OS METAIS MAIS UTILIZADOS
Sem dúvida a liga mais utilizada na construção civil é o aço, pelo seu largo uso como armação nos concretos. Estudaremos sucintamente outros metais, citando suas principais características e usos.
Alumínio
Usado pela primeira vez na arquitetura em 1884, quando foram fundidos 2.800 gramas para formar a camada protetora do monumento de Washington.
Utilizado em centrais nucleares, complexos petroquímicos, edifícios, automóveis e caminhões, barcos, aviões, como refletor de calor e luz, o alumínio consagra-se definitivamente em segundo lugar entre os metais mais utilizados.
De grande reatividade, o alumínio não se encontra em estado puro, aparecendo geralmente em substâncias oxigenadas, em fluoretos ou silicatos de constituição complexa. O óxido de alumínio (corindon) ocorre na natureza sob duas formas: corindon límpido e colorido (rubis e safiras) e corindon impuro (esmeril), que contém o ferro como principal impureza.
O principal minério é a bauxita, nome devido à cidade de Lex Baux, na França, onde foi encontrado em 1821.
Tem peso específico entre 2,56 e 2,70, ruptura à tração entre 8 e 14kg/mm², dureza Brinell, 20, funde a 650/660ºC. É bom condutor térmico e elétrico. Pela sua resistência à corrosão é utilizado em embalagens de alimentos e bebidas, manipulação de ácidos e solventes em processos industriais e outros.
Quanto mais puro o alumínio, maior a resistência à corrosão e menor a resistência mecânica. A liga com 3% de cobre, 1% de manganês e 0,5% de magnésio, gera o duralumínio, material que substitui o aço em muitas situações. O bronze de alumínio é a liga que contém 90/95% de cobre e 10/5% de alumínio.
De condutibilidade elétrica inferior à do cobre, porém mais indicado que este por ter densidade menor, é preferido na produção de cabos elétricos destinados à condução de altas tensões. Como é excelente condutor de calor, é utilizado em gigantescos trocadores de calor industriais, bem como em bandejas para gelar alimentos. Por isso também é utilizado em utensílios de cozinha, pois assegura aquecimento rápido e uniforme distribuição de calor.
É utilizado na construção civil, em fios e cabos elétricos, coberturas, revestimentos, esquadrias (portas, janelas, vitrôs), guarnições, arremates, etc.
Apresentações de metais:
Laminados
• lâminas (espessura até 6mm)
• chapas (espessura acima de 6mm)
Extrudados
• barras redondas, quadradas, chatas
• fios
• perfis especiais (uma infinidade)
Obs.: O processo de extrusão, para fabricação de barras e perfis, consiste basicamente da prensagem de tarugos (lingotes cilíndricos) contra uma matriz de aço “furada” (ferramenta) com o desenho do perfil que se deseja produzir.
O alumínio está sujeito a grandes oscilações em seus preços, em função dos ciclos de conjuntura da economia mundial, por se tratar de uma “commodity”, cotada desde 1979 na Bolsa de Mercadorias de Londres (LME). Por isso o preço varia diferentemente da inflação nacional.
Esquadrias: perfis para uso quase que imediato. Basicamente existem dois tipos de serralheiros (indústria de caixilhos): os que trabalham de maneira padronizada e vendem seus produtos através das lojas de materiais para construção e os que trabalham sob medida, não padronizados.
Cobre
Largamente utilizado pelo homem neolítico (5.000 AC), tornando-se o substituto ideal para a pedra na fabricação dos mais variados utensílios. O o que realmente deu importância ao metal avermelhado e brilhante foi a descoberta que, fundido com o estanho, originou uma liga extremamente dura e resistente: o bronze.
Atualmente, a condutibilidade elétrica e térmica do metal, a dutibilidade e maleabilidade, bem como a resistência mecânica de suas ligas, são vasta-mente exploradas por praticamente todos os ramos da indústria.
Apresenta densidade entre 8,6 e 8,96, dureza Brinell 35, ruptura à tração entre 20 e 60 kg/mm², funde entre 1.050 e 1.200ºC.
