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SUMÁRIO
- MATERIA X ENERGIA
- 1.1. MATÉRIA
- 1.1.1. Estados físicos da matéria
- 1.2. ENERGIA
- NOÇÕES DE MATERIAIS
- 2.1. CLASSIFICAÇÃO DOS MATERIAIS.....................................................................................
- 2.1.1. Metais ferrosos
- 2.1.2. Metais não-ferrosos..............................................................................................................
- 2.1.2.1. O alumínio e suas ligas
- 2.1.3. Metais não-metálicos
- PROCESSOS DE FABRICAÇÃO
- 3.1. GUILHOTINAS
- 3.2. PRENSAS
- 3.3. OXICORTE
- 3.4. MÁQUINA PUNCIONADEIRA
- 3.5. CORTE JATO DE ÁGUA
- 3.6. CORTE A PLASMA
- 3.7. CORTE A LASER
- SISTEMAS DE COORDENADAS DAS MAQUINAS CNC
- DEFINIÇÃO DE LASER
- 5.1. PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO
- 5.2. EQUIPAMENTO
- 5.3. FATORES QUE AFETAM O CORTE A LASER
- 5.4. QUANDO USAR E NÃO USAR O CORTE A LASER
- 5.5. VANTAGENS E DESVANTAGENS DO LASER
- 5.6. TIPOS DE MÁQUINAS DE CORTE A LASER
- 5.6.1. Laser a gás
- 5.6.2. Laser de cristal
- 5.6.3. Laser a fibra.........................................................................................................................
Líquido: estado em que as partículas (átomos ou moléculas), que formam a matéria, apresentam um menor nível de organização;
Gasoso: estado em que as partículas (átomos ou moléculas), que formam a matéria, não apresentam organização.
Ainda existem outros 4 estados atualmente estudados pela física: plasma, condensado de Bose-Einstein, gás fermiônico, super fluído de polarations.
1.2. ENERGIA
A energia pode ser definida como uma força capaz de produzir ação e movimento. Assim, é muito simples em um primeiro momento diferenciar a matéria de energia, já que uma ocupa espaço e possui massa, e a outra, não. Alguns exemplos de formas de energia:
Luz: denominada de energia luminosa; Pressão: denominada de energia pressórica; Som: denominado de energia sonora; Fogo: associação das energias térmica e luminosa; Eletricidade: denominada de energia elétrica; Calor: denominado de energia térmica; Raio-X: uma forma de energia eletromagnética.
Vídeo de apoio. https://www.youtube.com/watch?v=hDPOhGtv3DM
2. NOÇÕES DE MATERIAIS
Quando imaginamos a confecção de um determinado produto, devemos pensar na seleção do material que irá constituí-lo. Esse material deverá atender as exigências técnicas, como também se deve avaliar seu emprego no aspecto econômico.
2.1. CLASSIFICAÇÃO DOS MATERIAIS
Apresentamos abaixo uma classificação dos materiais mais comumente utilizados, tendo cada um sua importância da e emprego definidos em função de suas características e propriedades.
Esses metais são utilizados geralmente isolados ou em forma de ligas metálicas, algumas delas são amplamente empregadas na construção de máquinas, instalações, automóveis, etc. Podemos dividir os não-ferrosos em dois tipos em função da densidade: Metais pesados – (ρ > 5kg/dm3): cobre, estanho, zinco, chumbo, platina, etc. Metais leves – (ρ < 5kg/dm3): alumínio, magnésio, titânio, etc. Normalmente, os não-ferrosos são materiais caros e não devemos utilizá-los em componentes onde possam ser substituídos por materiais ferrosos, o que seria economicamente inadequado. Os metais não-ferrosos são amplamente utilizados em peças sujeitas a oxidação, devido a sua resistência, sendo muito utilizados em tratamentos galvânicos superficiais de materiais. São também bastante utilizados em componentes elétricos. Nos últimos anos, a importância dos metais leves e suas ligas têm aumentado consideravelmente, principalmente na construção de veículos, nas construções aeronáuticas e navais, bem como na mecânica de precisão, pois se tem conseguido ligas metálicas de alta resistência e de menor peso e, com isto, tende-se a trocar o aço e o ferro fundido por esses metais.
