Nenhuma substância foi tão importante como o metal na história do controle do homem de seu ambiente. Avanços na agricultura, a guerra, o transporte, até mesmo a culinária são impossíveis sem metal. Então, o metal é a peça-chave de toda a Revolução Industrial, desde o vapor até a eletricidade. É a metalurgia que torna possível a existência de máquinas, equipamentos, veículos de transporte e bens de consumo. A metalomecânica envolve, ainda, a aplicação prática dos metais.
Processo de soldagem em metal mecânica
Os processos de metal mecânica incluem usinagem, soldagem, deformação plástica e fundição. Engloba ainda o estudo das propriedades dos materiais utilizados, o seu projeto e seleção, e ainda de fenômenos de resistência destes como a fadiga, a fluência ou o atrito.
Pré-história
Desde o início dos tempos, os metais atraem a atenção do homem não apenas por seu aspecto e valor, mas também por sua capacidade de se transformar em qualquer outro objeto que a mente humana imaginar. Por volta do ano 7000 aC, algumas comunidades neolíticas começar a martelar o cobre bruto na forma de facas e foices e perceberam que ele oferecia uma enorme durabilidade e resistência.
Um segredo da natureza revelado acabou por iniciar a tradição da metalurgia: com o fogo, os metais podiam ser moldados em um novo formato e, quando frios, estavam solidificados novamente. O uso do fogo, portanto, tornou possíveis dois novos passos significativos no desenvolvimento da metalurgia: a fundição de metal, vertendo-a em moldes preparados, e da fundição de minérios para extrair metal. Objetos feitos de cobre fundido, datando de 3800 aC, foram encontrados no Irã. Outra inovação feita pelos homens da Idade do Bronze foi a da fundição: dois ou mais metais juntos – formando uma liga metálica – tinham mais durabilidade e confiabilidade do que um sozinho.
Fundição de metais em metal mecânica
Metalurgia extrativa
Os minérios se encontram na superfície da terra, em afloramentos de rocha. Com a exploração abaixo da superfície, desenvolveu-se um novo caminho para a metalurgia, com o apoio da mineração. Metalurgia extrativa é a remoção de metais valiosos a partir de um minério e refino dos metais extraídos brutos em uma forma mais pura. A fim de converter um metal óxido ou sulfureto de um metal puro, o minério deve ser reduzido fisicamente, quimicamente ou eletroliticamente. Após a extração, grandes pedaços do minério são quebrados por meio da trituração e/ou moagem, com o objetivo de obter partículas suficientemente pequenas em que cada partícula.
Ligas de metal
As ligas metálicas mais comuns são o alumínio, cobre, ferro, magnésio, níquel, zinco, crômio e titânio. Aços de carbono simples e ferros fundidos são usados em aplicações de baixo custo e alta resistência, ou seja, são pesados e podem sofrer corrosão. Já aço inoxidável e aço galvanizado são utilizados em produtos em que é imprescindível a resistência à ferrugem e ao desgaste.
As ligas de magnésio e alumínio apresentam, como característica, leveza e resistência, enquanto as ligas de cobre-níquel são ideais para ambientes em que a corrosão é intensa e em aplicações não-magnéticas. Ligas à base de níquel, como Inconel, resistem a altas temperaturas, como em turbocompressores, vasos de pressão e trocadores de calor. Nessa situação, ligas de cristal único são indicadas para reduzir a deformação do material.
Laminação a frio em metal mecânica
Tratamentos térmicos
Os metais podem receber tratamento térmico para alterar as características de resistência, ductilidade, tenacidade, dureza ou resistência à corrosão. Processos de tratamento de calor comuns incluem recozimento, fortalecimento precipitação, têmpera e revenimento. O recozimento amacia o metal por meio do aquecimento, e, em seguida, permitindo-o arrefecer muito lentamente, o que tira as tensões no metal e faz com que o metal fique “macio” e se dobre ao invés de quebrar quando receber pressão. Ou seja, ele fica mais fácil de trabalhar. Extinção, ou quenching, é o processo de resfriamento de um aço carbono muito rapidamente depois de ele ser aquecido. Ao “congelar” as moléculas do aço, o metal fica mais duro.
Há um equilíbrio entre a dureza e a resistência em qualquer aço: os mais duros são menos resistentes e os mais resistentes são menos duros. Temperar alivia tensões no metal causadas pelo processo de endurecimento. A têmpera torna o metal menos duro e mais resistente a impactos sem quebrar. Muitas vezes, os tratamentos mecânicos e térmicos são combinados na técnica de tratamento termomecânico, para melhorar as propriedades de processamento e eficiência dos materiais, especialmente nos aços especiais de alta liga, super ligas e ligas de titânio.