Quando exposto, cobre-se com uma camada de óxido e carbonato, formando o azinhavre, muito venenoso, mas que protege o núcleo do metal, dando-lhe duração quase indefinida. Os seus principais usos são: motores elétricos, telefones e telégrafos, circuitos elétricos, tubulações, serpentinas de aquecimento ou refrigeração, coberturas, ornatos, etc.
O bronze é a liga com 85 a 95% de cobre e 15 a 5% de estanho. Utilizado em ferragens e ornatos, bem como em máquinas, pela sua capacidade de deslizar, com baixo coeficiente de atrito sobre o aço, dispensando até lubrificação.
Chumbo
Pouco abundante (menos de 0,2% da constituição da crosta terrestre), raramente é encontrado em estado elementar, ocorrendo em vários minérios. Destes, apenas a galena e a cerusita (carbonato) se prestam à extração do metal (Boquira – BA, Adrianópolis – PR, Iporanga – SP).
O chumbo apresenta densidade entre 11,20 e 11,45, ruptura à tração próxima de 3,5 kh/mm², dureza Brinell 4,6 e funde a 327ºC.
Formando liga com antimônio tem grande dureza e baixo ponto de fusão e era bastante utilizado na produção de caracteres tipográficos. Utilizado na fabricação de bateriasi (placas dos acumuladores), tubos e conexões para água e esgoto (em desuso), coberturas (impermeabilização), arremates, absorventes de choque, etc.
Pela grande densidade é largamente utilizado no revestimento de ambientes onde são manipuladas substâncias radioativas. Portas de salas de reatores, por exemplo, são blindadas com o metal. As instalações radiológicas, bem como as mãos e o corpo dos operadores de raio-X são defendidas por materiais onde o chumbo se faz presente. Apresentação: em chapas, numeradas de 1 a 22 (6,7 a 56,33 kg/m²).
Estanho
Tem densidade entre 7,29 e 7,50, dureza Brinell entre 5 e 10, resistência à tração entre 3 e 4 kg/mm².
Solda de soldador
É a liga chumbo/estanho que funde a 240ºC, sendo que a proporção que resulta em melhores resultados práticos é 66/34% chumbo/estanho. Essa solda é utilizada na montagem das tubagens de cobre e emendas de calhas e condutores feitos em chapa de aço galvanizado.
Zinco
Densidade entre 7 e 7,2, dureza Brinell de 30 a 40, resistência à tração 16kg/mm², funde a 400/420ºC.
As ligas de zinco podem ser divididas em dois grupos: aquelas em que a porcentagem dos outros elementos de liga é inferior a 1%, ou seja, mais de 99% de zinco e, aquelas nas quais a porcentagem de outros elementos é superior a 1%. Ao primeiro grupo pertencem as ligas usadas em zincografias, pilhas e coberturas. No segundo grupo estão as ligas ZAMAK e KAYEM, usadas na fabricação de injetados (peças fundidas).
As ligas ZAMAK são utilizadas para fundição em moldes de areia, em coquilha e sobretudo para fundição sob pressão. Existem duas espécies:
• ZAMAK 13 – alumínio 3,9/4,3%, cobre 0,03%, magnésio 0,03/0,06%
• ZAMAK 15 – alumínio 3,9/4,3%, cobre 0,75/1,25%, magnésio 0,03/0,06%
Zincagem
É a proteção do aço contra a corrosão, tratando-se de um processo de banho com o zinco eletrolítico.
O zinco é também bastante utilizado em coberturas, em lâminas com a seguinte composição: cobre 0,6 a 1,2%, chumbo 0,0025%, cádmio 0,0005%, titânio 0,1 a 0,2%, níquel 0,0003% e ferro 0,0025%.
É a liga cobre-zinco, de 95 x 5% até 60 x 40%. Apresenta densidade de 8,2 a 8,9, ruptura à tração de 20 a 80 kg/mm², bastante utilizado na fabricação de tubos, conexões, torneiras, fechaduras, ornatos, etc.
Ferro
Siderurgia é a denominação especial da metalurgia do ferro. Como já mencionamos, é o metal de maior utilização na construção civil.
