Principais Materiais nos Projetos Mecatrônicos

Metais Ferrosos

Aço Carbono

O Aço Carbono é material barato, boas qualidades e muitas possibilidades de uso. O aço por ter essas características é um dos materiais mais utilizados na mecatrônica.

Os aços são constituídos de ferro e carbono, sendo no máximo de 2% de carbono em sua composição.

O teor de carbono num aço aumenta sua dureza e resistência, porém abaixa sua soldabilidade (facilidade de se soldar) e ductilidade (capacidade de se alterar o formato do material permanentemente). 

As três principais classificações são:

• Baixo Carbono: quando o teor de carbono é menos que 0,30%. É utilizado para chapas, perfis estruturais, barras, tubos, arames e estruturas. Ex.: Aço ABNT 1020 e Aço ABNT 1030.
• Médio Carbono: quando o teor de carbono está entre 0,30% e 0,60%, utilizado para chapas, barras, tubos, eixos, engrenagens, trilhos, machados, facões, entre outros elementos de máquinas e ferramentas.Ex.: Aço ABNT 1040, Aço ABNT 1050 e Aço ABNT 1060.
• Alto Carbono: quando o teor de carbono está entre 0,60% e 1,20%, utilizado principalmente para barras, ferramentas industriais, matrizes, ferramentas para prensagem, etc. Ex.: Aço ABNT 1070 e Aço ABNT 1080.

Na carroceria de um ônibus se utiliza aço carbono de de baixo teor, como por exemplo um ABNT 1020

Aço Liga

Os Aços-liga contêm quantidades específicas de elementos diferentes daqueles normalmente utilizados nos aços comuns. Estas quantidades são determinadas com o objetivo de mudar as propriedades físicas e mecânicas do produto, permitindo ao material desempenhar funções específicas. De acordo com a ABNT, os aços-liga são aços que possuem outros elementos, não se considerando como tais os elementos adicionados para melhorar sua usinabilidade. A soma de todos esses elementos, inclusive carbono, silício, manganês, fósforo e enxofre não pode ultrapassar 6%.

Os aços-liga possuem diversas aplicações. Podem ser encontrados em praticamente todos os segmentos industriais, desde a construção civil até a construção naval, passando pela indústria petrolífera, automobilística e aeronáutica.

Ferro Fundido

O ferro fundido é uma liga de ferro em mistura eutética com elementos à base de carbono e silício. Forma uma liga metálica de ferro, carbono (a partir de 2,11%), silício (entre 1 e 3%), podendo conter outros elementos químicos. Sua diferença para o aço é que este também é uma liga metálica formada essencialmente por ferro e carbono.

Metais não Ferrosos

Metais não ferrosos são metais ou ligas metálicas (mistura de metais) que não contém ferro ou, se o tem, a quantidade é pequena. Alumínio, bronze, cobre, estanho e latão são exemplos de metais não ferrosos, utilizados por indústrias de segmentos diferentes, desde o simples até o complexo, na fabricação de produtos variados.

Alumínio

Metal leve e macio , utilizado em diversos produtos do dia a dia. Sua resistência a corrosão, boa condutividade elétrica e térmica fazem dele um material vastamente utilizado na industria. 

• Fabricação de latas - Tanto as latas de cerveja, refrigerante e bebidas diversas como até mesmo as de tintas são feitas de alumínio. Isso porque sua fabricação é rápida, visto que ele conduz facilmente a eletricidade.
• Aeronáutica - Como ele é leve, possui baixa densidade e resiste à corrosão, é muito utilizado em equipamentos da aeronáutica.
• Utensílios de cozinha - Não somente as panelas são feitas de alumínio, mas os diversos utensílios de cozinha como bacias, talheres (garfo, faca, colher, concha), etc.
• Janelas e portas - A utilização de alumínio para a fabricação de janelas e portas aumentou nos últimos anos e muitas pessoas preferem trocar os produtos feitos de ferro por estes em alumínio, muitas vezes até mesmo pelo valor.

Tanto na aeronáutica militar quanto na civil o alumínio é utilizado, pelo seu baixo peso e alta resistência.

Cobre

O cobre foi o primeiro metal utilizado pelo homem. Entre suas particularidades, chamam a atenção: Durabilidade, Condução excelente de calor e energia (superior a de qualquer outro metal explorado comercialmente), Cor: vermelho alaranjado/amarelado, Maleabilidade, Oxidação - ocorre quando o cobre entra em contato com o ar por tempo prolongado, nesse caso, em sua superfície forma-se azinhavre, ou seja, uma película de cor verde e que é tóxica, Reciclabilidade, Resistência à corrosão e a altas temperaturas.

Ligas de Bronze

As ligas de Bronze são resultantes da mistura dos metais cobre e estanho, algumas de suas características são: Cor – aproxima-se do dourado, Maleabilidade – seu ponto de fusão varia entre 900°C e 1000°C, Não é corrosivo. Além disso, a resistência do bronze é elevada quando acrescentado a ele outros elementos (alumínio, antimônio, chumbo, fósforo, manganês, zinco), formando assim tipos diferentes do metal (ligas de bronze) e cada qual com aplicações específicas.

Estanho

Dentre as propriedades do estanho, destacam-se: Cor - branco prateado/metálico, Condução boa de calor e eletricidade, Facilidade para ser fundido – entre os metais, o estanho é o melhor para esse processo, já que sua temperatura de fusão, 232°C, Maleabilidade, Oxidação difícil, Resistência a meios corrosivos naturais.

                                                             Não Metais

Plásticos

Poliméricos sintéticos, de constituição macromolecular, dotados de grande maleabilidade (que apresentam a propriedade de adaptar-se em distintas formas), facilmente transformável mediante o emprego de calor e pressão. Se dividem em dois principais grupos: os Termofixos (polímeros de cadeia ramificada) e os Termoplásticos (tem como vantagem sua versatilidade e facilidade de utilização).

Borrachas

A borracha é um polímero que pode ser natural ou artificial. A borracha natural é obtida por meio do látex.

As borrachas sintéticas mais comuns atualmente são as obtidas por meio da polimerização do acetileno, que forma o polibutadieno, e a partir do cloropreno, que produz o policloropreno, ou polineopreno, ou, simplesmente, neopreno.

• Borracha  Natural - Excelente elasticidade e resistência ao desgaste e à abrasão, corte e desgaste. Excepcional alongamento na ruptura.
• Borracha de estireno - Borracha econômica  com boas propriedades físicas e boa resistência à abrasão.
• Cloropreno - Boa resistência a óleos. Excelente resistência ao ozonio, água do mar e do envelhecimento.
• Etileno-propileno -  Excelente resistência ao calor, agentes atmosféricos e ao envelhecimento. Temperatura de fragilização baixa.
• Borracha de Uretano - Muito alta resistência à abrasão, à tração, flexão, a óleo. 

Madeira

Material barato, naturalmente leve e resistente.

Materiais Compósitos

Kevlar

É um polímero resistente ao calor e sete vezes mais resistente que o aço por unidade de peso.

Fibra de Carbono

A fibra de carbono apresenta excelente propriedade termo-mecânica aliada à baixa massa específica, fazendo com que o mesmo possa ser utilizado em componentes estruturais submetidos à altas temperaturas.

Fibra de Vidro 

A fibra de vidro tem alta resistência à tração, flexão e impacto, sendo muito empregado em aplicações estruturais. É leve e não conduz corrente elétrica, sendo utilizado também como isolante estrutural.