Aula Materiais não Metálicos.pptx

aulas sobre tecnologia dos materiais, aplicadas em cursos técnicos industriais

1. CURSO: Técnico em Eletromecânica UC: Tecnologia dos Materiais José Renato de Almeida

2. Tecnologia dos Materiais

3. Introdução Materiais Não Metálicos 3 O Homem dispõe atualmente de uma grande variedade de materiais de engenharia, não metálicos, para a execução dos mais diversos tipos de produtos utilizados na nossa civilização. Estes materiais podem agrupar-se, pela sua afinidade, em diversos grupos : Materiais naturais, como a Madeira, Cortiça, Couro, Fibras (animais, vegetais e minerais) e as Rochas ; Polímeros, como Plásticos e Borrachas, Espumas Poliméricas, Fibras Sintéticas e Fibras Artificiais; Cerâmicos (produtos cerâmicos sólidos e porosos, vidro, cimento e betão ); Compósitos .

4. Sua utilização vem aumentando muito nos últimos anos. As principais vantagens buscadas são, baixo peso, resistência a corrosão, resistência a alta temperatura, resistência dielétrica e relativa facilidade de fabricação. Com base nesses dados, daremos ênfase somente nos Polímeros e Cerâmicos. Materiais Não Metálicos 4 Materiais Não Metálicos Materiais Cerâmicos

5. Polímeros O que são e qual sua importância: Os Polímeros são constituídos por macromoléculas conhecidas como monômeros. Sobretudo, um monômero é uma molécula que forma a unidade básica dos polímeros, ou seja, nada mais são do que blocos de construção das proteínas.  O termo “polímero” vem do grego – “poli”, ou seja “muitas” e “meros”, que significa “partes ”. Entretanto , das ações que envolvem os Polímeros, a polimerização são as unidades que se repetem em um Polímero, ou seja, a o grau de polimerização se refere ao número de meros ou partes em uma cadeia polimérica.  Antigamente, na história da humanidade, a cadeia polimérica era relacionada com o uso de polímeros naturais como couro, lã, algodão e madeira . No entanto, nos dias atuais, muitos objetos e utensílios que utilizamos em nosso cotidiano são produzidos a partir dessa substância feita de forma sintética. Materiais Não Metálicos 5

6. Os Polímeros são classificados em diversos níveis, entretanto , vamos detalhar alguns dos principais . Polímeros naturais Os polímeros naturais ou biopolímeros são, sobretudo, os que ocorrem na natureza . São exemplos de polímeros naturais, a borracha, os polissacarídios  (amido, celulose e glicogênio) e as proteínas . Polímeros sintéticos Os polímeros sintéticos ou conhecidos como artificiais, ou seka , são produzidos em laboratório, sobretudo, de produtos derivados de petróleo. O polimetacrilato de metila (acrílico), poliestireno, policloreto de vinila (PVC), polietileno e polipropileno, são alguns exemplos de polímeros sintéticos. A partir dos polímeros sintéticos é possível, sobretudo, a fabricação de sacolas plásticas, canos hidráulicos, materiais de construção civil, colas, isopor, tintas, chicletes, pneus, embalagens plásticas, teflon e silicone. Materiais Não Metálicos 6 Quais os tipos de Polímeros

7. Tanto o tipo natural quanto o sintético, todavia, há diversos 3 tipos de polímeros classificados quanto ao método de obtenção. São eles: Polímeros de adição Polímeros de adição, são aqueles obtidos, especialmente, pela adição sucessiva de monômeros . Como por exemplo os polissacarídeos, formados por monômeros de monossacarídeos e as proteínas, formadas por monômeros de aminoácidos . Polímeros de condensação São aqueles que são obtidos pela adição de dois monômeros diferentes com eliminação de uma molécula água, álcool ou ácido, sobretudo, durante a polimerização . Materiais Não Metálicos 7 Classificação dos polímeros

8. Os polímeros também são classificados de acordo com o seu comportamento mecânico, como - Elastômeros ou borrachas Os elastômeros podem ser naturais ou sintéticos. Contudo, sua principal característica é a elevada elasticidade. A borracha natural é obtida da árvore seringueira Hevea brasiliensis, através de cortes no seu tronco. Com isso, obtêm-se um líquido branco, o látex. Entretanto, as borrachas sintéticas são formadas pela adição de dois tipos de monômeros (Copolímero). Elas são mais resistentes e utilizadas comercialmente para a produção de mangueiras, correias, além de artigos para vedação. Materiais Não Metálicos 8

