Índice

1. Metais Ferrosos — aços (classificação, tratamentos térmicos, soldabilidade), ferros fundidos
2. Metais Não Ferrosos — alumínio, cobre, titânio, suas ligas, aplicações na manutenção
3. Polímeros e Elastómeros — termoplásticos, termorígidos, borrachas técnicas, vedantes
4. Materiais Compósitos e Cerâmicos — GFRP, CFRP em componentes industriais, cerâmicos de corte
5. Selecção de Materiais — critérios (propriedades mecânicas, custo, disponibilidade, reciclabilidade)
6. Degradação e Falha — corrosão (tipos, protecção), fadiga, desgaste abrasivo, análise de falha

Classificação dos Aços

Aços de liga: adição de Cr, Ni, Mo, V → maior resistência, temperabilidade, resistência ao desgaste

Tratamentos Térmicos

Têmpera: Aquecimento (Taustenite) + arrefecimento rápido → martensita → alta dureza

• Risco: fissuras se arrefecimento muito brusco; requer revenimento posterior

Revenimento: Após têmpera, reaquecimento a 150–600°C → reduz fragilidade, ajusta dureza

• Baixo revenimento (150–250°C): mola, ferramentas → dureza 58–62 HRC
• Alto revenimento (500–600°C): veios, engrenagens → dureza 28–35 HRC + boa tenacidade

Recozimento: Aquecimento lento + arrefecimento muito lento → elimina tensões, amolece

Normalização: Aquecimento + arrefecimento ao ar → microestrutura homogénea, tensões residuais baixas

Cementação: Difusão de C na superfície + têmpera → superfície dura + núcleo tenaz (ideal para engrenagens)

Ferros Fundidos

GG25 vs GGG40: Na manutenção, preferir GGG (mais tenaz, suporta impactos) para substituição de peças estruturais.

Alumínio e suas Ligas

Série de ligas de alumínio (classificação AA):

Na manutenção industrial: 6061-T6 e 6082-T6 são as mais usadas — fácil maquinagem, boa relação resistência/peso, boa soldabilidade (MIG/TIG).

Cobre, Titânio e suas Ligas

Ligas de cobre mais usadas na manutenção:

Titânio Ti-6Al-4V (Grau 5):

• Resistência específica muito alta (Rm/ρ superior ao aço)
• Excelente resistência à corrosão (ambientes químicos, marítimos)
• Maquinagem difícil (condutividade térmica muito baixa → risco de soldagem)
• Uso em manutenção: implantes de bombas químicas, parafusos de alta resistência em ambiente corrosivo

Termoplásticos de Engenharia

Elastómeros e Vedantes Técnicos

Regra de selecção: NBR para sistemas hidráulicos com óleo mineral; FKM para fluidos sintéticos, químicos ou temperaturas > 120°C.

Compósitos em Contexto Industrial

GFRP (Glass Fibre Reinforced Polymer):

• Fibra de vidro E + matriz de poliéster ou epóxi
• Rm ≈ 200–350 MPa; módulo 15–25 GPa
• Aplicações: carcaças de protecção, tampas de máquinas, tubagens químicas
• Risco de manutenção: abrasivo ao cortar (usar EPI respiratório)

CFRP (Carbon Fibre Reinforced Polymer):

• Fibra de carbono + matriz epóxi
• Rm ≈ 600–1000 MPa; módulo 50–150 GPa; baixíssima densidade
• Aplicações: braços robóticos, estruturas de máquinas de alta velocidade
• Na manutenção: não furar sem guia (delamination); usar brocas especiais carburo

Cerâmicos técnicos na maquinagem:

• Al₂O₃ (alumina): pastilhas de torneamento de ferro fundido a alta velocidade
• Si₃N₄ (nitreto de silício): maquinagem de ferro fundido cinzento, alta Vc
• CBN (nitreto de boro cúbico): maquinagem de aços endurecidos (>45 HRC)

Processo de Selecção

Método de Ashby (gráficos de propriedades):

REQUISITOS DA PEÇA
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Função → o que faz a peça?
Restrições → que limitações existem (T, química, norma)?
Objectivos → maximizar/minimizar (Rm/ρ, custo, vida útil)?
Variáveis livres → que material e processo?
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ÍNDICE DE DESEMPENHO (Merit Index)
Ex.: para viga de flexão de massa mínima: E^(1/2)/ρ
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FILTRAR nos gráficos Ashby
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SELECÇÃO FINAL (considerar custo, disponibilidade, reciclagem)

Bases de Dados e Critérios

Bases de dados de materiais:

• MatWeb (matweb.com): base de dados livre com >130 000 materiais; propriedades mecânicas, térmicas, eléctricas
• Granta CES EduPack (Ansys): ferramenta académica/industrial; gráficos de Ashby; índices de desempenho
• ASM Handbook (ASM International): referência técnica completa para metais

Critérios de selecção na manutenção industrial:

Tipos de Corrosão

Fadiga e Desgaste

Fadiga:

• Falha por carga cíclica abaixo da Rm estática
• Limite de fadiga: ≈ 0,4–0,5 × Rm (aço); não existe limite para Al
• Iniciação em concentradores de tensão: raios de concordância, ranhuras, marcas de maquinagem

Mecanismos de desgaste:

1. Abrasivo: partículas duras riscam a superfície → principal em guias e fusos CNC
2. Adesivo (galling): soldagem a frio entre superfícies em contacto → atrito seco, alumínio
3. Erosão: partículas em suspensão num fluido atingem a superfície → bombas, válvulas
4. Fadiga de contacto (pitting): carga cíclica de Hertz → rolamentos, engrenagens

Fractografia: análise da superfície de fractura para determinar o modo de falha:

• Estriações de fadiga: linhas paralelas → propagação cíclica
• Dimples: covetas esféricas → fractura dúctil
• Clivagem: superfície brilhante, plana → fractura frágil