CIENMAT.05 - Metais e Plásticos

CIENMAT.05 - Metais e Plásticos

(Parte 1 de 2)

ISMAI – CET de Design e Inovação Industrial 2013-2014

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Alumínio 01

O Alumínio é um elemento químico de símbolo Al de número atómico 13 (treze protões e treze electróes ) com massa atómica 27 gramas/mole.

Na temperatura ambiente é sólido, sendo o elemento metálico mais abundante da crosta terrestre.

A sua leveza, condutividade elétrica, resistência à corrosão e baixo ponto de fusão conferem-lhe uma multiplicidade de aplicações, especialmente nas soluções aeronauticas.

Entretanto, mesmo com o baixo custo para a sua reciclagem, o que aumenta sua vida útil e a estabilidade do seu valor, a elevada quantidade de energia necessária para a sua obtenção reduzem sobremaneira o seu campo de aplicação, além das implicações ecológicas negativas no rejeito dos subprodutos do processo de reciclagem, ou mesmo de produção do alumínio primário.

Principais Propriedades: Densidade: aprox. 2,7 Massa específica 2697 kg/m3 Dureza 2,75 Estrutura cristalina: cúbico de faces centradas Ponto de fusão: 660 ºC Ponto de ebulição: 2520 ºC

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Alumínio 02

O Alumínio é um metal leve, macio e resistente.

Possui um aspecto cinza prateado e fosco, devido à fina camada de óxidos que se forma rapidamente quando exposto ao ar.

O alumínio não é tóxico como metal, não-magnético, e não cria faíscas quando exposto a atrito.

O alumínio puro possui resistência mecânica muito baixa de cerca de 19 MPa, podendo atingir os 400 MPa se inserido dentro de uma liga.

A sua densidade é aproximadamente de um terço do aço ou do cobre.

É muito maleável, muito dúctil, apto para a mecanização e para a fundição, além de ter uma excelente resistência à corrosão e durabilidade devido à camada protetora de óxido.

É o segundo metal mais maleável, sendo o primeiro o ouro, e o sexto mais dúctil. Por ser um bom condutor de calor, é muito utilizado em panelas de cozinha.

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Alumínio 03

Considerando a quantidade e o valor do metal empregado, o uso do alumínio excede o de qualquer outro metal, exceto o aço. É um material importante em múltiplas atividades económicas.

O alumínio puro é mais dúctil em relação ao aço , porém as suas ligas com pequenas quantidades de cobre, manganês, silício, magnésio e outros elementos apresentam uma grande quantidade de características adequadas às mais diversas aplicações. Estas ligas constituem o material principal para a produção de muitos componentes dos aviões e foguetes.

Quando se evapora o alumínio no vácuo, forma-se um revestimento que reflete tanto a luz visível como a infravermelha, sendo o processo mais utilizado para a fabricação de refletores de faróis de automóveis , por exemplo.

Como a capa de óxido que se forma impede a deterioração do revestimento, utiliza-se o alumínio para a fabricação de espelhos de telescópios, em substituição aos de prata.

Devido à sua elevada reactividade química é usado, quando finamente pulverizado, como combustível sólido para foguetes e para a produção de explosivos.

Ainda usado como ânodo de sacrifício e em processos de aluminotermia para a obtenção de metais.

http://youtu.be/Us2YuUmqq-IPapel de Alumínio 04:50

http://youtu.be/kt5FmghqufM Porta de perfis de Alumínio 02:52

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Alumínio 04

Outras aplicações:

Como elementos estruturais em aviões, barcos, automóveis, bicicletas, tanques, blindagens e outros; tem sido utilizado com frequência para carruagens de combóio e de metropolitano.

Embalagens: papel - alumínio, latas, embalagens 2tetra pack” e outras. Construção civil: Janelas, portas, divisórias, grades e outros. Bens de uso: Utensílios de cozinha, ferramentas e outros.

Transmissão elétrica: Ainda que a condutibilidade elétrica do alumínio seja 60% menor que a do cobre, o seu uso em redes de transmissão elétricas é compensado pelo seu menor custo e densidade, permitindo maior distância entre as torres de transmissão.

