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A evolução humana está diretamente ligada ao estudo dos materiais. A partir da descoberta de novos materiais é possível aprimorar processos de fabricação, diminuir custos, melhorar a qualidade de produtos, entre tantos outros benefícios.
Dessa forma, de acordo com Callister (2006) "o desenvolvimento de muitas tecnologias que tornam nossa existência tão confortável tem estado intimamente associado com a acessibilidade a materiais adequados. Um avanço na compreensão de um tipo de material é frequentemente o precursor da progressão escalonada de uma tecnologia", sendo essa uma boa justificativa para o estudo dos materiais.
Pense em quanta evolução existe nessas embalagens
À propósito, você sabia que existe muita tecnologia em uma simples latinha de refrigerante? Veja o vídeo...
O vídeo sobre as latinhas de alumínio que você assistiu é um bom exemplo de como podemos melhorar as características dos materiais a partir da maneira como trabalhamos os mesmos. Seja utilizando uma geometria adequada, combinações com outros materiais ou até mesmo usando processos de fabricação diferenciados.
Um bom exemplo disso pode ser percebido ao analisar a imagem a seguir. Tratam-se de pastilhas produzidas do mesmo material, óxido de alumínio. Quando são aplicados processos de fabricação mais elaborados consegue-se organizar sua estrutura para que permita-se a passagem da luz e se tornem transparentes. Uma pastilha produzida de outra forma pode permitir passagem de menos luz ou, até mesmo, tornar-se totalmente opaca.
Pense nos diferentes tipos de materiais e em suas aplicações!
Observe o automóvel representado abaixo. Parece simples, mas certas características que os materiais possuem fazem com que eles sejam bons para uma aplicação e ruins para outras.
A escolha do material de fabricação de um componente não é uma tarefa fácil, ele deve ter a maior eficiência possível e um custo adequado. E ainda é preciso ter em mente que nem sempre o melhor material é o mais indicado: muitas vezes o custo, disponibilidade e facilidade de fabricação podem ser mais determinantes.
Aproveitando que estamos falando do ramo automobilístico, podemos pensar em como a evolução dos materiais interferiu no custo de fabricação de um automóvel ao longo de décadas.
O VW Fusca é um dos automóveis que fizeram mais sucesso no Brasil. O seu projeto é da década de 1930. Chegou a ser fabricado no Brasil até meados década de 1990, praticamente sem grandes alterações.
Apesar de ter muito pontos positivos, se compararmos um Fusca com um veículo mais moderno perceberemos que a evolução da indústria automobilística permitiu fabricar carros mais leves, econômicos, seguros e baratos.
No quesito segurança, por exemplo, como o fusca era fabricado quase que totalmente em metal, com vários vincos que aumentam a sua rigidez, na ocorrência de uma colisão, toda a energia da batida era transferida para o seu interior, fazendo com que os ocupantes sofressem graves lesões. Os carros mais modernos possuem partes que devem se deformar facilmente, absorvendo a energia do impacto e preservando, da melhor maneira possível, os ocupantes.
Empregando plásticos (polímeros) em algumas peças, também conseguiu-se diminuir custo, melhorar design e diminuir o peso. Em 1994, o carro mais barato do Brasil era o VW Fusca 1600, tabelado em R$ 6.743, o equivalente a R$ 62.171,13 corrigidos para os o início da década de 2020. Enfim, o emprego racional dos diversos tipos de materiais traz inúmeras vantagens.
Um pouco de história
A evolução da sociedade humana sempre foi influenciada pela descoberta de novos materiais. É possível correlacionar cada importante salto ocorrido no desenvolvimento da humanidade com descobertas envolvendo novos materiais.
Os primeiros utensílios criados pelo homem foram obtidos a partir de madeira ou pedra, principalmente para a fabricação de ferramentas e armas. Outros materiais como ossos, fibras vegetais, conchas, pele de animais e argila também foram largamente utilizados. Em geral, estes materiais eram usados para fins decorativos ou para proporcionar maior conforto.
Tal desenvolvimento, de certa forma, tornou mais fácil a obtenção e processamento dos recursos mínimos para a sobrevivência, fornecendo consequentemente, maior tempo livre para o nosso desenvolvimento intelectual.
O filme "A Guerra do Fogo" é uma boa indicação para ajudar a entender como os homens primitivos utilizavam esses materiais para caçar, se vestir e conquistar território. Assista um trecho logo abaixo:
Um dos primeiros metais que o homem conseguiu trabalhar foi o cobre, empregado na manufatura de armas e ferramentas, especialmente quando ligado com o estanho formando a conhecida liga de bronze (daí a Idade do Bronze).
Os primeiros utensílios fabricados com ferro teriam sido obtidos a partir de meteoritos, já que a análise de objetos daquela época mostra a presença de teores relativamente elevados de níquel, típico de ferro meteorítico. O ferro advindo de minério (que nada mais é que óxido de ferro misturado com materiais de rochas como sílica) foi provavelmente obtido pela primeira vez quando alguém fez uma grande fogueira sobre algumas rochas contendo minério de ferro. Com a ação do carbono em altas temperaturas este minério reduziu (ou seja, o oxigênio se separou do ferro), tendo-se, então, o ferro metálico parcialmente isolado. Bastava então alguém recolher estas estranhas pedras maleáveis depois de cessado o fogo e trabalhar com elas, dando forma a vários tipos de objetos, ainda que rudimentares.
De maneira geral, o estudo de materiais, por muito tempo, foi levado de forma empírica. Este processo esteve, principalmente, na mão dos alquimistas que isolavam e transformavam os materiais. No entanto, a metodologia de estudo utilizada pelos alquimistas, possuía um caráter místico e enviesado pelos preconceitos característicos da época, como ocorreu em todos os ramos da ciência.
