ENGENHARIA DE MATERIAIS

A ENGENHARIA DE MATERIAIS é a área do conhecimento humano que está relacionada à pesquisa, ao desenvolvimento, à produção e à utilização de materiais com aplicação tecnológica.

Apesar das áreas de Engenharia Metalúrgica e Química contarem há tempos com cursos para formação de Engenheiro Metalúrgicos e Químicos, a área de Materiais como um todo passou a contar com formação de pessoal em nível de graduação somente a partir de 1.970; e sua ocupação, que antes era confiada a Engenheiros Metalúrgicos, Mecânicos, Químicos, Civis e outros, passa agora a contar com um profissional mais adequado.

O Ministério do Trabalho, por intermédio do Conselho Federal de Engenharia, Arquitetura e Agronomia-CONFEA, baixou a Resolução no 241/76 em 31 de julho de 1.976 publicada no Diário Oficial da União de 18 de Agosto de 1.976, à folha 3.298, Seção I - Parte II; estabelecendo as atribuições do Engenheiro de Materiais, como segue:

“Compete a esse profissional supervisão, estudo, projeto, especificação, assistência, consultoria, perícia e pareceres técnicos; ensino, pesquisa, ensaio, padronização, controle de qualidade; montagem, operação e reparo de equipamentos e outras atividades referentes aos procedimentos tecnológicos na fabricação de materiais para a indústria e suas transformações industriais; e equipamentos destinados a essa produção industrial especializada, seus serviços afins e correlatos”.

A Engenharia de Materiais integra a Modalidade Industrial de Engenharia onde se incluem as Engenharias Aeronáutica, Mecânica, Industrial, Metalúrgica, de Minas, Naval, de Petróleo, Química, de Tecnologia de Alimentos e Têxtil.

O Currículo do Curso de Graduação em Engenharia de Materiais está incluído entre as seis grandes áreas de Engenharia como estabelecido pelo Processo no 8.877/74 do Conselho Federal de Educação, aprovado em 02 de dezembro de 1.975, de acordo com o parecer no 4.807/75 da Comissão de Especialistas de Ensino de Engenharia. Esse Currículo é provisoriamente baseado em duas áreas tradicionais, Metalurgia e Química, e o aluno desse curso pode ter ênfase em Metais, Cerâmicas e Polímeros. A base científica em Matemática, Física, Química e Ciência de Materiais é indispensável para a sua formação.

Essa nova categoria de Engenheiros está cumprindo uma função catalítica no desenvolvimento de novas tecnologias dentro das metas do Plano Básico de Desenvolvimento Científico e Tecnológico do Governo Federal.

O mercado de trabalho se mostra bastante atraente e muitos Engenheiros de Materiais estão ocupando posições de responsabilidade em empresas privadas e estatais, particularmente vinculadas aos setores de pesquisa e desenvolvimento. Muitos dos Engenheiros formados foram treinados pelas empresas e trabalham atualmente em áreas relacionadas com materiais no campo de Engenharia Nuclear, Petroquímica, Eletro-Eletrônica, Engenharia Biomédica, Indústrias de Transformação, Mecânica, Aeronáutica, e outras. Até 2.002 já se formaram mais de 1.200 Engenheiros de Materiais.

ATUAÇÃO PROFISSIONAL
Engenheiro de Materiais pesquisa materiais e processos; desenvolve produtos e aplicações, tanto para novos materiais como para produtos já existentes.

Exemplos:

O MERCADO DE TRABALHO
O mercado de trabalho do Engenheiro de Materiais abrange área de fornecimento de matérias-primas; indústria de transformação; prestação de serviços; assistência e consultoria; instituições de ensino, de fomento, de pesquisa e de desenvolvimento científico e tecnológico.

A Metalurgia do pó, comumente denominada sinterização, vem a ser um processo altamente desenvolvido de manufatura de peças metálicas ferrosas e não ferrosas.

Basicamente, os pós metálicos são configurados em ferramental apropriado com posterior aquecimento sob condições controladas a temperaturas abaixo do ponto de fusão do metal base para promover ligação metalúrgica entre as partículas.

Esse aquecimento, chamado sinterização, normalmente confere à massa de pó aglomerada as propriedades físicas e mecânicas desejadas. É comum, entretanto, a ocorrência de outras fases de processo que permitem alcançar valores mais rigorosos de resistência mecânica, tolerância dimensional, acabamento, etc.

Fundamentalmente, a sinterização é um processo onde a economia de material é levado ao extremo: não há geração de cavacos (os quais numa usinagem convencional podem representar até 50% do peso original da peça bruta, nem carepas e tendo ainda vantagem de controlando-se a densidade, eliminar pesos mortos indesejáveis no produto final. Mesmo levando em consideração à necessidade de operações posteriores de usinagem, uma peça sinterizada normal, usa mais de 97% de sua matéria original.