Como recipientes criogênicos até -200 °C e, no sentido oposto, para a fabricação de caldeiras. Observação: As ligas de alumínio assumem diversas formas como o Duralumínio.

Descobriu-se recentemente que ligas de gálio-alumínio em contato com água produzem uma reação química dando como resultado hidrogénio, por impedir a formação de camada protetora (passivadora) de óxido de alumínio e fazendo o alumínio comportar-se similarmente como um metal alcalino como o sódio ou o potássio. Tal propriedade é pesquisada como fonte de hidrogênio para motores, em substituição aos derivados de petróleo e outros combustíveis de motores de combustão interna.

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Cobre 01

O cobre é um elemento químico de símbolo Cu (do latim cuprum), número atómico 29 (29 prótões e 29 eléctões) e de massa atómica 63,6u gramas/mole.

À temperatura ambiente o cobre encontra-se no estado sólido.

Classificado como metal de transição, pertence ao grupo 1 (1B) da Classificação Periódica dos Elementos.

É um dos metais mais importantes industrialmente, de coloração avermelhada, dúctil, maleável e bom condutor de eletricidade e de temperatura.

Conhecido desde a pré-história, o cobre é utilizado actualmente, para a produção de materiais condutores de eletricidade (fios e cabos), em tubagens para aquecimento central e em ligas metálicas como latão e bronze.

Principais Propriedades: Densidade: aprox. 8,9 Massa específica 8920 kg/m3 Dureza 3,0 Estrutura cristalina: cúbico de faces centradas Ponto de fusão: 1085 ºC Ponto de ebulição: 2562 ºC http://youtu.be/DnkYxry9XSI Moedas de cobre???!!! 03:52

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Cobre 02

O Cobre tem um tom avermelhado, alaranjado ou cor acastanhada devido a uma fina camada de manchas (incluindo óxidos ).

O cobre puro é rosa ou cor de pêssego. O cobre, assim como o ósmio (cor azulada), o césio e o ouro (amarelo), são os únicos quatro metais elementares com uma cor natural que não o cinza ou prata.

A estrutura eletrônica torna comparáveis, o cobre, a prata e o ouro semelhantes em muitos aspectos: os três têm alta condutividade térmica e elétrica, e os três são maleáveis. Entre os metais puros na temperatura ambiente , o cobre tem a segunda maior condutividade elétrica e térmica , depois da prata.

O cobre não reage com agua, mas reage lentamente com o oxigénio atmosférico, formando uma camada castanha escura de oxido de cobre. Em contraste com a oxidação do ferro pelo ar húmido, essa camada de óxido de cobre pára a corrosão. Uma camada verde de carbonato de cobre, chamado azinhavre, azebre ou verdete , muitas vezes pode ser visto em construções antigas de cobre, como a Estátua da Liberdade em Nova Iorque, a maior estátua de cobre do mundo.

Os cobres debilmente ligados são aqueles que contém uma porcentagem inferior a 3 % de algum elemento adicionado para melhorar alguma das características do cobre como a maquinabilidade (facilidade de mecanização), resistência mecânica e outras, conservando a alta condutibilidade elétrica e térmica do cobre.

Os elementos utilizados são estanho, cádmio, ferro, telúrio, zircônio, crômio e berílio. Outras ligas de cobre importantes são: Latões (zinco), Bronzes (estanho), Cuproalumínios (alumínio), Cuproníqueis (níquel), Cuprosilícios (silício) e Alpacas (níquel-zinco).

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Latão 01

O latão é uma liga metálica de cobre e zinco com porcentagens deste último entre 5% e 45%, dependendo do tipo de latão. Outros metais podem ser adicionados, e variando a quantidade e a proporção destes metais, altera-se as propriedades da liga.

Ocasionalmente adicionam-se pequenas quantidades de alumínio, estanho, chumbo e arsênio para potencializar algumas das características dessa ligação, dependendo de como e onde a liga será utilizada.

