faz um tubo parison com máquina extrusora, coloca entre as 2 metades da matriz de sopro, fecha a matriz prendendo a parte superior do parison e corta. Injeta ar comprimido dentro do parison e o material se expande até alcançar as paredes da matriz. No interior das matrizes circula água para resfriar a peça e solidificar. Sopro Termo Injeção - matriz de injeção produz-se uma pré-forma adequada à peça a ser produzida. A pré-forma ainda quente é levada para receber o sopro de uma matriz bi-partida com o molde da peça. No interior das matrizes circula água para resfriar a peça e solidificar. Nem sempre o sopro é feito na mesma empresa que faz a pré-forma. Sopro Vidro - quente, A pulso: modo artesanal, onde o vidro aquecido é soprada através de cana, criando bolha no interior, a partir dela, a peça começa a ser moldada pelos sopradores com auxílio de ferramenta de moldagem. Industrial: o vidro é colocado no 1° molde e, com a gravidade, chega ao fundo. Um pino é acionado e cria canal no material, esse material é levado para outro molde, deixando canal na parte superior, é então injetado ar comprimido no canal e o vidro se expande até os limites do molde. Vidro Prensado - o vidro é levado para a matriz e, através de punção, ele é prensado, ocupando a totalidade da gravura.

Ex: copos, pratos, cinzeiros. Estiramento - tração para deformar. Por Trefilação - quente ou frio, metais ferrosos ou não, trefiladeira, com matriz, geralmente quente, a matéria passa pela matriz para tração, dando origem a perfil com características da gravura. Pode posicionar diversas matrizes em linha para ter perfis mais finos. A matéria é tracionada através de roldanas, posicionadas na matriz e, no final, o perfil é enrolado em bobinas. Sem matriz, a matéria é tracionada de 2 formas: presa em uma das extremidades e, através de um carrinho, é tracionada para obter o perfil desejado ou usa-se roldanas escalonadas com diâmetros progressivamente maiores, ocorrendo a trefilação e na passagem roldana menor para uma maior. Melhorias com verniz para torná-los isolados eletricamente. Ex: arames para telas, arames para carros de supermercados. Por Tubos a frio - Pressão: tubo é colocado na matriz e, para tração, a solda se redistribui, saindo da superfície externa e indo visível apenas na interna. Ex: tubos de estrutura para cadeiras de metal com encosto de madeira. Mandril: 2 matrizes, a interna o mandril, a solda é redistribuída pelas paredes, não sendo visível em nenhuma superfície. Ex: tubos condutores para ar, água, graxa ou óleo. Barra: o acabamento é retificado, transferindo para a parte interna o acabamento. Ex: tubos condutores para lugares de difícil acesso ou de manutenção mínima. Ambiente: metal ferroso ou não, feito em tubos prévios confeccionados com costura, matriz onde a matéria passa por tração. Melhorias anteriores. Conformação - a matéria é tracionada sob macho sem que ocorra redução de espessura com o objetivo de criar uma deformação. A frio, chapas metálicas, macho ou punção com curvatura. Melhorias anteriores. Ex: chapas de fuselagem de aeronaves. Extrusão - pressão como força para deformar. Indireta quando o perfil se forma no sentido inverso da aplicação da pressão, direta quando o perfil é produzido no mesmo sentido da pressão e mista quando ocorre nos dois sentidos. A matéria é deformada pelo êmbolo, adquirindo a forma interna e externa das matrizes (êmbolo e matriz), aumentando comprimento e espessura. Quente ou frio, metais ferrosos ou não, extrusoras, melhorias: galvanização, fosfatização, pintura, polimento. Ex: perfis maciços e ocos e bisnagas de pasta de dente.

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 - 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 polegadas. Punção (macho) e matriz (fêmea) na prensa provocam um corte de formato específico. Formatos específicos e de grande seriação, alto custo. A puncionadeira descarta o perfil do punção e a peça mantida é a chapa. No blanking, o inverso. Por Corte, prende-se uma chapa numa superfície e, com uma ferramenta de corte, pressiona o material e ocorre a separação. Usam-se tesouras, guilhotinas ou cilindros de corte. Corte - separação de um material com a produção de cavaco, obtido por 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 plaina, limadora, de mesa, fresadora, mandrilhadora. O alargamento, o brochamento e a afiação são alguns exemplos de processos de desbaste. Nas marcenarias, utilizam-se a plaina e o desengrosso. Serramento - secciona com serras vai-e-vem; circular; de fita; copo. Usinagem - metais; plásticos; madeiras. Máquinas ferramentas de altíssima precisão e máquinas de eletroerosão, temperatura ambiente e quanto mais alta for, mais fácil. Máquinas ferramentas: tornos; furadeiras; mandrilhadoras; plainas limadoras; fresadoras; pantógrafos; máquinas CNC; máquinas de prototipagem rápida.