O Ferro de metal usado pelos Homens era encontrado em
meteoritos recolhido pelas tribos nmades nos desertos da sia Menor,
no perodo de 2.500 antes de Cristo; e tambm existem indcios da
existncia e emprego desse material em regies, como a Groenlndia. A
evoluo do ferro comeou quando o minrio de ferro (na forma de torres
ou pedaos slidos, denominados tarugos) foi sendo aquecido em fornos
primitivos (forno de lupa), abaixo do seu ponto de fuso.
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Sculo XV Com a fundio, a indstria siderrgica ganha novo impulso
a partir da segunda metade do sculo XV. Comea- se a produzir ferro
pelo "refino" do ferro-gusa. A crescente utilizao de fora motriz de
gua permite girar os cilindros dos laminadores e trefilar a fio. No
incio do sculo XVIII, o consumo de ao conhece um grande avano. O
ingls Abraham Darly comea a produzir o ferro-gusa a partir do coque
em 1709. Na Frana, Reumur realiza estudos tericos sobre a reduo do
ferro-gusa em ao, enquanto Huntsman obtm pequenas quantidades de ao
no cadinho (1745).
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Sculo XIX Na metade do sculo XIX, em 1856, a descoberta do
ingls Bessemer permite realizar uma produo realmente industrial de
ao pelo refino do gusa em um convertedor atravs do sopro de uma
corrente de ar que atravessava o banho de gusa convertendo-o por
oxidao em ao lquido. A partir dessa poca, pde-se dispor, graas a
estes processos, de grandes quantidades desta liga ferro-carbono,
que se chamava ao, cujas propriedades permitiram as maravilhas
tecnolgicas do sculo XX.
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Conversor Bessemer
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Sculo XX A siderurgia moderna como conhecemos hoje, nasceu
durante os anos 60. Enormes usinas integradas de 6 a 10 milhes de
toneladas de ao foram criadas e os dispositivos de controle e
automao aprimoram-se assim como os equipamentos. Toda essa evoluo
tem-se apoiado sempre num esforo constante de pesquisa. Quase nada
pode ser fabricado sem recorrer a mquinas e equipamentos que, na
maioria, so fabricados de ao. Isto nos fornece uma boa idia do
importante papel do ao em nosso cotidiano, papel este que no parou
de crescer desde os tempos remotos dos Hititas.
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Elementos de liga Carbono Nquel Mangans Cobalto Silcio
Tungstnio Vandio Molibdnio Cromo
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Carbono
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O carbono, smbolo C, nmero atmico 6, massa atmica 12 u, slido
temperatura ambiente apresenta ponto de Fuso 3650C. Dependendo das
condies de formao, pode ser encontrado na natureza em diversas
formas alotrpicas: carbono amorfo e cristalino, em forma de grafite
ou ainda diamante.
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o principal elemento de liga no ao. Por definio, Ao a liga de
Ferro-Carbono, contendo at 2,0% de carbono. No ao o carbono
encontra-se misturado no ferro ou na forma de carbonetos de maior
dureza com o ferro, formando a cementita ou Fe3C, ou com outros
elementos tais como o vandio, cromo ou molibdnio. Portanto, pode-se
dizer que a principal propriedade conferida no ao pelo carbono a
dureza. Aumenta, tambm, o limite de resistncia trao e a
temperabilidade, mais diminui a tenacidade e a soldabilidade.
utilizado um diagrama para anlise do teor de carbono no ferro.
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Dureza Pode-se notar que a dureza aumenta progressivamente com
o teor de carbono e que as tenses de trao tambm aumentam nos aos
hipoeutetides, mas tendem a estabilizar-se nos hipereutetides.
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Res. Impacto e Alongamento Os grficos demonstram que as variaes
aproximadas do alongamento(linha vermelha) e resistncia ao
impacto(linha azul) em funo do teor de carbono.Em anlise podemos
concluir que quanto maior os teores de carbono implicam na maior
fragilidade e menor ductilidade.