É bastante maleável (mais que o cobre ou o zinco separadamente), dúctil, resistente a impactos e um bom condutor de energia térmica e energia elétrica.

Possui um ponto de fusão relativamente baixo e pode ser fundido facilmente em pequenos fornos especializados. Este ponto de fusão não é fixo, pois dependerá da quantidade e da proporção dos metais que foram utilizados na sua composição. No geral, o ponto de fusão do latão situa-se entre 900ºC-940ºC.

Devido a estas características o latão pode ser forjado, fundido, laminado e estirado a frio de maneira mais fácil do que os próprios metais que o compõe.

Esta liga apresenta densidade maior que a dos aços mas menor que as ligas de cobre, sendo de aproximadamente 8600 kg/m³.

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Latão 02

O Latão tem uma cor amarelada semelhante a do ouro e é consideravelmente resistente a manchas.

As utilizações do latão são vastas e compreendem uma série de segmentos industriais. Esta liga metálica é aplicada, por exemplo, na fabricação de tubos de condensadores, armas, cartuchos de munição, torneiras, cadeados (a parte dourada), rebites, núcleos de radiadores, instrumentos musicais de sopro, aparelhos médicos e cirúrgicos, ornamentações, joias e bijuterias, terminais elétricos, tachos e bacias, moedas, parafusos, arames, vergalhões, válvulas, rodas para carro, entre outros. Na antiguidade o latão polido era utilizado como espelho e suas primeiras utilizações apareceram ainda na pré história.

Os latões são classificados em várias categorias:

• O Latão de almirantado contém 30% de zinco, com 1% de estanho para inibir a dezincificação em alguns ambientes;

• A Liga de Aich tipicamente contém 60,6% de Cobre, 36,58% de Zinco, 1,02% de Estanho e 1,74% de Ferro. Foi projetada para uso em atmosfera marítima devido a sua resistência à corrosão, dureza e tenacidade. Uma aplicação característica é a proteção de costados de navios, embora métodos mais modernos de proteção catódica tornaram seu uso menos comum. Possui uma cor semelhante ao ouro;

• O Latão alfa tem menos de 35% de zinco. É maleável, pode ser trabalhado a frio, e por isso é utilizado em operações como prensagem e forjamento. São ligas monofásicas, de estrutura CFC - cúbica de faces centradas.

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Latão 03

Mais categorias de Latões:

• Latão de príncipe Rupert é um tipo de latão alfa contendo 75% de Cobre e 25% de zinco. Devido à sua bela cor amarela característica, é utilizado em bijuterias como imitação de ouro. A liga é assim chamada por causa do príncipe Ruperto do Reno;

• Latão alfa-beta (metal Muntz), também chamado latão duplex, possui de 35 a 45% de zinco e é adequado para ser trabalhado a quente;

• Latão aluminado contém alumínio, o que aumenta sua resistência a corrosão. É usado para serviço em atmosferas marítimas e também em moedas de euro, a unidade monetária da União Europeia (também conhecido como ouro nórdico);

• Latão arsênico contém adição de arsênio, e frequentemente alumínio, e é usado para fazer os recipientes de queima de alguns motores;

• Latão beta, com 45 a 50% de zinco, só pode ser trabalhado a quente. É mais duro, resistente e tem maior fusibilidade;

* Latão para cartuchos é um latão com 30% de zinco com boas propriedades para trabalho a frio. Utilizado para cartuchos de munição de armas de fogo;

* Latão comum, ou latão de rebite, é um latão com 37% de Zinco, barato e padrão para trabalho a frio;

* Latão DZR é um latão resistente a dezincificação com uma pequena porcentagem de arsênio.

