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UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE
ESCOLA DE CIÊNCIAS E TECNOLOGIA
BACHARELADO EM CIÊNCIAS E TECNOLOGIA
ECT 2411 – CIÊNCIA E TECNOLOGIA DOS MATERIAIS
PRÁTICA DE LABORATÓRIO 01
METAIS – POLÍMEROS - COMPÓSITOS
NATAL/RN
2015
UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE
ESCOLA DE CIÊNCIAS E TECNOLOGIA
BACHARELADO EM CIÊNCIAS E TECNOLOGIA
ECT 2411 – CIÊNCIA E TECNOLOGIA DOS MATERIAIS
PRÁTICA DE LABORATÓRIO 01
METAIS – POLÍMEROS - COMPÓSITOS
Docente: Dr. JORGE CARLOS LOPES BRAS SILVA PEREIRA
Prática de laboratório realizada pelo discente:
Arthur Augusto Carrilho Lambert
NATAL/RN
2015
Sumário
Metais
1. Introdução......................................................................................................................................................4
2. Materiais e Métodos.......................................................................................................................................5
2.1 Materiais e Equipamentos utilizados....................................................................................................5
2.2 Procedimento de ensaio..........................................................................................................................5
3. Apresentação dos resultados.........................................................................................................................6
4. Conclusão........................................................................................................................................................7
5. Anexos........................................................................................................................................................16
Referências...........................................................................................................................................................17
1. Introdução
O mercado metal mecânica tem exigido cada vez mais diferentes aplicações de peças metálicas
com os mais diferentes requisitos e propriedades, tendo como objetivo, tornar essas peças aptas para
suportar satisfatoriamente as mais diversas condições de serviço a que estarão sujeitas, sendo esses
requisitos como: isenção de tensões internas nocivas a estrutura e propriedades mecânicas compatíveis
com as cargas previstas.
Com base nesses requisitos são aplicados vários tipos de tratamentos para atender os objetivos
que os materiais necessitam, um desses é o tratamento térmico é o conjunto de operações de
aquecimento e resfriamento a que são submetidos os aços, sob condições controladas de temperatura,
tempo, atmosfera e velocidade de resfriamento, com o objetivo de alterar as suas propriedades ou
conferir-lhes características determinados. Assim, o tratamento térmico visa alterações nas propriedades
físicas de peças acabadas ou semi-acabadas da indústria metal-mecânica.
De um modo geral o tratamento térmico dos metais torna-se possível principalmente devido a
ocorrência de dois fenômenos importantes, são eles: Recristalização do Metal e Modificação de Fase
este segundo foi abordado e esclarecido durante o experimento explicitando o diagrama de fase ou
diagramas de equilíbrio do ferro carbono. Estes têm como finalidade mostrar alterações de estado físico
e de estrutura que sofrem as ligas metálicas, em decorrência de aquecimentos ou resfriamentos lentos.
Sendo assim foi realizado o experimento de aquecimento do ferro seguida do monitoramento de
seu resfriamento objetivando demonstrar assim, a mudança de fases e da sua estrutura cristalina.
2. Materiais e Métodos
2.1 Materiais e Equipamentos utilizados
Microscópio ótico metalográfico;
Microscópio eletrônico de varredura;
Pinça de ferro;
Forno mufla;
Amostras de metais.
2.2 Procedimento de ensaio
Primeiramente foi explicado o diagrama de fases do ferro-carbono (fig. 1) mostrando sua variação de
acordo com sua temperatura e porcentagem de carbono, depois foram colocadas duas amostras de ferro
no forno mufla até que atingissem uma temperatura em torno de 1500ºC, em seguida a primeira amostra
foi retirada e deixada para resfriar na temperatura ambiente onde simultaneamente foi observado sua
propriedade magnética (amostra 1). A segunda amostra do ferro foi retirada do forno mufla e resfriada
na água(amostra 2).
Em um outro momento observamos no microscópio ótico metalográfico com aumento de 500x as
duas amostras de aço “re-cozidas” amostra 1 e amostra 2, ambas também foram observadas no
microscópio
3. Apresentação dos resultados
A primeira amostra assim como a segunda, foram aquecidas a mais de 1400ºC, ou seja sofreram um
tratamento térmico do tipo recozimento pleno hipereutetóide. A amostra um, uma vez que resfriada em
temperatura ambiente ela apresentou um comportamento de acordo com o diagrama de fases, sem pular
etapas, onde pode-se observar a condição de equilíbrio havendo a formação da cementira + perlita e
simultaneamente foi monitorado a mudança alotrópica através da variação magnética da amostra. Em
seguida a primeira amostra ao ser observada no microscópio ótico metalográfico mostrou-se uma
estrutura parecida com de “placas” devido a organização dos átomos ao longo do tempo.