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Nquel
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O nquel um metal branco-prateado, dctil, malevel, peso
especfico 8,5 g/cm3, dureza escala de Mohs 3,5; tem seu ponto de
fuso em aproximadamente 1.453 C, calor de fuso 68 cal/g, peso
atmico 58,68, possuindo grande resistncia mecnica corroso e oxidao;
o sistema de cristalizao isomtrico; nmero atmico 28.
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O Nquel e o mangans reduzem a temperatura eutetide. A
temperatura de transio reduzida progressivamente com o aumento do
teor de nquel (aproximadamente 10 0 C para 1% de nquel), mas a
reduo da temperatura de transformao no resfriamento maior e
irregular. A temperatura de transformao mostrada na figura para um
ao de baixo carbono (0,2%). A mudana ocorre neste caso para um teor
de nquel de 8%. J um ao com 12% de nquel, a transformao comea
abaixo de 300 0 C no resfriamento.
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Influncia na estrutura : Refina o gro e diminui a velocidade de
transformao na estrutura do ao. Influncia nas Propriedades :Aumento
a resistncia trao e confere uma alta ductilidade Aplicaes : Ao para
construo mecnica. Ao inoxidvel Ao e garante resistente a altas
temperaturas Produtos : Peas para automveis, utenslios domsticos e
caixas para tratamento trmico
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chassis em carbono e titnio, e do sub-chassis, em
cromo-molibdnio(liga de nquel)
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Mangans
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O mangans ( do francs manganse ) um elemento qumico cujo o
smbolo Mn, n atmico 25 e massa atmica 55 u, slido em temperatura
ambiente. Situa-se no 7B. Usado em ligas principalmente na do ao e,
tambm, para a produo de pilhas. Foi descoberto em 1774 pelo sueco
Johan Gottlieb Gahn, reduzindo o seu xido com carbono.
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Influncia na estrutura : Estabiliza os carbonetos, ajuda a
criar microestrutura dura por meio de tmpera e Diminui a velocidade
de resfriamento Influncia nas Propriedades :Aumento da resistncia
mecnica e temperabilidade da pea e auxilia na resistncia ao choque
Aplicaes : Ao para construo mecnica Produtos : Peas para automveis
e peas para uso geral em engenharia mecnica
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Peas elevadas do triturador do cone do ao de mangans
Jacar,utilizada para desvio de trens
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Cobalto
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O cobalto um elemento qumico, smbolo Co, nmer atmico 27 e massa
atmica 59 uma, encontrado em temperatura ambiente no estado slido.
um metal de transio situado no grupo 9 (VIIIB).O Co-60, radioistopo
usado como fonte de radiao gama em radioterapia e esterilizao de
alimentos.
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O Cobalto tem alta solubilidade em ferro alfa e gama mas uma
fraca tendncia a formar carbeto. Ele reduz a temperabilidade mas
mantm a dureza durante o revenimento. Ele usado em aos para
turbinas e como ligante em metais duros. Ele tambm intensifica a
influncia de elementos mais importantes em aos especiais.
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Influncia nas Propriedades : Forma carbonetos (fracamente) e
desloca a curva TTT para esquerda. Influncia na estrutura : Aumento
da dureza,da resistncia trao e resistncia corroso e eroso. Aplicaes
: Aos rpidos e elementos de liga em aos magnticos. Produtos :
Lminas de turbina de motores a jato
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Silcio
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O silcio um elemento qumico de smbolo Si de n atmico 14 com
massa atmica igual a 28 u. temperatura ambiente, o silcio
encontra-se no estado slido. Foi descoberto por Jns Jacob
Berzelius, em 1823. O silcio o segundo elemento mais abundante na
Terra, perfazendo 25.7% do seu peso. Aparece na argila, feldspato,
granito, quartzo e areia, normalmente na forma de dixido de silcio
(tambm conhecido como slica) e silicatos. Pertence ao grupo 14 (
IVA ) da Classificao Peridica dos Elementos. Se apresenta na forma
amorfa e cristalina; o primeiro na forma de um p pardo mais reativo
que a variante cristalina, que se apresenta na forma octadrica de
colorao azul grisceo e
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O Silcio dissolve na ferrita, atuando como elemento
endurecedor. Aumenta a temperatura de transformao e reduz a variao
de volume gama- alfa.
