Relatório 1: Estrutura do Vasilhame

Aula-tema: Estruturas Cristalinas. Imperfeições em Sólidos.

METAIS

  • Normalmente combinações de elementos metálicos (Ex: ligas)

  • Excelente condução elétrica e de calor e têm aparência lustrosa

  • São fortes, mas deformáveis.

  • São extensivamente usados em aplicações estruturais.

POLÍMEROS

  • Compostos orgânicos que são plásticos ou borrachas (ex: polietileno, Teflon)

  • Feitos de carbono, hidrogênio e outros elementos não metálicos.

  • Moléculas grandes (macromoléculas)

  • Baixa densidade e muito flexíveis.

CÊRAMICAS

  • Compostos que contêm elementos metálicos e não metálicos (Ex: Al2O3, MgO).

  • Fracos condutores de eletricidade e calor

  • Duros e frágeis (quebradiços)

  • Mais resistentes a altas temperaturas e ambientes agressivos do que os metais e os polímeros.

COMPÓSITOS

  • Compostos de mais de um tipo de material (Ex: a “fibra de vidro” é feita de fibras de vidro embebidas num polímero)

  • Apresentam uma combinação das melhores características de cada componente (Ex: a fibra de vidro adquire a resistência à tensão do vidro e a flexibilidade do polímero).

Estrutura Cristalina

Átomos por célula unitária

Parâmetro de rede

Fator de Empacotamento

Exemplo de Metais

Cúbica Simples

1 átomos

a = 2r

0,52

Polônio

Cúbica de Corpo Centrada

8 átomos

a = 4r

0,68

Cromo, Ferro, tungstênio

Cúbica de Face Centrada

8 átomos

A = 2R

0,74

Cobre, alumínio, prata, ouro.

Material utilizado: Alumínio

Na produção de latas para acondicionar bebidas (refrigerantes) é normalmente utilizado o alumínio (apesar de também existirem produzidas em aço), este é o mais utilizado por apresentar diversas características que o tornam ideal para esta utilização, desde logo pelo fato de o alumínio ser 100% reciclável e a energia necessária na sua reciclagem ser apenas 5% da necessária para a sua produção, outras grandes vantagens são o fato de o alumínio ser bastante leve, atóxico, resistente, bastante maleável e permitir uma rápida refrigeração das bebidas.

Processo de fabrico de latas de refrigerante

Obtenção da matéria-prima

O alumínio puro não existe na natureza, existe sim sob a forma de minério, o principal minério do alumínio é a bauxita que é necessária processar para se obter o alumínio, primeiro é necessário proceder á separação da alumina da bauxita que é feita usando o Processo Bayer, este consiste na dissolução do minério com soda cáustica a alta temperatura e pressão.

O lixiviador obtido é arrefecido, diluído e filtrado. O composto 2NaAlO2 é decomposto por hidrólise, em alumina hidratada. É controlada a cristalização (adição de alumina fina para nucleação), a temperatura e a velocidade de arrefecimento.

Os cristais precipitados são calcinados a 1100 ºC, para libertação da água de cristalização, obtendo-se Al2O3 com um grau de pureza na ordem dos 99.4%. A obtenção do alumínio a partir da alumina purificada é efetuada pela redução eletrolítica desta através do processo Hall – Héroult. Neste processo a alumina atua como fundente a 970 ºC sendo efetuada a electrólise entre ânodos consumíveis de carbono e cátodos de carbono. O mecanismo da electrólise é o seguinte: No cátodo o sódio é libertado e reage com fluoreto de alumínio presente para produzir alumínio enquanto no ânodo os íons complexos são quebrados com libertação de oxigênio. Este reage com o ânodo (de carbono) formando dióxido de carbono, o ânodo é consumido durante o processo de obtenção do alumínio, sendo substituído periodicamente.

O alumínio obtido, com 99.7% de pureza, pode ser utilizado na maior parte das aplicações, nova purificação pode ser realizada electrolise podendo chegar – se a um grau de pureza de 99.999%. O alumínio fundido proveniente da electrólise é então vazado em lingotes padronizados. Para a produção de latas de alumínio de refrigerantes não são utilizados lingotes de alumínio, são sim utilizadas chapas de alumínio, o lingote de alumínio é transformado em chapa, através de técnicas de conformação, nomeadamente através da laminagem a quente (permite reduções de secções de 600 mm até 6mm) e a laminagem a frio (permite reduções até 0.05mm). A espessura das chapas para fazer latas de refrigerantes situa – se normalmente nos 0.2 mm.

Processo de fabrico do corpo da lata

Tudo começa com um grande rolo de chapa de alumínio com cerca de 10 toneladas. O rolo de chapa entra numa prensa de duplo efeito geralmente de excêntrico capaz de fazer cerca de 5600 copos por minuto que vai proceder a duas operações, o corte por arrombamento da chapa em discos e a estampagem destes em copos rasos com diâmetro bastante superior ao do produto acabado através de um punção que empurra os discos por uma matriz. O material excedente é compactado e enviado para ser reciclado.

