Seleção de Materiais

Não aplicável

Nas aulas teóricas e teórico-práticas são apresentados os conteúdos que permitem o conhecimento das propriedades e aplicações dos materiais estudados, os processos de fabrico e os métodos de selecção de materiais. Para tal, nas aulas teórico práticas recorre-se frequentemente à consulta de catálogos comerciais, à apresentação de exemplos de materiais de uma vasta gama de materiais reunidos para o efeito, e ainda à realização de alguns ensaios de determinação de propriedades mecânicas. No final, são apresentados diferentes casos-estudo de seleção de materiais para aplicações concretas, tendo em conta os pré-requisitos.

Classificação e caracterização das principais classes, subclasses e famílias de materiais de engenharia, efetuando uma análise comparativa entre materiais metálicos, polímeros, cerâmicos e compósitos;
Propriedades e exemplos de aplicação dos materiais mais representativos e de maior uso em engenharia. Exemplos da aplicação destes materiais em diferentes indústrias;
Correlação das principais propriedades e parâmetros que caracterizam os materiais;
Descrição e aplicação de métodos de seleção de materiais;
Seleção de materiais, em função dos requisitos impostos pelo projeto, dos métodos de processamento e das exigências económicas.

Componente I :Caracterização das classes de materiais; Propriedades e exemplos de aplicação dos materiais mais representativos de cada classe.

1. Materiais Metálicos
Classificação e nomenclatura AISI dos aços.
Propriedades e aplicações dos aços não ligados e aços ligados. Aços inoxidáveis: Propriedades aços inoxidáveis ferríticos, aços inoxidáveis martensiticos, aços inoxidáveis austeniticos; aços inoxidáveis endurecídos por precipitação e aços inoxidáveis dual fase. Aços ferramenta: Aços ferramenta para trabalho a frio, aços ferramenta para trabalho a quente e aços rápidos.
Ferros fundidos: Propriedades e aplicações dos ferros fundidos cinzentos de grafite lamelar e ferros fundidos de grafite esferoidal.
Ligas de alumínio: Endurecimento por precipitação (envelhecimento); Propriedades e aplicações das principais ligas de alumínio; Ligas de alumínio para trabalho mecânico com e sem tratamento térmico; ligas para fundição. Ligas de Cobre; Ligas de Magnésio; Ligas de Titânio; Ligas de Zinco; Ligas de Níquel: Propriedades e aplicações.

2. Materiais Poliméricos
Revisão das propriedades e aplicações de termoplásticos de uso geral.
Propriedades e aplicações de termoplásticos de engenharia: Acrilonitrilo-Butadieno-Estireno (ABS); Polimetacrilato de metilo (PMMA); Politetrafluoretileno (PTFE); Poliamidas (PA); Policarbonato (PC); Poliacetais (POM); Politereftalato de etileno (PET) e politereftalato de butileno (PBT); Polisulfona (PES); Polióxido de fenileno (PPO).
Propriedades e aplicações de termoendurecíveis: Resinas fenólicas; Resinas de Epóxido; Resinas de poliesteres insaturados; Resinas de melamina e de ureia.
Propriedades e aplicações de elastómeros: Borracha natural (NR); Estireno-butadieno (SBR); Nitrilo (NR); Policloropreno (CR); Silicone, Copolímero de etileno propileno e dieno (EPDM); Borrachas com flúor (FPM).

3. Materiais Cerâmicos
Classificação e propriedades gerais dos cerâmicos tradicionais, técnicos e vidros.
Propriedades e aplicações dos cerâmicos técnicos estruturais: Alumina; Zircónia Estabilizada; Nitreto de Silício; Carboneto de Silício; Carboneto de Tungsténio; Carboneto e Nitreto e Carboneto de Titânio; Grafite.
Propriedades e aplicações dos vidros: Vidros de sílica; Vidros sódico-cálcicos; Vidros boro silicato; Vidros de chumbo.

4. Materiais Compósitos
Classificação dos materiais compósitos quanto ao tipo de matriz e de reforço.
Compósitos laminados: Estrutura sandwich.
Tipo de reforços e propriedades: Fibras de vidro; Fibras de carbono; Fibras aramídicas;
Formas dos reforços: Roving; Mantas; Tecidos; Malhas; Entrelançados; Pré-formas.
Matrizes do compósito: Matrizes termoplásticas e termoendurecíveis.
“Advanced Composites”
Semi-produtos: Sheet moling compound (SMC) e pré-impregnados.

Componente II: Propriedades e processos de fabrico dos materiais;Metodologia para seleção de materiais.

5. Processos de fabrico
Classificação dos processos de fabrico.
Processos de primários e secundários de conformação de Materiais metálicos: Fundição, laminagem, extrusão, forjamento e estampagem.
Processos de conformação de Materiais Poliméricos: Extrusão, injeção, moldação sopro, termoformação e moldação rotacional.
Processos de conformação de Materiais Cerâmicos: Conformação, prensagem e sinterização.
Processos de conformação de Materiais Compósitos: Moldação por contacto, por vácuo, por compressão, por injeção, em autoclave); Enrolamento filamentar; Pultrusão; Moldação em contínuo.
Gráficos e tabelas de avaliação dos processos de fabrico.
Seleção dos processos de fabrico e custos associados.

6. Apresentação e correlação das principais propriedades e parâmetros que caracterizam os materiais
Propriedades mecânicas.
Propriedades térmicas.
Propriedades elétricas.
Propriedades químicas.
Outras propriedades ou parâmetros.
Gráficos e tabelas de quantificação das propriedades

7. Seleção de Materiais Candidatos
Correlação entre Função, Material, Forma e Processo.
Identificação dos requisitos; Índice de eficiência; Fator de forma.
Matrizes de decisão para seleção de materiais.
Casos-estudo.

1- Prova I de avaliação relativa à componente I (cap. 1 a 4), a qual será realizada durante o semestre, após ser lecionada esta componente.

2- Prova II de avaliação relativa à componente II (cap. 5 a 7), a qual será realizada em qualquer uma das épocas de exame.

3- Trabalho de grupo realizado durante o semestre e entregue até à última semana de aulas, o qual será contabilizado em qualquer época de avaliação do corresponde ano letivo.

4- O resultado final da avaliação será ponderado da seguinte forma:
Nota final = 60% prova I (máx. 12 val.) + 20% prova II (máx. 4 val.) + 20% trabalho grupo (máx. 4 val.)

5- Os alunos que não tenham realizado a prova I, bem como todos os restantes, podem optar por realizar em época de exame uma prova completa relativa às componentes I e II.

6- Os alunos que se submetam à realização da prova completa (componente I + Componente II) numa das épocas de exame, caso tenham realizado o trabalho de grupo, este será contabilizado na nota final com ponderação de 20%. Se não tiverem realizado o trabalho de grupo, a nota final será apenas contabilizada pela prova de exame.

NAO