Qual a importância da caracterização de materiais?

No dia a dia da indústria muitas vezes um produto apresenta falhas e defeitos mesmo após ajustes do processo produtivo. Quando isso acontece, é provável que o problema esteja na origem do processo e o melhor procedimento a se seguir é a caracterização de materiais que estão sendo utilizados.

A análise e a caracterização de materiais é uma importante área da Engenharia e Ciência de Materiais que permite a avaliação e seleção adequada de materiais para solicitações exigidas em um dado processo industrial. Além disso, a caracterização nos permite conhecer o valor econômico do material para que se tenha certeza que o valor pago é referente ao produto recebido. Geralmente a técnica ou série de técnicas de identificação do material baseia-se na estrutura do material, suas propriedades ou no seu processamento. 

Por exemplo, para a caracterização de polímeros há a análise Termogravimétrica (TGA) e a Calorimetria Diferencial Exploratória (DSC) que geralmente são realizadas em conjunto. A análise de TGA mede a relação entre a massa e a temperatura da amostra, enquanto que a análise  de DSC nos permite determinar não apenas a variação de temperatura na amostra, mas também o fluxo de calor através dela, além de poder identificar a quantidade de calor consumido para a troca de estado. Já a Espectroscopia de Infravermelho por Transformada de Fourier (FTIR) é utilizada na caracterização dos gases eliminados, indicando a composição e estrutura destes à medida que vão sendo eliminados do material no processo termogravimétrico. Este é o conjunto de técnicas termogravimétricas, que permitem a caracterização dos mais diversos materiais através de informações sobre cada patamar de degradação dos materiais. 

Há também a técnica de índice de fluidez, que nos fornece informações sobre a facilidade de escoamento de um material termoplástico.  

Ensaios Mecânicos

Os ensaios mecânicos que são fundamentais para a caracterização de qualquer material como o ensaio de tração, pelo qual é possível determinar propriedades como o limite de escoamento, limite de resistência à tração, alongamento, entre outras. Já as análises termomecânicas avaliam o comportamento mecânicos dos materiais quando expostos a diferente temperaturas.
Em contraponto, algumas análises de caracterização de metais e cerâmicas baseiam-se na análise da sua estrutura e no arranjo espacial dos átomos, ou seja, na sua rede cristalina. Para isso, técnicas como a Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Fluorescência de Raios-X (FRX) e Difração de Raios-X (DRX) servem tanto para análises dos aspectos topográficas do material como para a verificação da composição e outras características do amostra. 

São exclusivas para materiais metálicos as análises de  metalografia, que revelam as interfaces com os diferentes materiais que compõem o metal, o ensaio de rugosidade, que avalia os erros microgeométricos na superfície do metal gerados por ferramentas durante  a usinagem. Há também o ensaio de dureza que busca comparar ou até mesmo identificar metais, baseando na resistência à deformação, resistência ao risco e resistência à penetração por um corpo duro. 

Caracterização de Materiais Cerâmicos

Para materiais cerâmicos dispõe-se das análise de granulometria, absorção de água, retração ao calor, que mede a redução de volume da cerâmica durante o aquecimento ocasionada principalmente pela saída de água por exsudação (retração plástica e por secagem ou retração hidráulica). Através de dados de carga de ruptura e modo de resistência a flexão do material pode-se extrair informações sobre sua porosidade. 

A análise de materiais, sejam estes metálicos, cerâmicos ou poliméricos, através das técnicas de caracterização é por vezes o método mais eficiente e eficaz para a otimização de processos industriais. Dada a grande diversidade de métodos diferentes de análise, qualquer que seja o problema, a Ciência de Materiais e suas técnicas e métodos científicos são aliados da indústria na busca da otimização e do alto desempenho.

A caracterização de materiais está presente nos serviços que nós da EME Jr. realizamos, entre em contato para saber mais.

Autor: Fabricio Witt