Mini-Projecto · Dossiê técnico de seleção de material e tratamento
Contexto
A "Metalúrgica Serrano", uma pequena empresa de fabrico de componentes metálicos, recebeu um pedido de um cliente para produzir um componente estrutural (à escolha da turma: um suporte de prateleira industrial, uma escora de andaime, um veio de transmissão simples ou uma cantoneira de fixação) que vai trabalhar ao ar livre, sujeito a carga e a variações climáticas.
Foste destacado/a para a equipa de engenharia de materiais: a tua tarefa é propor o material e o tratamento do componente, com cálculos de resistência e justificação escrita de vantagens e desvantagens, num dossiê técnico entregue ao cliente.
Trabalhas individualmente ou em grupos de 2, usando o referencial da UC (estruturas cristalinas, diagramas de fase, comportamento mecânico, ligas, tratamentos e materiais não metálicos).
Requisitos
Funcionais
- Escolher um componente real (suporte, escora, veio ou cantoneira) e descrever a sua função e os esforços dominantes a que está sujeito.
- Propor pelo menos dois materiais candidatos (um metálico, outro metálico ou não metálico), com comparação justificada.
- Calcular a tensão admissível do material escolhido, com coeficiente de segurança explícito.
- Verificar a secção proposta contra o esforço dominante (tração, flexão, torção ou encurvadura, conforme o componente).
- Propor um tratamento (térmico, termoquímico, mecânico ou superficial) e justificar o efeito esperado nas propriedades.
- Identificar o risco de corrosão do componente no ambiente descrito e propor uma medida de proteção.
Não-funcionais
- Dossiê escrito, com linguagem técnica clara e tabelas de comparação.
- Todos os cálculos apresentados com fórmula, substituição de valores e unidades.
- Referência explícita às normas de designação dos materiais escolhidos (ex.: S235, AISI 304).
Fases
Fase 1 · Caracterizar o componente (2h) Escolher o componente, descrever a função, o ambiente de serviço e identificar o esforço mecânico dominante e um esforço secundário.
Fase 2 · Candidatos de material (3h) Propor pelo menos dois materiais candidatos (metálico e não metálico, ou dois metálicos de famílias diferentes), com tabela comparativa de resistência, custo, corrosão e processabilidade.
Fase 3 · Cálculo de resistência (3h) Calcular a tensão admissível do material escolhido e verificar a secção proposta contra o esforço dominante (flexão, tração, torção ou encurvadura).
Fase 4 · Tratamento e proteção (2h) Propor um tratamento adequado às propriedades finais pretendidas e uma medida de proteção contra a corrosão no ambiente descrito.
Fase 5 · Dossiê e apresentação (2h) Compilar o dossiê técnico e apresentar a proposta à turma, defendendo as escolhas feitas.
Critérios de avaliação
| Critério | Peso |
|---|---|
| Caracterização do componente e esforços identificados | 15% |
| Comparação justificada dos materiais candidatos | 25% |
| Cálculo de resistência correto e completo | 25% |
| Tratamento proposto e proteção contra corrosão | 20% |
| Dossiê e apresentação | 15% |
Erros comuns
- Escolher o material só pela resistência mecânica, ignorando a corrosão no ambiente descrito.
- Usar a tensão de cedência ou de rutura em vez da tensão admissível no cálculo.
- Ignorar a encurvadura ao verificar peças esbeltas em compressão.
- Propor têmpera sem revenido, ou confundir cementação com nitruração.
- Apresentar cálculos sem fórmula, sem substituição de valores ou sem unidades.
- Tratar a comparação de materiais como uma opinião, sem tabela nem critérios explícitos.
Bónus (opcional)
- Propor uma alternativa em material compósito (ex.: perfil pultrudido de fibra de vidro) e comparar peso e custo com o aço.
- Calcular o alongamento elástico do componente sob a carga de serviço, usando a lei de Hooke.
- Justificar, com o diagrama ferro-carbono, a classe de aço escolhida em função do teor de carbono.
Reflexão
No dossiê final, responde: se o componente fosse usado num ambiente industrial com atmosfera agressiva (ex.: perto do mar ou com produtos químicos), a tua escolha de material e de tratamento mudaria? Justifica com base na corrosão e no coeficiente de segurança.