De acordo com o teor de carbono na composição da liga, temos a seguinte classificação e denominações:
a) aço forjado ou doce (macio, com certa maleabilidade), menos de 0,2% de carbono;
b) aço, entre 0,2 e 1,7% de carbono;
c) ferro fundido ou coado, entre 1,7 e 6,7% de carbono.
Encruamento
É o tratamento a frio em que o metal é submetido a esforços que tendem a deforma-lo, rompendo-se o filme intercristalino e os grãos tendem a se orientar no sentido da deformação. A resistência à tração e a dureza aumentam, mas diminuem a flexibilidade, a resistência à corrosão e o alongamento. Se o metal for aquecido, a cerca de 40% da temperatura de fusão o encruamento tende a desaparecer e os cristais vão se reagrupar.
Ligas de Ferro
• Silício (aço solício) – torna o aço mais macio, com grande elasticidade e quase sem perda de resistência. Usado para molas.
• Oxigênio – torna o aço mais frágil, difícil de trabalhar.
• Nitrogênio – torna o aço mais duro, porém muito frágil.
• Enxofre – é danoso, torna o aço macio e o clareia.
• Fósforo – é danoso, rebaixa o ponto de fusão. Aumenta a dureza, mas diminui muito a resistência ao choque e a plasticidade.
• Enxofre e Fósforo – tornam o aço mais fácil de trabalhar, diminuindo o desgaste das ferramentas e tornando a superfície mais polida.
• Manganês – na proporção de 0,25 a 1% aumenta a resistência aos esforços e ao desgaste e a capacidade de recozimento. O aço não pode ser trabalhado a frio.
• Cromo – de 2 a 3% dá grande dureza, resistência à ruptura e a oxidação.
• Níquel – com menos de 7% dá grande elasticidade e resistência ao choque e à flexão; de 7 à 15% torna o aço muito quebradiço, não é recomendável; com mais de 15% o aço se torna inoxidável.
• Aços rápidos – são ligas de tungstênio, molibidênio e vanádio. Muito resistentes, mesmo à temperaturas elevadas, são usados na fabricação de ferramentas abrasivas.
• Aços inoxidáveis – aço e cromo (18%) e níquel (8%) (aço 18/8). Um aço inoxidável de superior qualidade tem 18%Cr, 9%Ni e menos que 0,15% de Carbono.
Alguns produtos com ferro serão estudados a seguir:
Folhas de Flandres (lata)
São chapas finas de aço cobertas por leve camada de estanho, para não oxidar, obtida por imersão ou deposição eletrolítica. Na confeção de embalagens não deve existir cantos vivos, para não quebrar a película de estanho, bem como esta será comprometida se houver amassamento.
Chapas Galvanizadas
São chapas finas de aço revestidas com zinco. É a imersão da chapa em um banho de zinco fundido. São padronizadas desde o número 10 (3,515mm) até o número 30 (0,399mm de espessura).
Aços Encruados por Tração
São os aços trefilados quando há uma compressão diametral do fio durante sua passagem pela fieira a uma tração elevada, ambas respondendo pela mudança da textura do aço e pelo aumento de sua resistência. Esse aumento é conseguido à custa de grande perda de tenacidade. O alongamento de rutura diminui de 20 para 6 a 8%.
O importante na produção de aços encruados por torção é assegurar um valor mínimo do alongamento de ruptura. Este é fixo na EB-3 de acordo com a categoria do aço e vale:
• 5% para aços CA-60 B
• 6% para aços CA-50 B
• 8% para aços CA-40 B
Pode parecer uma incongruência exigir 8% num caso e satisfazer-se com 5% em outro, ou então exigir-se duas unidades a mais para os aços de dureza natural. Acontece que este alongamento de rutura está associado ao ensaio de dobragem e não sendo obedecido, o aço vai romper ao ser dobrado em torno do pino especificado. Esse é o motivo pelo qual o diâmetro do pino em torno do qual deve ser possível o dobramento a 180º vai crescendo a medida em que o alongamento de rutura exigido vai diminuindo.
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