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Influncia nas Propriedades : Auxilia na desoxidao na grafitizao
e Aumenta a fluidez. Influncia na estrutura : Aumento da resistncia
oxidao em temperaturas elevadas. Melhora da temperabilidade e da
resistncia trao. Aplicaes : Aos com alto teor de carbono. Aos para
fundio em areia. Produtos : Peas fundidas.
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O Br-800 tinha um motor fundido em liga de alumnio-silcio
Fabricada com material de liga leve e silcio tambm endurecida com
tratamento de nquel
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tungstnio
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O tungstnio ou wolfrmio, smbolo W, pertence famlia dos metais
refratrios,situado no grupo 6, utilizado, principalmente,sob a
forma de metal duro. resistente ao calor, tem peso especfico de
19,3 g/cm3 e ponto de fuso da ordem de 3.419C, nmero atmico 74 com
massa atmica 184u. Considerado um metal no-ferroso especial, ele
tem mltiplas aplicaes devido s suas propriedades de extrema dureza,
de resistncia a elevadas temperaturas e corroso, e de ser bom
condutor de calor e de eletricidade.
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O tungstnio forma carbonetos WC e W2C, mas na presena de ferro
forma Fe 3 W 3 C ou Fe 4 W 2 C. Quando em soluo o tungstnio retarda
a transformao austenita / ferrita. Ele refina o tamanho de gro e
produz menor tendncia a descarbonetao em servio
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Influncia nas Propriedades : Forma carbonetos muito duros.
Influncia na estrutura : Aumento da dureza e da resistncia a altas
temperaturas Aplicaes : Aos rpidos e Aos ferramentas. Produtos :
Ferramentas de corte.
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Vandio
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smbolo V, nmero atmico 23 de massa atmica 51 u que, nas condies
ambientes, encontrado no estado slido. Foi descoberto pelo
mineralogista espanhol Andrs Manuel del Ro, no Mxico, em 1801, num
mineral de chumbo. Em 1830, o sueco Nils Gabriel Sefstrm descobriu
o elemento num xido que encontrou enquanto trabalhava numa mina de
ferro e deu-lhe o nome pelo qual conhecido atualmente.Est situado
no grupo 5 ( VB ).
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O vandio um formador de carbonetos (forma VC) e tem ao benfica
nas propriedades mecnicas de aos tratados termicamente,
especialmente na presena de outros elementos. Ele precipita no
revenido na faixa de 500 - 600 0 e pode induzir endurecimento
secundrio. O vandio em pequenas quantidades aumenta a tenacidade
pela reduo do tamanho de gro. Acima de 1% confere alta resistncia
ao desgaste especialmente para aos rpidos. Pequenas quantidades de
vandio em combinao com cromo e tungstnio aumentam a dureza ao
rubro.
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vanadita, Pb 5 Cl(VO 4 ) 3
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Influncia nas Propriedades : Inibe o crescimento dos gros e
forma carbonetos. Influncia na estrutura : Maior resistncia
mecnica. Maior tenacidade e temperabilidade. Resistncia fadiga e
abraso. Aplicaes : Aos cromo-vandio Produtos : Ferramentas de
corte.
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Molibdnio
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O molibdnio ou molibdnio, smbolo Mo de nmero atmico 42 e de
massa atmica igual a 96 u. Na temperatura ambiente o molibdnio
encontra-se no estado slido. um metal de transio encontrado no
grupo 6 (6B).Foi descoberto em 1782 pelo sueco Peter Jacob Hjelm.
um elemento qumico essencial sob o ponto de vista biolgico, e na
industria muito usado na forma de ligas metlicas, principalmente no
ao.