Nos dias de hoje a quantidade de materiais e técnicas para produção são enormes. A escolha do material mais adequado para uma determinada aplicação não é uma tarefa trivial, necessitando de um bom conhecimento em materiais.
O técnico deve conhecer os tipos básicos de materiais e suas propriedades principais, saber articular estes conhecimentos e determinar, da melhor forma possível, a escolha do material mais apropriado, levando em consideração o custo, suas características específicas e outros fatores que possam afetar o usuário/operador assim como o ambiente onde o mesmo se encontra.
Junto com o paquímetro, o micrometro é o instrumento mais utilizados na medição de peças e equipamentos na mecânica. Em outra postagem aqui do Tecmecanico nós já tratamos do procedimento de leitura dos paquímetros. Vamos falar um pouco sobre o micômetro, ver os principais tipos existentes e entender como é o seu processo de leitura.
Um micrômetro não é nada mais do que um parafuso que se enrosca em uma porca, é verdade que a rosca deste parafuso/porca é bem pequena, tanto que é chamada de rosca micrométrica. Quando uma porca dá uma volta completa ao redor de um parafuso, ela se desloca para frente ou para trás uma medida igual aou seu passo.
O micrometro ao lado, primeiro que existiu, foi inventado pelo francês Jean Louis Palmer , não era nada mais do que um parafuso que se enroscava em uma porca subdividida, assim, se ela fosse dividida em 10 partes, teriámos uma valor de cada parte dez vezes menor do que o passo do parafuso, por exemplo. Se o passo do parafuso fosse de 1mm, cada divisão na porca valeria dez vezes menos, ou seja, 0,1mm.
Os micrômetros da atualidade podem ter 50 divisões no tambor (porca) no caso dos instrumentos em milímetros ou 25 divisões no caso dos instrumentos em polegada. Observe no desenho abaixo as principais partes de um micrometro.
Dependo do tipo de aplicação, podemos necessitar de um micrometro com características construtivas diferentes, veja os principais tipos existentes:
A capacidade de leitura de um micrômetro varia de 25 em 25mm ou de 1" em 1". Assim, existe um micrômetro que serve para medidas entre 0 e 25mm, outro para medidas entre 25 e 50mm, mais um para variações entre 50 e 75mm, etc. Para os instrumentos em polegada é a mesma regra, um micrômetro que mede de 0 a 1", outro de 1" a 2", mais um de 2" a 3" e assim por diante. O processo de leitura é bem simples, vamos aprender como identificar medidas em mm:
Os traços acima da linha horizontal valem 1mm e aqueles que estão abaixo valem 0,5mm, o lugar onde estão estes traços chamamos de "bainha". Assim, a ordem crescente dos traços da bainha é 0,5mm; 1,5mm; 2,0mm; 3,5mm; etc. Os traços do tambor (estes que estão "deitados") valem 0,01mm cada. A leitura consiste em observar quantos traços de 1mm o tambor ultrapassou e somar com o valor do traço do tambor (traços "deitado"). A leitura do micrometro ao lado é 15,435mm, mas vamos vamos fazer uma leitura passo a passo.
Como você pode perceber no desenho ao lado, o tambor ultrapassou 16mm da bainha, observe que apesar de o traço 16 estar bem coladinho ao tambor ele já foi ultrapassado.
Agora veja que além de ter ultrapassado o traço 16mm, o tambor também ultrapassou o traço que existe entre o 16mm e 17mm, que vale 0,5mm. Então já temos 16,5mm, falta somar a medida do tambor.
O traço do tambor que está coincidindo com a linha horizontal é o 32, ele vale 0,32mm. A nossa medida é a soma: 16,5mm (da bainha) +0,32mm (tambor)= 16,82mm
Vamos aprender agora como se faz leitura de medidas em polegadas. Os micrômetros medem em polegada milesimal mas, antes de mais nada, devemos entender como são as medidas inteiras nestes micrômetros. Como já vimos, os micrômetros em polegada têm a capacidade de medição de uma em uma polegada, assim, no micrômetro de mede de 0" a 1", quase todas as suas medidas serão 0,xxx" (zero vírgula alguma coisa), aquele que medir de 1" a 2", terá quase todas as medidas como 1,xxx" (um vírgula alguma coisa), e assim por diante.
O processo de leitura é o mesmo, a mudança está no valor de cada traço, tanto da bainha quanto do tambor.Os maiores traços da bainha valem 0,100" (então temos 0,100"; 0,200"; 0,300"; ... 0,900"). Observando bem, perceberemos que entre cada traço grande temos outros três traço pequenos, cada um vale 0,025" (então temos 0,025"; 0,050" e 0,075"). Cada traço do tambor vale 0,001".
Vamos à leitura. Imaginando que o nosso micrometro tem capacidade de medir de 0" a 1", nossa leitura, seja ela qual for, será 0,xxx" (zero vírgula alguma coisa). O tambor ultrapassou o traço grande 6, então temos 0,600".
Agora veja que o tambor ultrapassou três traços pequenos, que valem juntos 0,075". Como já tínhamos percebido que ele havia ultrapassado também o traço que vale 0,600", podemo somar as duas medidas e chegar à 0,675", que é o valor encontrado na bainha.
O traço do tambor que coincide com a linha horizontal é o 19, ele vale 0,019". A nossa medida final será, novamente, a soma: 0,675" (da bainha)+ 0,019" (do tambor)= 0,694"
Veja como é fácil a leitura de micrômetros em polegadas:
Ainda existe um outro tipo de micrômetro que consegue atingir medidas ainda mais precisas, tanto em milímetros como em polegadas, mas não é o momento de falar disso.