9. Plásticos Os plásticos são formados através da combinação de vários monômeros.  Geralmente , usa-se o petróleo como matéria-prima para a produção de plásticos. Os plásticos naturais ou sintéticos podem ser divididos em termorrígidos e termoplásticos. Os termorrígidos ou termofixos : são aqueles que por aquecimento assumem estrutura tridimensional, tornando-se insolúveis e infusíveis.  Após isso, eles não conseguem voltar à sua forma original.  Eles dão origem à estruturas rígidas e duráveis, como peças de automóveis.  Como por exemplo o poliuretano, polietileno, poliestireno e o poliéster. Os termoplásticos: são aqueles que permitem fusão por aquecimento e solidificação por resfriamento, ou seja, isso possibilita o seu tratamento e moldagem repetidas vezes, desde que sejam reaquecidos.  Eles são facilmente maleáveis e usados para produção de filmes, fibras e embalagens. Os termoplásticos são recicláveis. Materiais Não Metálicos 9

10. Fibras As fibras podem ser naturais ou sintéticas. No entanto, a produção de fibras artificiais consiste na transformação química de matérias-primas naturais. Na natureza, as fibras podem ser obtidas de pelos de animais, sobretudo, como as sedas do bicho-da-seda, ou de caules, sementes, folhas e frutos, como o algodão e o linho.  As fibras sintéticas são representadas especialmente pelo poliéster, a poliamida, o acrílico, o polipropileno e as aramidas . Materiais Não Metálicos 10

11. Polímeros biodegradáveis Os polímeros biodegradáveis são materiais que se degradam em dióxido de carbono, água e biomassa, sobretudo, como resultado da ação de organismos vivos ou enzimas.  Em condições favoráveis de biodegradação , entretanto, podem ser completamente degradados em semanas. Os polímeros biodegradáveis podem ser naturais ou sintéticos. Haja visto que eles podem ser derivados das seguintes fontes : Fontes renováveis de origem vegetal como milho, celulose, batata, cana-de-açúcar; Sintetizados por bactérias; Derivados de fonte animal como a quitina, quitosana ou proteínas, obtidos de fontes fósseis, como o petróleo. Os polímeros biodegradáveis são usados, especialmente, para produção de embalagens de alimentos, sacolas, produtos para a agricultura e produtos de consumo. Através do processo de biodegradação , eles evitam o acúmulo de lixo e consequentemente de poluição, enquadrando-se no conceito de sustentabilidade Materiais Não Metálicos 11

12. Os plásticos de engenharia fazem parte de um segmento inovador e promissor para a indústria de transformação e reutilização do plástico.  Eles são resinas com propriedades superiores às commodities, sobretudo, porque são materiais mais estáveis em aplicações que exigem maior resistência mecânica, térmica, à tração de ruptura, química e às intempéries. Com isso, por suas propriedades e aplicações, podem substituir, em muitos casos e de forma eficiente, sobretudo em materiais como aço, cerâmica ou metal. Materiais Não Metálicos 12 Plásticos de engenharia

13. Os plásticos de engenharia oferecem as seguintes propriedades: Alta resistência mecânica; Ótima usinabilidade e estabilidade dimensiona; Boa resistência química ; Não condutores; Boa resistência a desgaste; Versatilidade de forma e tamanho; Aplicações em variadas temperaturas, podendo ser usado permanentemente entre 100°C e 150°C ; Possibilidade de produzir peças com acabamento em pintura metalizada (ABS ). Além disso, esses materiais dispensam lubrificação, haja visto que acabam evitando uso de graxas e reduzindo o custo e peso das peças fabricadas.  Materiais Não Metálicos 13

14. Materiais Não Metálicos 14 Quais são os tipos de processamento? A conformação do polímero, depende muito da sua classificação, assim existem várias   técnicas  utilizadas para produzir as peças desejadas. Essas técnicas incluem: Moldagem por compressão; Transferência; Insuflação; Sopro; Injeção; Extrusão. Na qual as duas últimas são as mais utilizadas. Processamento de Polímeros

15. Materiais Não Metálicos 15 Processamento por Injeção O   processamento de polímeros por injeção  é a técnica mais utilizada para produção de  materiais termoplásticos , porém podendo ser utilizada também para os termofixos . Ele consiste basicamente em injetar o material peletizado para o interior da máquina com formato cilíndrico através de um pistão. Após a formação do líquido viscoso, o mesmo é empurrado pelo pistão por meio de um bico injetor até o molde fechado. Ao mesmo tempo, há a aplicação de uma pressão constante até que o material se solidifique. Ao fim desse processo, o molde é aberto e a peça é ejetada.  Esse tipo de moldagem possui algumas vantagens como por exemplo a  facilidade de produção e a alta velocidade  em que as peças podem ser obtidas. Além disso essa técnica permite produzir peças com  bom acabamento , e com  alta complexidade  como furos, roscas entre outros. Por fim, possuem um custo baixo para peças com grande volume. Exemplos de produtos produzidos por injeção: brinquedos, peças de carros, utensílios de cozinha,  embalagens plásticas , entre outros.