Em contrapartida na segunda amostra o resfriamento rápido do ferro negou a possibilidade de
fusão dos átomos, apresentando um resultado de não equilíbrio, apresentando a formação de martenzita
(Fig. 2). Ao ser analisada no microscópio ótico metalográfico notamos que a amostra é de estrutura
tetragonal pois a imagem mostrava a estrutura como espécies de agulhas e ao ser visto no microscópio
eletrônico de varredura notamos rachaduras devido ao resfriamento rápido.
4. Conclusão
Ao termino do experimento pôde-se ressaltar a importância do tratamento térmico e suas aplicações,
com vistas a integração de processos adequados afim de obter-se bons resultados a partir do tratamento
aplicado.
Sumário
Compósitos
1. Introdução......................................................................................................................................................9
2. Materiais e Métodos.....................................................................................................................................10
2.1 Materiais e Equipamentos utilizados..................................................................................................10
2.2 Procedimento de ensaio........................................................................................................................10
3. Apresentação dos resultados.......................................................................................................................11
4. Conclusão......................................................................................................................................................11
5. Anexos........................................................................................................................................................16
Referências...........................................................................................................................................................17
1. Introdução
Compósitos são materiais de moldagem estrutural, formados por uma fase contínua polimérica
(matriz) e reforçada por uma fase descontínua (fibras) que se agregam físico-quimicamente após um
processo de crosslinking polimérico (cura). Normalmente a fase descontínua é formada por fibra de
vidro, aramida ou de carbono dependendo da aplicação final.
A fibra de vidro começou a ser fabricada e comercializada pela primeira vez na Europa em meados
dos anos 30, com a patente de uma empresa europeia sob o processo de obtenção de vidro maleável.
Mas somente na década de 40 que este material se expandiu pelo mundo sendo amplamente utilizado
nos mais diversos segmentos industriais, provavelmente em função da Segunda Guerra Mundial, visto
que este compósito e amplamente utilizado na fabricação de aviões.
A fibra de vidro é um compósito filamentoso de finíssimos fios de vidro, agregados através de
resinas, silicones, fenóis e outros compostos solúveis em solventes orgânicos. A fibra de vidro pode
ainda conter em sua formulação alguns componentes como óxidos de potássio, ferro, cálcio e alumínio.
2. Materiais e Métodos
2.1 Materiais e Equipamentos utilizados
Fibra de vidro;
Resina polimérica termofixa;
Espátula;
Luvas;
Rolo;
Balança de precisão;
Desmoldante.
2.2 Procedimento de ensaio
O processo de formação do compósito de fibra de vidro inicia-se aplicando um desmoldante na
superfície para que quando for remover o produto diminua as chances de danifica-lo, em seguida foi
colocado 80g da resina polimérica devidamente pesado em uma balança de precisão, em seguida foi
adicionado um catalizador (metil etil cetona) na proporção de 2%, aproximadamente 1,6g. Após
misturar por cerca de 2 minutos a resina foi aplicada sobre a fibra de vidro com um rolo em seguida foi
colocada em repouso para o processo de secagem em torno de 2 horas.
3. Apresentação dos resultados
No experimento da produção do compósito de Polímero Reforçado com Fibra de Vidro (PRFV),
mostrou a usabilidade e a importância de “unir” dois materiais com propriedades diferentes porem que
quando unidos possam atender as necessidades requisitadas. Onde antes a fibra de vidro possuía uma
alta maleabilidade e baixa dureza, agora o compósito apresenta uma durabilidade maior, de baixa
densidade e alta rigidez.
4. Conclusão
Ao concluir o experimento notamos a ampla empregabilidade dos compósitos em nosso dia-dia em
especial as fibras de carbono e de vidro, sua utilidade devido a sua baixa densidade e durabilidade é
bastante empregada em aviões, barcos, carros, caminhões e na construção civil, na produção de peças
para computadores e equipamentos de telecomunicação e em diversos outros dispositivos que tenham
essa finalidade.
Sumário
Polímeros
1. Introdução....................................................................................................................................................13
2. Materiais e Métodos.....................................................................................................................................14
2.1 Materiais e Equipamentos utilizados..................................................................................................14
2.2 Procedimento de ensaio........................................................................................................................14
3. Apresentação dos resultados.......................................................................................................................15
4. Conclusão......................................................................................................................................................15
5. Anexos........................................................................................................................................................16
Referências...........................................................................................................................................................17
1. Introdução
A humanidade tem estado em contato com polímeros há muito tempo, através de vários produtos
que são encontrados na natureza: resina do pinheiro, o asfalto, betume, o âmbar, a resina shellac, a cera
de abelha. São materiais que na natureza já se encontram prontos e quando analisados estão na família
dos polímeros. O boom do mundo dos polímeros começou a acontecer junto com a grande onda de
industrialização que o mundo conheceu a partir de meados do século XIX. A partir de 1838, com a
descoberta do monômero de vinil celulose, vem toda uma seqüência de desenvolvimentos e descobertas.