A consideração dos aspectos econômicos torna ainda mais significativos quando se fabricam peças de formas complexas, tolerância dimensionais rigorosas e grandes lotes de produção.

CARACTERÍSTICAS
Através da metalurgia do pó, consegue-se a fabricação de um componente de uso universal: os mancais auto lubrificantes. Realmente, a porosidade existente num mancal sinterizado pode ser preenchida com óleo para garantir uma lubrificação permanente entre o eixo e o mancal. É também a metalurgia do pó o único processo conhecido para a produção de determinadas ligas de altíssima dureza em condições industriais. As técnicas de metalurgia do pó possibilitam o desenvolvimento de ligas -cerâmicas (CEMET), cuja aplicação abre um horizonte ilimitado.

Além de poderem ser impregnadas com óleo para funcionarem com mancais auto lubrificantes, as peças sinterizadas podem ser impregnadas com rezinas para selar os poros interconectantes, infiltradas com ligas metálicas para se aumentar a resistência mecânica, tratadas termicamente, cromadas, niqueladas, ferróxidadas, etc…

A maioria das peças sinterizadas pesa menos de 2,5kg, embora peças com até 15kg, possam ser fabricadas. Em seu desenvolvimento inicial, a metalurgia do pó produzia peças de formas geométricas bastante simples, em contraste com a atualidade onde, por motivos principalmente econômicos, procura-se fabricar cada vez mais complexas, já que os processos convencionais tornam-nas extremamente onerosas.

ECONOMIAS EM PROCESSOS
Em vários casos práticos, tais como em eixos com excêntricos, pinhões em pontas de eixo, etc., obtêm-se os, economia significativa pela utilização de peças sinterizadas agregadas a um a peça original simples. Em situações como esta, o processo de fabricação utiliza-se dos métodos convencionais para a “peça básica” e da metalurgia do pó para a produção da “parte complexa”.

Algumas peças podem, ainda, ser feitas separadamente na compactação e, então, juntadas e sinterizadas, produzindo a peça final desejada.

VANTAGENS E DESVANTAGENS

1. Reduz ao mínimo as perdas de matéria prima;
2. Facilita o controle exato da composição química desejada;
3. Elimina ou reduz operações de usinagem;
4. Possibilita bom acabamento superficial;
5. Processo produtivo de fácil automação;
6. Produtos obtidos de alta pureza;
7. Permite a utilização de características de resistência exatamente como requeridos pelo projeto.

Mackenzie Presbyterian University is a private university in São Paulo, Brazil.

Founded in 1870 as the American School, Mackenzie is one of the oldest institutions of higher education in Brazil. The University is regarded, both nationally and internationally, as a center of excellence having graduated numerous important names of Brazilian history. A part from its main campus in São Paulo, Mackenzie University has campus in the city of Barueri; as well as in Brasilia, Campinas, Recife, Rio de Janeiro for postgraduate and continuing education.

History
In 1870, during the Empire, the American Presbyterian missioner George Chamberlain and his wife Mary founded a private grammar school inside their home. The classes were held in Mrs. Chamberlain’s living room, and in a few years later the “American School” was established as a center of excellence in São Paulo. The Chamberlains’ American School was revolutionary for the Brazilian standards at the time: no corporal punishment on students was permitted, and both boys and girls could attend classes. Even though the Chamberlains were openly Presbyterians, students from all ethnic background, social classes, and religious denominations were welcomed. The fame of academic rigour allied to religious tolerance soon reached the United States.

In 1896, John Mackenzie, a New York lawyer, and his sisters donated US$50,000 “for the establishment of an engineering school to be built under the auspices of Mr. Chamberlain”. The Mackenzie building was built next year, and the college was named in their honor.

After the establishment of Mackenzie College, the institution saw rapid expansion of its activities with the creation of a School of Architecture, a School of Economics, and a Law School, gaining the status of University in ….

In 130 years of history, it is estimated the Mackenzie University counts 300 alumni, many of them important personalities of Brazilian politics and civil society. Among them are artists such as surrealist André Breton and the modernist painter Anita Malfatti, athletes such as Brazil’s most known basketball player Oscar Schmindt, car racer Émerson Fittipaldi, sea explorer Amyr Klink, and Olympic golden medalist Robert Scheidt; journalists Bóris Casoy, William Bonner and Ney Gonçalves Dias; businessmen Márcio Cypriano (CEO Bradesco), Ivan Zurita (CEO Nestlé, Brasil) and Emerson Kapaz; jurists Álvaro Villaça Azevedo, Carlos Miguel Aidar (former Brazilian Law Society President), Eros Roberto Grau (Brazilian Supreme Court Justice), José Roberto Batochio (prominent lawyer), Sérgio Pinto Martins (judge and labour law renowed scholar), Roberto Justus and Tales Castelo Branco.