2.1.2.1. O alumínio e suas ligas
O alumínio é um metal que possui uma coloração esbranquiçada, ponto de fusão 660ºC e densidade igual a 2,7 g/cm3 (a uma temperatura de 20ºC). Possuem alta condutividade elétrica e térmica. Sua condutividade elétrica e a ausência de magnetismo o tornam altamente recomendável para aplicações na indústria elétrica. O alumínio puro é bastante dúctil e é altamente resistente à corrosão como consequência do óxido de alumínio que se forma na superfície do metal. No entanto, sua resistência mecânica é baixa. Esses característicos, além da abundância do seu minério principal, vêm tornando o alumínio o metal mais importante, após o ferro. As ligas de alumínio não apresentam a mesma resistência à corrosão que o alumínio puro. No entanto elas podem ser utilizadas quando se quer um material de
maior resistência mecânica e para obter-se a boa resistência à corrosão, faz um recobrimento de alumínio puro.
2.1.3. Metais não-metálicos
Existem numerosos materiais não-metálicos que podem ser divididos em: Naturais: madeira, couro, fibras, etc. Artificiais ou sintéticos: baquelite, celulóide, acrílico, etc. Todos os não-metálicos possuem seu campo de aplicação, porém os materiais sintéticos, produzidos quimicamente, vem sendo cada vez mais empregados nos dias de hoje. Os chamados materiais plásticos estão sendo aplicados, de maneira excelente, em um grande número de casos como substitutos de metais de forma mais eficiente e econômica. Daí a necessidade de conhecermos um pouco mais esses materiais que Vêm se tornando uma presença constante nos campos técnico, científico, doméstico, etc. Vídeo de apoio. https://www.youtube.com/watch?v=t516KmBJ0Mo
3. PROCESSOS DE FABRICAÇÃO
As atividades metalúrgicas datam de aproximadamente 4.000 a.C, inicialmente com o homem desenvolvendo peças e ferramentas de cobre. De lá para cá o homem vem desenvolvendo novos processos de transformar os materiais metálicos, visando a produção em larga escala. Processo de fabricação é um processo em que se transforma matéria prima em um produto acabado, seguindo planos bem organizados, intrinsecamente ligados ao conceito de manufatura. Esses procedimentos envolvem passos químicos ou
3.3. OXICORTE
O oxicorte é o processo de separação de metais utilizando-se calor e uma violenta reação de oxidação com oxigênio puro. A construção básica do processo consiste em aplicar uma chama de aquecimento ao metal até o mesmo atingir seu ponto de ignição. Neste instante aplica-se um jato de oxigênio puro nesta área provocando a formação de óxidos líquidos do metal. Esta reação é altamente exotérmica, gerando calor que sustentará o próprio processo na sequência. A partir desse processo passamos a obter maior liberdade no corte de geometrias complexas e o emprego de corte computadorizado utilizando um plano de coordenadas cartesianas x e y. Vídeo de apoio. https://www.youtube.com/watch?v=VAvqJBaz9l
3.4. MÁQUINA PUNCIONADEIRA
Utilizando o principio da prensa, essa máquina pode estampar e cortar diferentes tipos de geometrias. Ela é depende de ferramentas, pequenas matrizes (punções) de corte e estampa, fixadas a um cabeçote que se deslocam sobre a chapa baseados em plano de coordenadas cartesianas x e y. Vídeo de apoio. https://www.youtube.com/watch?v=rZ1pN-0rxk
3.5. CORTE JATO DE ÁGUA
Utilizando alta pressão d’água com adição de abrasivos, essa máquina pode cortar com grande precisão chapas e objetos diversos. Muito utilizada em peças de grandes espessuras, principalmente aqueles materiais que não podem sofrer alterações físicas e na aparência devido as altas temperaturas nos demais processos. Para cortes computadorizados o processo utiliza um plano de coordenadas cartesianas x e y, e coordenadas cartesianas tridimensionais x, y e z. Vídeo de apoio. https://www.youtube.com/watch?v=n1aUrx4WG5o
3.6. CORTE A PLASMA
Considerando os três estados físicos da matéria, sólido, líquido e gasoso, tem-se o gelo, a água e o vapor. A diferença básica entre esses três estados é o quanto de energia existe em cada um deles. Se adicionarmos energia sob forma de calor ao gelo, ele se transforma em água. E se adicionarmos mais energia a essa água, ela se transformará em vapor, separando-se em dois gases: hidrogênio e oxigênio. Se continuar a adição de energia ao vapor, algumas de suas propriedades são alteradas, como a temperatura e características elétricas. Esse processo é chamado ionização, e quando isso acontece os gases tornam-se plasma.