Usinagem em metal mecânica
Processos de metalurgia
A metalurgia lida com a produção de componentes metálicos para a engenharia de produtos e para o consumo. A produção de ligas, a modelagem, o tratamento térmico e o tratamento de superfície do metal são processos de metal mecânica. O engenheiro metalúrgico ou de produção tem como atribuição atingir o equilíbrio entre as propriedades do material, tais como peso, durabilidade, resistência, custo, dureza , corrosão e performance em condições extremas de temperatura.
Dessa forma, o ambiente operacional deve ser levado em conta. Num ambiente de água salgada, metais ferrosos e certas ligas de alumínio rapidamente sofrem corrosão. Já os metais expostos ao frio podem suportar uma transição de duro para frágil e perder sua resistência, tornando-se mais vulneráveis a rachaduras. Metais que recebem cargas cíclicas contínua podem sofrer de fadiga do metal, da mesma maneira que metais sob constante estresse a temperaturas elevadas podem ceder.
Os metais são moldados pelos seguintes processos:
Usinagem – tornos, fresadoras e brocas cortam o metal frio para moldar.
Fundição – metal fundido é vertido para uma forma de molde.
Forja – aquecimento do metal pelo ferreiro para ser martelado na forma desejada.
Circulante – um lingote é passado através de rolos sucessivamente mais estreitos para criar uma folha.
Revestimento a laser – pó metálico é soprado através de um laser de feixe móvel (por exemplo, montado sobre uma máquina de eixo NC 5). O metal resultante derretido atinge um substrato a partir de uma piscina de fusão. Ao mover a cabeça do laser, é possível empilhar as faixas e construir-se um pedaço tridimensional.
Extrusão – metal quente e maleável é forçado sob pressão através de uma matriz , que molda o material antes que ele fique frio.
Sinterização – metal em pó é aquecido num ambiente não oxidante depois de ter sido comprimido em uma fieira.
Fabricação – folhas de metal são cortadas com guilhotinas ou cortadores a gás e dobrados e soldados em forma estrutural.
Laminação a frio – a forma do produto é alterada por laminação ou outros processos enquanto o produto está a frio, com o objetivo de aumentar a resistência do produto por um processo chamado de encruamento. Encruamento cria defeitos microscópicos no metal, que resistem a outras alterações de forma.
Na indústria, existem várias formas de fundição, como areia de fundição, processo de cera perdida e lingotamento contínuo.Nenhuma substância foi tão importante como o metal na história do controle do homem de seu ambiente. Avanços na agricultura, a guerra, o transporte, até mesmo a culinária são impossíveis sem metal. Então, o metal é a peça-chave de toda a Revolução Industrial, desde o vapor até a eletricidade. É a metalurgia que torna possível a existência de máquinas, equipamentos, veículos de transporte e bens de consumo. A metalomecânica envolve, ainda, a aplicação prática dos metais.
Processo de soldagem em metal mecânica
Os processos de metal mecânica incluem usinagem, soldagem, deformação plástica e fundição. Engloba ainda o estudo das propriedades dos materiais utilizados, o seu projeto e seleção, e ainda de fenômenos de resistência destes como a fadiga, a fluência ou o atrito.
Pré-história
Desde o início dos tempos, os metais atraem a atenção do homem não apenas por seu aspecto e valor, mas também por sua capacidade de se transformar em qualquer outro objeto que a mente humana imaginar. Por volta do ano 7000 aC, algumas comunidades neolíticas começar a martelar o cobre bruto na forma de facas e foices e perceberam que ele oferecia uma enorme durabilidade e resistência.
Um segredo da natureza revelado acabou por iniciar a tradição da metalurgia: com o fogo, os metais podiam ser moldados em um novo formato e, quando frios, estavam solidificados novamente. O uso do fogo, portanto, tornou possíveis dois novos passos significativos no desenvolvimento da metalurgia: a fundição de metal, vertendo-a em moldes preparados, e da fundição de minérios para extrair metal. Objetos feitos de cobre fundido, datando de 3800 aC, foram encontrados no Irã. Outra inovação feita pelos homens da Idade do Bronze foi a da fundição: dois ou mais metais juntos – formando uma liga metálica – tinham mais durabilidade e confiabilidade do que um sozinho.
Fundição de metais em metal mecânica
Metalurgia extrativa
Os minérios se encontram na superfície da terra, em afloramentos de rocha. Com a exploração abaixo da superfície, desenvolveu-se um novo caminho para a metalurgia, com o apoio da mineração. Metalurgia extrativa é a remoção de metais valiosos a partir de um minério e refino dos metais extraídos brutos em uma forma mais pura. A fim de converter um metal óxido ou sulfureto de um metal puro, o minério deve ser reduzido fisicamente, quimicamente ou eletroliticamente. Após a extração, grandes pedaços do minério são quebrados por meio da trituração e/ou moagem, com o objetivo de obter partículas suficientemente pequenas em que cada partícula.