Aço rápido é um material normalmente usado na fabricação de fresas, bits de usinagem. É comun na fabricação de lâminas de corte e brocas de furadeira. É muito superior aos antigos aços de alto teor de carbono, porque pode atingir temperaturas elevadas sem perder a têmpera (dureza). Por causa disso, aço rápido pode cortar metal à uma velocidade maior que os aços de alto teor de carbono anteriores, daí o nome de “Aço Rápido”.

Para aumentar a vida útil do aço rápido, as ferramentas são as vezes revestidas por uma camada de outro metal. Um exemplo é o TiN (Nitrito de Titânio). A maioria dos revestimentos geralmente aumentam a dureza e tornam a ferramenta mais lisa. O revestimento permite a ponta da ferramenta cortar facilmente o material sem que partes deste fiquem incrustadas (presas) a ferramenta. O revestimento também ajuada a diminuir a temperatura associada ao prosseso de corte e aumenta a vida da ferramenta.

O uso principal do aço rápido continua a ser na fabricação de várias ferramentas de corte: brocas, fresadoras, serras para madeira, bits de usinagem, discos para cortar engrenagens, plainas etc., embora também seja usado em prensas ultimamente…

Aços de alto teor de carbono continuam sendo uma boa escolha para uso em baixas velocidades onde uma boa precisão é nescesária, como em plainas manuais, entalhadeiras, formões etc.

Composição Química
Quando um aço ferramenta contém uma combinação com mais de 7 % de tungstênio, molibidenio e vanádio, e com mais de 0.60% carbono, ele é chamado Aço Rápido. Esse termo, que descreve sua habilidade de cortar metais “rápido”, é usado desde 1940 quando a ferramenta de aço predominante era a de alto teor de carbono, a qual não é capaz de cortar em altas velocidades.

O tipo principal T-1, com 18% de tungstênio, não mudou sua composição desde 1910 e era o tipo mais usado até 1940, quando foi substituido pelo molibidênio. Hoje em dia, apenas 5 - 10% do aço rápido usado na Europa é desse tipo e apenas 2% nos EUA.

A adição de 10% de tungstenio e molibidenio no total maximiza a dureza efetiva e a resistência do aço rápido e mantém essas propriedades sob altas temperaturas geradas quando se corta metal.

Resumindo: Aço Rápido é um Aço ferramenta (liga), capaz de suportar elevadas temperaturas resultantes de usinagem em altas velocidades de corte, sem perder a dureza.

O Processo de trefilação

A trefilação é um dos processos mais antigos de conformação de metais. O processo de trefilação consiste em deformar plasticamente uma barra ou fio metálico fazendo-o passar (a frio) por um orifício cônico (fieira) de diâmetro menor. O processo tem início com o fio-máquina, que é o material laminado a quente que não se fabrica em diâmetros menores que 5,5 mm.

Visando alívio de tensões e/ou obtenção de propriedades mecânicas específicas, aplica-se tratamentos térmicos como recozimentos intermediários nos, onde a cada passe de redução da seção transversal o material sofre um encruamento verificado pela elevação da tensão de escoamento do material que, ao atingir um certo valor, torna a trefilação impraticável.

Por outro lado, durante as etapas de recozimento, devido a fatores como temperatura, tempo de recozimento e componentes da atmosfera de recozimento, o aço adquire uma película superficial de óxido que deve ser eliminada anteriormente à trefilação, devido ao maior coeficiente de atrito correspondente quando comparada com a superfície metálica nua. O processo utilizado para eliminação da película superficial de óxido é a decapagem.

A decapagem é uma etapa também necessária entre as diversas etapas de trefilação, não somente para eliminação de óxidos, mas principalmente para obtenção de uma superfície que retenha eficientemente o lubrificante e é realizada pela passagem dos rolos de arame por sistemas mecânicos (decapagem mecânica) ou por tanques em meio químico (decapagem química).

Define-se atrito como a resistência ao movimento relativo de dois corpos em contato direto. Em processos por conformação, esse movimento ocasiona deformações plásticas, aquecimento e desgaste, o que resulta em perda de eficiência e solicitação de maior potência. Isto deve-se ao fato que as superfícies, ainda que cuidadosamente trabalhadas, quando examinadas ao microscópio, apresentam-se constituídas de saliências e reentrâncias que ocasionam interação e intertravamento superficial.

Até os dias de hoje, têm-se encontrado muitas dificuldades no estudo do atrito, e o que se faz é definir alguns modelos de atrito e realizar ensaios simplificados de fabricação para determinar coeficientes de atrito relativos às condições de processamento próximas àquelas encontradas nos processos de conformação. Apesar de ainda não ter sido desenvolvida uma teoria de trefilação suficientemente rigorosa, foram propostas algumas soluções aproximadas que são adequadas para explicar os efeitos do atrito na trefilação.