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O molibdnio pode formar carbonetos complexos no ferro alfa e no
ferro gama como (FeMo)6C, Fe21Mo2C6, e Mo2C na presena de carbono.
O efeito do molibdnio na forma da curva TTT similar ao do cromo. O
Molibdnio aumenta a temperabilidade e reduz as temperaturas de
tmpera. Tambm ajuda a aumentar a dureza ao rubro e a resistncia ao
desgaste. O molibdnio um dos constituintes de alguns aos rpidos,
aos resistentes a corroso e altas temperaturas.
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Influncia nas Propriedades : Influncia na estabilizao do
carboneto. Influncia na estrutura : Alta dureza ao rubro, aumento
da resistncia trao e aumento da temperabilidade. Aplicaes :
Aos-ferramenta, aos-cromo-nquel, Substituto do tungstnio em aos
rpidos. Produtos : Ferramentas de corte.
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O Kalinin K-7 apresentava uma estrutura em ao-molibdnio soldado
e revestida em alumnio Pratinho de mola em ao cromo- molibdnio
EMPI
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Cromo
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O cromo, smbolo Cr, nmero atmico 24 e massa atmica 52 u, Slido
em temperatura ambiente. um metal encontrado no grupo 6 (6B),
empregado especialmente em metalurgia em processos denominados
eletrodeposio. Alguns de seus xidos e cromatos so usados como
corantes. Foi descoberto em 1797 por Louis Nicolas Vauquelin no
mineral crocota encontrado na Rssia.corantes
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O Cromo aumenta a temperabilidade do ao e contribui para a
resistncia ao desgaste e dureza. Quando o cromo excede 11% em aos
de baixo carbono, um filme inerte formado na superfcie, criando
resistncia ao ataque por reagentes oxidantes. Percentagens mais
altas de cromo so encontradas em aos resistentes a altas
temperaturas. Aos com cromo so mais fceis de usinar do que aos com
nquel de resistncia mecnica similar. Os aos com maiores teores de
cromo so suscetveis fragilizao quando resfriados lentamente na
faixa de 550/450 0 C, a partir da temperatura de tmpera. Os aos com
cromo so usados quando durezas elevadas so requeridas, como em
matrizes, rolamentos, limas e ferramentas
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Influncia nas Propriedades : Forma carbonetos e acelera o
crescimento dos gros. Influncia na estrutura : Aumento da
resistncia corroso e a oxidao alem de aumentar a resistncia em
altas temperaturas Aplicaes : Aos para construo mecnica, aos-
ferramenta e aos inoxidveis Produtos : Produtos para indstria
qumica. Talheres, vlvulas e peas para fornos. Ferramentas de
corte.
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Outros Elementos Qumicos...
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Alumnio
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utilizado principalmente como desoxidante no processo de refino
do ao lquido. Tambm combina com o nitrognio, reduzindo sua
suscetibilidade do ao ao envelhecimento pela defor-mao. Em pequenas
adies, impede o crescimento dos gros dos aos agindo com um
bloqueador. Favorece, aps a laminao a frio seguida de recozimento,
uma textura adequada para estampagem.
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Nibio
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Ponto de fuso 2468C. Pequenos teores deste ele- mento permitem
aumentar o limite de resistncia e o limite de escoamento, pois
promove o refino de gro e a gerao de carbonitretos no interior do
ao. O Nibio permiti utilizar menores teores de carbono e de
mangans, assim melhorando a soldabilidade e a tenacidade dos aos e
tomando-se a base de aos de alta resistncia e baixa liga
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Fsforo
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encontrado em teores sensveis nos aos com conseqncia de
contaminao da matria-prima, sendo normalmente uma impureza
indesejvel. nocivo qualidade do ao especialmente porque acentua a
tendncia a segregao, aumenta a dureza da fase ferrtica e a tendncia
de fragilizao dos aos. Porm, pode ser utilizado em aplicaes
especificas com em aos parar usinagem fcil, resistente corroso
atmosfrica e endurecveis por tratamento em estufa ( Bake
Hardening).