16. Materiais Não Metálicos 16 Processamento por Extrusão O  processamento de polímeros por extrusão  consiste basicamente na injeção de um termoplástico viscoso por meio de uma matriz com extremidade aberta. O parafuso ou rosca, insere os pellets e tem como função  misturar, fundir e compactar o material . Essa massa fundida é forçada através de um orifício da matriz até a sua solidificação, que pode ser acelerada por sopradores ou um borrifador de água. Assim a peça é produzida com características de perfis de  seção reta  constante como por exemplo fios, chapas, filmes e tubos. Podem ser fabricados então,  canudos ,  .sacolas plásticas, embalagens , entre outros

17. A cerâmica é um produto caracterizado pela forma e resultante da moldagem a frio de uma matéria inorgânica argilosa posteriormente endurecida pelo calor. A desintegração dos granitos, gneisses ou pórfiros, e dos seus feldspatos, originam as matérias-primas que constituem as argilas. A propriedade essencial destas reside em se transformarem por ação da água em pastas plásticas moldáveis , que solidificam por secagem e endurecem por tratamento térmico. Por serem muito variadas, também variam os métodos de manipulação e tratamentos térmicos, originando produtos cerâmicos diferentes: terracota (barro cozido); faiança engobada , se o revestimento é terroso; faiança vidrada, se o revestimento é vítreo e transparente; faiança esmaltada, se o revestimento é vítreo e opaco; grés (pasta compacta, dura, podendo ser esmaltada ou revestida de película vítrea obtida por fusão de sal); porcelana ( pasta compacta branca, dura); e biscuit . Materiais Não Metálicos 17 Cerâmica

18. As cerâmicas são materiais altamente utilizados pela indústria, além de sua presença constante em nosso dia a dia. Algumas de suas características são o motivo de seu sucesso junto à história da humanidade. Tecnicamente, uma das categorizações dadas aos materiais é chamada de Propriedades mecânicas, com alguns critérios de avaliação . Resistência à fratura: Em temperatura ambiente, sejam as cerâmicas do tipo cristalina ou não cristalina, as cerâmicas quase sempre sofrem fratura antes de sofrerem qualquer tipo de deformação plástica, como resposta à uma carga de tração. Isso evidencia seu elevado nível de fragilidade . Comportamento elástico: A tensão-deformação elástico dos materiais cerâmicos ocorre de forma linear. Dureza, essa é sem dúvida a  propriedade mecânica  de maior destaque nas  cerâmicas . Essa característica confere aos  materiais cerâmicos  sua grande utilidade em processos de abrasão e corte. Os materiais cerâmicos são considerados os materiais de mais elevado nível de dureza em todo o mundo. Materiais Não Metálicos 18 Propriedades mecânicas das cerâmicas

19. Materiais Não Metálicos 19

20. Materiais Não Metálicos 20 • Prensagem simples: – Pisos, azulejos e placas (revestimento cerâmico) – Tijolo maciço; • Prensagem isostática: isolador de vela do carro; • Extrusão: tubos e capilares, bloco cerâmico (“tijolo baiano ”); • Injeção: pequenas peças com formas complexas e rotor de turbinas; • Colagem de barbotina: sanitários, pias, vasos, artesanato; • Torneamento: xícaras e pratos; Métodos de conformação e aplicações

21. Materiais Não Metálicos 21 Os processos de fabricação desses materiais podem diferir muito daqueles das cerâmicas tradicionais . As matérias-primas são muito mais caras e são geralmente sintéticas (e não naturais), porque precisam ter qualidade muito maior (controle do nível de impurezas e granulometria é crítico). As aplicações são baseadas em propriedades muito específicas : •Elétricas – Sensores de temperatura (NTC, PTC ), Ferroelétricos (capacitores, piezoelétricos ), Varistores (resistores não lineares ), Dielétricos (isolantes ) • Térmicas e Mecânicas – Ferramentas de corte • Químicas – Sensores de gases e vapores • Biológicas – Próteses e implantes CERÂMICAS DE ALTA TECNOLOGIA

22. Materiais Não Metálicos 22 • Os materiais cerâmicos são formados por elementos metálico e não metálico com ligações covalente-iônicas. Apresentam elevada estabilidade térmica e química, alta dureza e são frágeis. • Por apresentar elevada temperatura de fusão, em geral, são conformados a partir de matéria-prima particulada por sinterização ou utilizando-se de um veículo dispersante em suspensão. • O vidro por apresentar temperatura mais baixa de amolecimento e conformação, porque é amorfo, é processado do estado líquido e a sua viscosidade varia com a temperatura. • A porosidade residual no produto cerâmico influi fortemente no seu desempenho mecânico, tanto por redução da área efetiva de resistência à tensão como pela presença de pontos de concentração de tensão. Resumo Próteses cerâmicas Blindagem térmica Cerâmicas Sinterizada

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