https://www.youtube.com/watch?v=sgpq_e1A-VE&t=1s
3.7. CORTE A LASER
Na indústria, a tecnologia laser é usada na soldagem, no tratamento térmico e no corte de metais. Essa última aplicação é a que vai nos interessar, sabendo que o laser é utilizado para cortar diversos tipos de aço, alumínio e suas ligas e outros materiais metálicos e não-metálicos. O laser é luz, ou seja, o nome Laser é uma sigla formada pelas letras iniciais das palavras Light amplification by stimulated emission of radiation , que em português quer dizer: amplificação da luz por emissão estimulada da radiação. O uso do laser pode ser entendido mais facilmente se você imaginar o que acontece quando focalizamos raios de sol através de uma lente, para produzir uma fonte concentrada de energia, na forma de calor, sobre uma folha de papel. Embora desse método resultem apenas uns poucos buracos queimados no papel, ele nos mostra que a luz é realmente uma fonte de energia com potencial e condições de ser processada e explorada do ponto de vista industrial. Diferente do plasma, os sistemas de corte a laser não podem ser operados manualmente, pois o processo envolve alta concentração de energia, uma vez que o feixe deve ser muito concentrado e o corte ocorre a velocidades muito altas. Antes de continuar nossos estudos, vamos observar algumas aplicações de máquinas a laser para diferentes materiais. Vídeo de apoio. https://www.youtube.com/watch?v=du838PKl8Hw&t=76s
https://www.youtube.com/watch?v=rhxD3eNYSyk&t=52s
https://www.youtube.com/watch?v=OLwNLwuE6-o
https://www.youtube.com/watch?v=hKClNnymTxg
4. SISTEMAS DE COORDENADAS DAS MAQUINAS CNC
Todas as máquinas-ferramenta CNC ( Computer and Numeric Control ) são comandadas por um sistema de coordenadas cartesianas na elaboração de qualquer perfil geométrico. O plano cartesiano é um sistema de coordenadas desenvolvido por René Descartes. Esse sistema de coordenadas é formado por duas retas perpendiculares, chamadas de eixos cartesianos. Esses eixos determinam um único plano, assim, é possível determinar a localização no sistema de coordenadas de todo os pontos e, consequentemente, de qualquer objeto formado por esses pontos que estejam nesse plano.
Vídeo de apoio. https://www.youtube.com/watch?v=WQ-C_bcm-U
O espaço em que ocupamos então pode ser dimensionado conforme um plano de coordenadas tridimensionais. Vídeo de apoio. https://www.youtube.com/watch?v=j-GetCwYtGo
Desse modo, perceba que é possível representar pontos ou objetos utilizando somente suas coordenadas, isto é, não é necessário construir um desenho de um objeto, basta somente expressar suas coordenadas.
Atividade: Battleship
Vídeo de apoio. https://www.youtube.com/watch?v=MdOWbUMkexs&t=161s
https://www.youtube.com/watch?v=W-oqQusKhOg&t=51s
Vamos jogar batalha naval? Em um campo de coordenadas X e Y, vamos traçar uma batalha entre navios. No primeiro campo de coordenadas você irá posicionar 3 navios, aonde cada parte do navio será correspondente a um quadrado de posição X e Y. X X X X X
Porta aviões X X X X Cruzador X X X Corveta
Em seu registre na horizontal ou na vertical, cada um dos seus três navios, em seu campo. Agora vamos tentar descobrir onde estão os navios adversários
Seu campo Adversário
X1 X2 X3 X4 X5 X6 X1 X2 X3 X4 X5 X Y1 Y Y2 Y Y3 Y Y4 Y Y5 Y Y6 Y
5.1. PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO
Os elétrons dos átomos de carbono e oxigênio, que compõem o CO2, ocupam determinadas posições dentro da estrutura do átomo. Essas posições são chamadas de níveis energéticos. Esses níveis energéticos podem ser entendidos como regiões ao redor do núcleo dos átomos.
. Um dispositivo chamado soprador faz circular CO2 dentro de uma câmara, como mostra a figura.
Essa câmara tem dois eletrodos ligados a uma fonte de alta-tensão. Esses eletrodos criam um campo elétrico que aumenta a energia do gás dentro da câmara. Em razão desse acréscimo de energia, os elétrons dos átomos que formam o CO2 se excitam e mudam de nível orbital, passando a girar em níveis mais externos. Após algum tempo, os elétrons voltam ao seu nível energético original. Nessa volta, eles têm de eliminar a energia extra-adquirida.
Existem duas maneiras de se perder energia: por colisão e por emissão espontânea. No primeiro caso, quando o elétron se choca com outro, sua energia é consumida. Na emissão espontânea, ocorre uma liberação de energia na forma de luz. Esta luz emitida estimula a emissão contínua, de modo que a luz seja amplificada.
Essa luz é guiada e novamente amplificada por meio de espelhos, até que, no cabeçote da máquina, é concentrada, através de lentes, num único ponto: o foco. O direcionamento permite a concentração de energia em um ponto inferior a 0,25 mm de diâmetro.