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Enxofre
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Presente em todos os aos como impurezas. Produz sulfetos que
deformam sob conformao produzindo heterogeneidades do ao alm de
tambm ocorrer em segregaes com grande potencial de reduo da
tenacidade dos aos, o deixando quebradio. Entretanto, se combinado
com o mangans no forma do respectivo sulfeto, favorece a usinagem
com a formao de cavacos que se quebram facilmente.
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Existem vrias entidades que estabelecem normas para codificao
de aos de acordo com o teor de carbono e dos elementos de liga. Na
tabela a seguir, alguns cdigos da SAE (Society of Automotive
Engineers).
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Esses foram alguns dos elementos qumicos, elementos de liga,
que influenciam diretamente nas propriedades do ao seja conferindo
ou admitindo, quando adicionado ao mesmo.
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Empresas Siderrgicas brasileiras
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Unidades do Grupo Gerdau 48 unidades siderrgicas 21 unidades de
transformao 94 unidades de corte e dobra de ao 4 centros de servios
de aos planos 80 unidades comerciais 32 unidades de coleta e
processamento de sucata 4 reas de extrao de minrio de ferro 2
unidades de produo de ferro-gusa slido 2 terminais porturios
privativos Empresas coligadas 10 unidades siderrgicas 7 unidades de
transformao 13 unidades comerciais Joint Ventures 2 unidades
siderrgicas 4 unidades de transformao 1 unidade de corte e dobra de
ao Aominas
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Gerdau - Recife PE
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A Companhia Siderrgica Nacional foi fundada em 9 de abril de
1941 e iniciou suas operaes em 1 de outubro de 1946. Como primeira
produtora integrada de ao plano no Brasil, a CSN um marco no
processo brasileiro de industrializao. O seu ao viabilizou a
implantao das primeiras indstrias nacionais, ncleo do atual parque
fabril brasileiro. Privatizada em 1993, e aps mais de seis dcadas
de atividade, continua a fazer histria. Com capacidade de produo
anual de 5,6 milhes de toneladas e cerca de dezesseis mil
empregados, a CSN concentra suas atividades em siderurgia, minerao
e infra-estrutura.
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Dois momentos da CSN Dias atuais1946
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Usinas Siderrgicas de Minas Gerais S/A ou Usiminas, pertencente
ao Sistema Usiminas (Holding), uma empresa do setor siderrgico lder
na produo e comercializao de aos planos laminados a frio e a
quente, bobinas, placas e revestidos, destinados principalmente aos
setores de bens de capital e de bens de consumo da linha branca,
alm da indstria automotiva. Foi fundada em 25 de abril de 1956 em
Coronel Fabriciano, no que viria a ser o Vale do Ao, Minas Gerais.
Tornou-se a primeira estatal privatizada em 24 de outubro de 1991
pelo ento presidente Fernando Collor de Mello.
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Usiminas
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TABELA PERIDICA Os quadros mostrados ao longo da apresentao
esto contidos na tabela peridica que com conta com os, 118
elementos qumicos, feitos por 96 artistas de 9 pases, usando vrias
tcnicas, entre elas xilogravura, litografia e "silkscreen". O
projeto ainda est em andamento, com verses alternativas para cada
elemento qumico.
Trabalho: Influencia dos elementos de liga Matria: Material da
construo mecnica. Prof.: ANTONIO FERNANDO CARVALHO MOTA Turma: TF
Aluno: Andr Adriano da Silva Cruz. 4 perodo Mecnica Mecatrnica
Manh.