Apresentação

Este trabalho tem por objetivo orientar e mostrar um pouco sobre os ensaios de

resistência na matéria prima que será utilizada na confecção de produtos destinados ao

consumo antes de sua utilização ou inserção no mercado. As observações feitas

servem como um norteador para o estudante de design.

Introdução

Nos séculos passados, como a construção dos objetos era essencialmente

artesanal, não havia um controle de qualidade regular dos produtos fabricados. Então,

avaliava-se a qualidade de uma lâmina de aço, a dureza de um prego, a pintura de um

objeto simplesmente pelo próprio uso.

Um desgaste prematuro que conduzisse à rápida quebra da ferramenta era o

método racional que qualquer um aceitava para determinar a qualidade das peças, ou

seja, a análise da qualidade era baseada no comportamento do objeto depois de

pronto.

Os acessos as novas matérias-primas e o desenvolvimento dos processos de

fabricação obrigaram à criação de métodos padronizados de produção, em todo o

mundo. Ao mesmo tempo, desenvolveram-se processos e métodos de controle de

qualidade dos produtos.

Atualmente, entende-se que o controle de qualidade precisa começar pela

matéria-prima e deve ocorrer durante todo o processo de produção, incluindo a

inspeção e os ensaios finais nos produtos acabados.

Características de materiais obtidas através dos ensaios são fundamentais para

o dimensionamento de elementos estruturais. De maneira sucinta pode-se definir

ensaio como a observação do comportamento de um material quando submetido à

ação de agentes externos como esforços e outros, sob condições padronizadas, em

geral definidas por normas, de forma que seus resultados sejam significativos para

cada material e possam ser facilmente comparados.

Nesse quadro, é fácil perceber a importância dos ensaios de materiais: é por

meio deles que se verifica se os materiais apresentam as propriedades que os tornarão

adequados ao seu uso.

Ensaio de Tração

Todo produto têm que ser fabricado com as características necessárias para

suportar esforços que estão sujeitos durante o seu uso. E, para saber se os materiais

apresentam as características imprescindíveis para sua utilização são realizados

ensaios mecânicos dos materiais, que são padronizados e compreendidos em testes,

cálculos, gráficos e consultas a tabelas, tudo em conformidade com normas técnicas.

Realizar um ensaio consiste em submeter um objeto já fabricado ou um material

que vai ser processado industrialmente a situações que simulam os esforços que eles

vão sofrer nas condições reais de uso, chegando a limites extremos de solicitação.

Dentre esses ensaios, o ensaio de tração consiste em

submeter o material a um esforço que tende a alongá-lo até

sua ruptura. Os esforços ou cargas são medidos na própria

máquina de ensaio.

O ensaio citado permite conhecer como os materiais

reagem aos esforços de tração, quais os limites de tração

que suportam e a partir de que momento se rompem.

Um corpo qualquer preso em uma das extremidades,

submetido a uma força x, aplicada na direção do eixo

longitudinal, trata-se de uma força axial. Ao mesmo

tempo, esta força é perpendicular à seção transversal do

corpo. Quando a força axial está dirigida para fora do corpo,

trata-se de uma força axial de tração.

A aplicação de uma força axial de tração num corpo preço produz uma

deformação – aumento do comprimento com diminuição da área da seção transversal

– chamada alongamento.

Corpo de prova submetido ao ensaio de tração

Considerando o exemplo de um corpo de 12mm que, submetido, a uma força

axial de tração, ficou com 13,2mm de comprimento, o cálculo correto para saber seu

alongamento é:

A deformação também pode ser indicada de maneira percentual. Neste caso,

A=0,1mm/mm x 100 = 10%

Quando um material é submetido a uma força de tração, podem ocorrer dois

tipos de deformação:

- Elástica: resultado de um pequeno alongamento do

material na direção da tensão aplicada. A deformação não é

permanente e o material volta a sua forma e dimensão original

após cessarem os esforços que o deformava (fig. 01);

Fig.01

A = alongamento

Lo = Comprimento inicial

Lf = Comprimento final, após o ensaio

Obs. A unidade mm/mm indica que ocorre uma deformação de 0,1 mm por 1 mm de dimensão do material.

- Plástica: após interromperem os esforços, o material não

volta a sua forma normal, permanecendo uma deformação

residual plástica mesmo recuperando sua deformação elástica

(fig.02).

Considerando que a força de tração atua sobre a área da seção transversal do

material, tem-se uma relação entre essa força aplicada e área do material onde está

sendo exigida, designada tensão.

Gráficos aproximados da relação tensão x deformação podem ser vistos na

Figura 03 e 04.

Fig.02

(a) é uma curva típica para aços de alta resistência.(b) curva para aços de baixo / médio carbono.(c) para ferro fundido cinzento.(d) para materiais bastante maleáveis como cobre.

Fig.03

Fig.04

A tensão, tanto representada pela letra T ou σ (sigma), é a relação sobre uma

força (F) e uma unidade de área (S):

O quadro a seguir mostra a correspondência entre unidades de força e de

tensão.

Exemplo:

Calcular a tensão que deve ser suportada por um tirante de aço de 4mm2 de

seção, sabendo que o material estará exposto a uma força de 40 N.

[N/mm2 = MPa (megapascal)]

Para efeito de cálculo da tensão suportada por um material, considera-se como área útil da seção deste material a soma das áreas de suas partes maciças. Por exemplo: um cabo metálico para elevação de pesos, cuja área da seção é de 132,73 mm2, composto por 42 espirais de 1,2 mm2, tem como área útil 50,4mm2.

T = F/S => T = 40N => T = 10Mpa 4mm2

Conclusão

Durante o desenvolvimento do trabalho, observou-se a grande importância de

testar a matéria prima, procedendo ensaios no material antes de usá-lo, sua resistência

e suas propriedades de caráter químico e físico são importante suporte para uma boa

arquitetura do produto final. É importante saber se o produto resistirá quando sofrer um

cisalhamento, uma torção, uma tração, uma compressão ou uma flexão, esses são os

principais esforços que fazemos no dia-a-dia, e se um designer não pensar em todos

esses esforços quando for elaborar um produto, poderá incorrer em prejuízo que muitas

vezes torna-se irrecuperável. Quando tal proceder não acontece, são comuns os casos

de perdas tanto no meio social, ambiental e tecnológico.

Bibliografia

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