Após este processo, os copos, entretanto formados vão para outra prensa que vai proceder á formação do corpo da lata, nesta prensa (bodymaker), os copos são forçados (por pressão) a passar por uma série de anéis de precisão, com um diâmetro cada vez menor até ao diâmetro padrão da lata, o copo sujeito a uma grande pressão passa pelos anéis, afinando a sua espessura e esticando o material formando o corpo da lata, a diminuição do diâmetro de anel para anel é muito suave de modo a que os defeitos no produto sejam mínimos, para, além disso, esta deformação ocorre num ambiente lubrificado de modo a baixar a temperatura a que ocorre a deformação e evitar alterações das propriedades do material devido ao calor gerado. Ao passar no último anel, o copo embate contra uma matriz, fazendo a forma do fundo da lata, e um jato de vapor sai de dentro do punção da prensa fazendo o corpo sair.

Após a secagem do corpo, este vai para uma máquina de pintura que irá aplicar um revestimento na parte exterior, este revestimento tem como finalidade dar ao produto uma boa resistência á corrosão assim como servir de primário para a pintura decorativa que se vai seguir, este revestimento pode ser efetuado em branco, dourado, ou transparente. A máquina que segura os corpos das latas através de sucção, leva-os de encontro com um rolo que contém o material de revestimento, este material irá ser transferido para o corpo através de deposição magnética, os corpos são levados novamente para um forno para secar o revestimento.

Por fim todos os corpos são submetidos a um teste de luz para verificar se nenhum ficou furado ou danificado durante o processo de fabrico, sempre que um corpo não passa no teste é retirado da linha de produção e compactado para seguir para uma unidade de reciclagem de alumínio. Os corpos das latas são por fim empapelar e levados para a unidade de fabrico de refrigerantes.

Processo de fabrico da tampa da lata

O processo de fabrico da tampa da lata começa, tal como no caso do corpo da lata, com um grande rolo de alumínio que alimenta uma prensa de excêntricos de duplo efeito que vai proceder ao corte por arrombamento (formando discos) e de seguida a moldagem através de um punção e uma matriz dos discos numa espécie de “carapaça”. Esta prensa consegue produzir cerca de 6000 “carapaças” por minuto.

Um composto selante é aplicado na parte de dentro da carapaça. Este garante uma vedação perfeita quando a tampa e o corpo da lata são unidos.

A carapaça é transformada na tampa através da passagem por várias prensas de transformação que vão modelando a “carapaça” através de punções matriz que embatem nesta.

O último passo corresponde à colocação da anilha (que é feita por estampagem) na tampa, esta colocação é feita por rebitagem. O corpo e a tampa da lata vão para a empresa de produção de bebidas onde vai ser unida uma á outra, após o corpo ser cheio com a bebida produzida pela empresa, sendo em seguida empaletadas estando prontas para o consumidor final.

Relatório 2: Propriedades Mecânicas do Vasilhame

Aula-tema: Propriedades Mecânicas dos Metais. FALHA

O conceito de tensão é muito útil para definir grandezas que não dependem do tamanho relativo dos materiais envolvidos, como por exemplo, na caracterização de um material através de um ensaio de tração.

A tensão pode ser devida a um componente de força normal (perpendicular) à superfície (área) ou tangente a esta. Quando a força é normal, denomina-se a tensão normal e quando a força é tangente, denomina-se tensão cisalhante.

Deformação a relação entre o deslocamento de um material ao longo de um determinado comprimento, por meio de uma tensão de cisalhamento.

Diagrama de Tensão versus Deformação do Alumínio

A dureza é a medida da resistência de um material a deformações plásticas localizadas. Frequentemente, ela é um bom indicador das propriedades de tração e desgaste dos materiais. Nesse projeto 1, a análise da dureza foi feita com o objetivo de se obter as propriedades do material para ver se ele pode ser usado nas aplicações de engenharia.

Diversos ensaios podem ser feitos para analisar a dureza de um determinado material, entre as principais estão os ensaios de dureza Brinell, Vickers e Rockwell. Eles são bastante realizados, pois são ensaios baratos, são de fácil realização, é não destrutível, o corpo de prova é pouco deformado e através do ensaio podem-se determinar outras propriedades do material como limite de resistência a tração. O ensaio de dureza Rockwell é geralmente realizado em corpos de prova de alumínio.

A dureza Rockwell elimina o tempo necessário para a medição de qualquer dimensão causada pela impressão, pois o valor da dureza do material é lido diretamente na máquina de ensaio, sendo, portanto um ensaio mais rápido e menos sujeito a erros humanos. Além disso, utilizando-se penetradores pequenos, muitas vezes não danificamos a peça a ser usada como corpo de prova.

O ensaio é baseado na profundidade da penetração. Além da aplicação da carga total sobre o penetrador, existe uma carga menor, a pré-carga, que é aplicada com o objetivo de eliminar os efeitos da deformação elástica do material. O valor da dureza Rockwell (HR), ao contrário dos valores obtidos nos demais ensaios, é adimensional.

Faculdade Anhanguera Educacional

Engenharia de Produção.

Materiais de Construção Mecânico

ALUNOS:

Atividades Práticas Supervisionadas

Trabalho Apresentado a Faculdade Anhanguera Educacional de Anápolis como requisito da conclusão da Matéria de Materiais de Construção Mecânico, sob a Orientação do Professor: Claudio Margela.

Anápolis – GO

2013.

Faculdade Anhanguera Educacional

Materiais de Construção Mecânico

Atividades Práticas Supervisionadas

Anápolis, 26 de Março de 2013.

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