estes ciclos de descobertas que acabou culminando no desenvolvimento de algumas das grandes resinas
que encontramos hoje. As poliamidas introduzindo uma série de revoluções a partir de 1938, o
polietileno em 1939, os poliuretanos em 1940, politetrafluoretileno em 1941, silicones em 1943. A partir
daí, começamos a classificar os termoplásticos, principalmente em função da sua utilização, mas
também em função da sua competitividade, de sua viabilidade econômica.
Polímeros denominados termoplásticos podem ser amolecidos, o que permite a deformação
desses a partir da aplicação de pressão. Quando resfriados, tais polímeros retomam a sua rigidez inicial.
O comportamento dos termoplásticos viabiliza a produção em larga escala de artefatos através de meios
como a extrusão e a moldagem por injeção. Outro importante aspectos desses polímeros é que eles
podem ser reciclados a partir de rejeitos e refugos, já que são facilmente remodelados através da
aplicação combinada de pressão e temperatura. Exemplos desse tipo de polímero são o polietileno,
polipropileno, PMMA [poli(metacrilato de metila)], politetrafluoretileno (Teflon®), Nylon®, etc.
Devido a variação de fornecedores é necessário processo específico para adquirir o polímero
ideal para cada uso especifico, um desses processos é a extrusão. O processo de extrusão consiste na
obtenção de produtos conformados por meio da passagem do material fundido através de uma matriz,
formando, após sua solidificação, um produto de seção transversal constante. O processo é realizado a
partir da fusão e homogeneização do material a uma dada vazão, pressão e temperatura.
2. Materiais e Métodos
2.1 Materiais e Equipamentos utilizados
Extrusora monorosca;
Grãos de polímeros;
Máquina Injetora.
2.2 Procedimento de ensaio
No primeiro experimento foi mostrado como acontece mistura dos grânulos na extrusora
monorosca que opera entre 220ºC e 250ºC. Acontecendo da seguinte forma: A matéria-prima é
amolecida e sua saída é forçada através de uma matriz instalada no equipamento denominada matriz,
produzindo um produto que conserva a sua forma ao longo de sua extensão, após seu resfriamento, este
produto possui um formato de “espaguete” (Fig 3).
No segundo experimento foi apresentado o processo de moldagem dos polímeros por meio de
injeção. A máquina operante era uma Injetora onde basicamente acontecia o enchimento rápido sob
pressão de uma cavidade de um molde com um polímero previamente aquecido, em torno de 250ºC. O
produto é extraído depois de resfriado o suficiente para manter a forma e as dimensões necessárias,
produtos esses eram corpos de prova.
3. Apresentação dos resultados
No primeiro experimento pode-se observar as resinas poliméricas serem moldadas no processo de
extrusão onde os grânulos poliméricos eram aquecidos moldados e em seguida resfriados dando origem
a tubos finos e longos. No segundo experimento observou-se a aplicação do polímero, onde ao ser
aquecido e injetado em um molde sob alta pressão os polímeros após resfriarem apresentavam formas de
acordo com o molde previamente selecionado.
4. Conclusão
Ao termino dos experimentos concluímos que as aplicações, processos de preparação, transporte e
utilidades dos polímeros termoplásticos são inúmeras, com uma enorme variação de plásticos utilizados,
como: polietileno de baixa ou alta densidade (PEBD e PEAD), o vinil, o PVC, acrílico, PETG, butirato,
polipropileno e poliestireno.
5. Anexos
Figura 1 - (http://rotadosconcursos.com.br/sistema/public/imagens_provas/18041/7.gif)
Figura 2 - (http://l.yimg.com/g/images/spaceout.gif)
Figura 3 – Extrusora
Figura 4 – Injetora
Referências
ASSOCIAÇÃO LATINO AMERICANA DE MATERIAIS COMPOSTOS (ALMACO). Compósitos.
Disponível em: <http://www.almaco.org.br/compositos.cfm >. Acesso em: 27 de set. 2015.
RIBEIRO, D. Fibra de vidro. WikiCiências, v. 4, n. 12, dez. 2013.
CORDEBELLO, F. S. Polímeros do futuro: tendências e oportunidades. Polímeros, v.13, n.1, p. e4-e43,
2003.
UFRGS. Aplicações da Reologia no Processamento de Polímeros. Disponível em:
<https://chasqueweb.ufrgs.br/~ruth.santana/reologia/P%C3%A1ginas/10.%20Aplicacao.html>. Acesso
em: 27 de set. 2015.