Ligas de metal
As ligas metálicas mais comuns são o alumínio, cobre, ferro, magnésio, níquel, zinco, crômio e titânio. Aços de carbono simples e ferros fundidos são usados em aplicações de baixo custo e alta resistência, ou seja, são pesados e podem sofrer corrosão. Já aço inoxidável e aço galvanizado são utilizados em produtos em que é imprescindível a resistência à ferrugem e ao desgaste.
As ligas de magnésio e alumínio apresentam, como característica, leveza e resistência, enquanto as ligas de cobre-níquel são ideais para ambientes em que a corrosão é intensa e em aplicações não-magnéticas. Ligas à base de níquel, como Inconel, resistem a altas temperaturas, como em turbocompressores, vasos de pressão e trocadores de calor. Nessa situação, ligas de cristal único são indicadas para reduzir a deformação do material.
Laminação a frio em metal mecânica
Tratamentos térmicos
Os metais podem receber tratamento térmico para alterar as características de resistência, ductilidade, tenacidade, dureza ou resistência à corrosão. Processos de tratamento de calor comuns incluem recozimento, fortalecimento precipitação, têmpera e revenimento. O recozimento amacia o metal por meio do aquecimento, e, em seguida, permitindo-o arrefecer muito lentamente, o que tira as tensões no metal e faz com que o metal fique “macio” e se dobre ao invés de quebrar quando receber pressão. Ou seja, ele fica mais fácil de trabalhar. Extinção, ou quenching, é o processo de resfriamento de um aço carbono muito rapidamente depois de ele ser aquecido. Ao “congelar” as moléculas do aço, o metal fica mais duro.
Há um equilíbrio entre a dureza e a resistência em qualquer aço: os mais duros são menos resistentes e os mais resistentes são menos duros. Temperar alivia tensões no metal causadas pelo processo de endurecimento. A têmpera torna o metal menos duro e mais resistente a impactos sem quebrar. Muitas vezes, os tratamentos mecânicos e térmicos são combinados na técnica de tratamento termomecânico, para melhorar as propriedades de processamento e eficiência dos materiais, especialmente nos aços especiais de alta liga, super ligas e ligas de titânio.
Usinagem em metal mecânica
Processos de metalurgia
A metalurgia lida com a produção de componentes metálicos para a engenharia de produtos e para o consumo. A produção de ligas, a modelagem, o tratamento térmico e o tratamento de superfície do metal são processos de metal mecânica. O engenheiro metalúrgico ou de produção tem como atribuição atingir o equilíbrio entre as propriedades do material, tais como peso, durabilidade, resistência, custo, dureza , corrosão e performance em condições extremas de temperatura.
Dessa forma, o ambiente operacional deve ser levado em conta. Num ambiente de água salgada, metais ferrosos e certas ligas de alumínio rapidamente sofrem corrosão. Já os metais expostos ao frio podem suportar uma transição de duro para frágil e perder sua resistência, tornando-se mais vulneráveis a rachaduras. Metais que recebem cargas cíclicas contínua podem sofrer de fadiga do metal, da mesma maneira que metais sob constante estresse a temperaturas elevadas podem ceder.
Os metais são moldados pelos seguintes processos:
Usinagem – tornos, fresadoras e brocas cortam o metal frio para moldar.
Fundição – metal fundido é vertido para uma forma de molde.
Forja – aquecimento do metal pelo ferreiro para ser martelado na forma desejada.
Circulante – um lingote é passado através de rolos sucessivamente mais estreitos para criar uma folha.
Revestimento a laser – pó metálico é soprado através de um laser de feixe móvel (por exemplo, montado sobre uma máquina de eixo NC 5). O metal resultante derretido atinge um substrato a partir de uma piscina de fusão. Ao mover a cabeça do laser, é possível empilhar as faixas e construir-se um pedaço tridimensional.
Extrusão – metal quente e maleável é forçado sob pressão através de uma matriz , que molda o material antes que ele fique frio.
Sinterização – metal em pó é aquecido num ambiente não oxidante depois de ter sido comprimido em uma fieira.
Fabricação – folhas de metal são cortadas com guilhotinas ou cortadores a gás e dobrados e soldados em forma estrutural.
Laminação a frio – a forma do produto é alterada por laminação ou outros processos enquanto o produto está a frio, com o objetivo de aumentar a resistência do produto por um processo chamado de encruamento. Encruamento cria defeitos microscópicos no metal, que resistem a outras alterações de forma.
Na indústria, existem várias formas de fundição, como areia de fundição, processo de cera perdida e lingotamento contínuo.