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Latão 04

http://youtu.be/fStkk8Sr5C410 – O Alumínio 12:21
http://youtu.be/__fC49xc-nM1 - Processos de transformação do Alumínio 10:28
http://youtu.be/Aj_rCiAtcDk12 – As Ligas do Alumínio 12:23
http://youtu.be/-I4WCxPAcf413 – O Cobre 10:59
http://youtu.be/M_K5llqUHOA14 – As Ligas do Cobre 1:23
http://youtu.be/-CjLDdecpbk15 – Outros Materiais Não Ferrosos 10:3
http://youtu.be/NzeMELSM7eELimpar Latão 02:07
http://youtu.be/-Gf1Cd7mqOEComo se faz uma peça em latão 05:17
http://youtu.be/-XJNeQ_U-RQFundir Latão 10:49

Videos: http://youtu.be/ALbI5qya2-I Meting Metal (Brass) 06:27

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Bronze 01

Bronze é o nome com o qual se denomina toda uma série de ligas metálicas que têm como base os metais: cobre e estanho em proporções variáveis.

Outros elementos como zinco, alumínio, antimônio, níquel, fósforo, chumbo entre outros podem ser adicionados com o objetivo de obter características superiores às do cobre.

O estanho tem a característica de aumentar a resistência mecânica e a dureza do cobre, sem alterar a sua ductilidade.

O processo de fabricação consiste em misturar um mineral de cobre (calcopirite, malaquite ou outro) com o estanho (cassiterite) num alto-forno alimentado com carbono (carvão vegetal ou coque).

O anidrido carbónico reduz os minerais a metais, o cobre e estanho fundem-se e ligam-se em teores de estanho entre 2 e 1%.

De Bronze foram as primeiras armas e ferramentas metálicas, também utilizado para a produção de estátuas.

O Bronze, polido, chega ao amarelo-ouro, sendo o mais usado no campo da escultura.

A sua grande popularidade deve-se à sua enorme resistência estrutural, à não corrosão atmostérica, à facilidade de fundição e uma capacidade de acabamento que permite excelente polimento ou o uso de diversas cores e tipos.

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Bronze 02

O bronze possui muito boas características acústicas e de geração de ondas sinusoidais bastante puras e apresentando um timbre bem distinto, tornando-se assim um metal excelente para a fabricação de instrumentos musicais de percussão, como é o caso dos sinos e sinetas.

O Broze também é um material muito utilizado em componentes de instrumentos musicais de sopro, onde o som é originado.

Ele constitui o material base dos bocais e da estrutura do corpo nos saxofones, trompetes e trombones, entre outros.

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BRONZE Bronze 03

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Bronze 04

A presença de estanho nas ligas de Bronze confere a estas ligas um valor baixo para o coeficiente de atrito e uma muito boa resistência ao desgaste.

As ligas de Bronze são utilizadas na fabricação de casquilhos de apoios para veios, usando-se a fundição por coquilha e a fundição por centrifugação, daí a designação de casquilhos de bronze centrifugado.

http://youtu.be/DAAFTAA9v8IEsculturas em Bronze 05:19

http://youtu.be/6-TxIKt2cUE A criação de uma escultura em Bronze 03:4

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O Zamac é uma Liga de Zinco composta por quatro componentes metalicos básicos para sua formação (liga): Alumínio (Al), Cobre (Cu), Magnésio (Mg) e Zinco (Zn) SHG 9,99.

Possui boa resistência à corrosão, tração, choques e desgastes, e tem uma tonalidade cinza.

De entre todas as ligas de metais não ferrosos, o Zamac é uma das que possui maior utilização, devido às suas propriedades físicas, mecânicas e à fácil capacidade de revestimento por eletrodeposição (banho de cromo, níquel, cobre, ouro).

O seu baixo ponto de fusão (aproximadamente 400°C) permite uma maior durabilidade do molde, permitindo uma maior produção de peças em série fundidas.

O seu preço elevado nos últimos tempos tem feito com que o zamac fosse substituído em larga escala pelo alumínio, que, além de ter menor densidade (peças mais leves, menor uso de material), tem atualmente preço bem inferior.

De entre as empresas que utilizam o Zamac como matériaprima para injeção de peças, podem-se destacar: ferragens, móveis, automobilística, eletro-eletrônica, calçado, naval, entre outras.

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Alguns produtos acabados produzidos com Zamac:

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