ensaio de tração
TRANSCRIPT
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ENSAIOS
MECNICOS
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Introduo
Como voc se sentiria se um produto que voc acabou de
desenvolver quebrasse ao ser utilizado logo nas
primeiras vezes?
Nos sculos passados, a construo dos objetos era
essencialmente artesanal, no havia um controle de
qualidade e avaliava-se a qualidade do produto
simplesmente pelo prprio uso.
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Introduo
Criao de mtodos padronizados para o controle de
qualidade dos produtos em decorrncia de:
Novas matrias-primas;
Desenvolvimento dos processos de fabricao.
Atualmente, entende-se que o controle de qualidade
precisa comear pela matria-prima e deve ocorrer
durante todo o processo de produo, incluindo a
inspeo e os ensaios finais nos produtos acabados.
Os ensaios so importantes para verificar se os materiais
apresentam as propriedades que os tornaro adequados
ao seu uso.
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Para que Servem os Ensaios?
Garantir que os produtos foram fabricados com as caractersticas
necessrias para suportar os esforos aos quais sero
expostos.
Os ensaios mecnicos dos materiais so procedimentos padronizados
para testes em conformidade com normas tcnicas.
Um ensaio consiste em submeter um objeto j fabricado ou um
material que vai ser processado industrialmente a situaes que
simulam os esforos que eles vo sofrer nas condies reais de
uso, chegando a limites extremos de solicitao.
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Onde so Realizados os Ensaios?
Na prpria oficina;
Em laboratrios de ensaios certificados.
Os ensaios podem ser realizados em:
Corpos de prova (CP)
Prottipos
Produto final
Prottipo a verso preliminar de um produto, produzida em
pequena quantidade, e utilizada durante a fase de testes e
desenvolvimento.
Corpo de Prova uma amostra do material que se deseja testar,
com dimenses e forma especificadas de acordo com normas
tcnicas.
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Tipos de Ensaios Mecnicos
Os ensaios mecnicos podem ser classificados em 2 tipos:
Ensaios destrutivos;
Ensaios no destrutivos.
Ensaios destrutivos so aqueles que deixam algum sinal na pea ou
corpo de prova submetido ao ensaio, mesmo que estes no fiquem
inutilizados.
Exemplos: trao / compresso / dobramento / dureza / impacto.
Ensaios no destrutivos so aqueles que aps sua realizao no
deixam nenhuma marca ou sinal e, assim, nunca inutilizam a pea
ou corpo de prova. Por essa razo, podem ser usados para detectar
falhas em produtos acabados e semiacabados.
Exemplos: visual / lquido penetrante / ultrassom
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ENSAIO DE
TRAO
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Ensaio de Trao
Consiste na aplicao de carga de trao uniaxial crescente
em um corpo de prova especifico at a ruptura.
O corpo de prova preso pelas extremidades nas garras de fixao do
dispositivo de testes. A mquina de ensaio de trao alonga o corpo de
prova a uma taxa constante.
A mquina de ensaio fornece um grfico que mostra as relaes entre a
fora aplicada e as deformaes ocorridas (variao no comprimento).
A determinao das propriedades do material ensaiado obtida pela
relao entre a tenso e a deformao.
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Corpos de Prova
O ensaio de trao feito em corpos de prova com caractersticas
especificadas de acordo com normas tcnicas para que os resultados
obtidos possam ser comparados ou reproduzidos.
Utilizam-se corpos de prova de seo circular ou de seo retangular,
dependendo da forma e tamanho do produto do qual foram retirados.
A parte til do corpo de prova (Lo) a regio onde so feitas as medidas
das propriedades mecnicas do material.
Entre as cabeas e a parte til h um raio de concordncia para evitar
que a ruptura ocorra fora da parte til do corpo de prova.
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Corpos de Prova
As cabeas so as regies extremas, que servem para fixar o corpo de
prova mquina, de modo que a fora de trao atuante seja axial.
Devem ter seo maior do que a parte til para que a ruptura do corpo
de prova no ocorra nelas. Suas dimenses e formas dependem do
tipo de fixao mquina. Os tipos de fixao mais comuns so:
cunha rosca flange
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Deformao
Um corpo preso numa das extremidades, submetido a uma fora
aplicada na direo do eixo longitudinal (fora axial).
A aplicao de uma fora axial de trao num corpo preso produz uma
deformao no corpo, isto , um aumento no seu comprimento com
diminuio da rea da seo transversal.
Este aumento de comprimento recebe o nome de alongamento.
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Deformao
Efeito do alongamento num corpo submetido a um ensaio de trao.
O alongamento (extenso nominal) () calculado subtraindo o comprimento inicial do comprimento final e dividindo o resultado
pelo comprimento inicial.
L0 representa o comprimento inicial antes do ensaio;
L representa o comprimento final aps o ensaio;
L a variao de comprimento do corpo de prova.
ouL
L
L
L
00
0L
100100 L
(%)00
0
L
L
L
L
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Deformao
H dois tipos de deformao, que se sucedem quando o material
submetido a uma fora de trao: a elstica e a plstica.
Deformao Elstica: (no permanente) Uma vez cessados os
esforos, o material volta sua forma e dimenso original.
Deformao Plstica: ( permanente) Uma vez cessados os
esforos, o material recupera a deformao elstica, mas fica com
uma deformao residual plstica, no voltando mais sua forma
original.
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Tenso Nominal de Trao
Tenso () uma relao entre uma fora de trao (F) que atua sobre a rea inicial da seo transversal do material (A0).
ou Pa
Aplicando a equao descrita acima pode-se encontrar os valores da
tenso e fazer o grfico conhecido como tenso-deformao.
1N = 0,102 Kgf ou 1 Kgf = 9,807N
1N/m2 = 1Pa
1MPa = 1N/mm2 = 0,102 Kgf/mm2 ou 1 Kgf/mm2 = 9,807 MPa = 9,807N/mm2
0A
F =
2m
N =
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Diagrama Tenso Nominal Deformao Nominal
Quando um corpo de prova submetido a um ensaio de trao, a
mquina de ensaio fornece um grfico de tenso e deformao
que mostra as relaes entre a fora aplicada e as deformaes
ocorridas durante o ensaio.
Este grfico conhecido por diagrama tenso-deformao.
No ensaio de trao convencionou-se
que a rea da seo utilizada para os
clculos a da seo inicial (A0).
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Regio de Comportamento Elstico
O ponto A representa o limite elstico.
At este ponto, a deformao elstica independente do tempo, ou
seja, quando uma carga aplicada, a deformao elstica
permanece constante durante o perodo em que a carga mantida
constante.
Aps a remoo da carga, a deformao totalmente recuperada, ou
seja, a deformao retorna imediatamente para o valor zero.
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Regio de Comportamento Elstico
Na fase elstica os metais obedecem a Lei de Hooke. Suas
deformaes so diretamente proporcionais s tenses aplicadas.
A constante de proporcionalidade E o mdulo de elasticidade, ou
mdulo de Young, fornece uma indicao da rigidez do material.
Quanto maior for o mdulo, menor ser deformao elstica resultante
da aplicao de uma tenso.
Quanto maior for o mdulo, menor ser a deformao elstica
resultante da aplicao de uma tenso e mais rgido ser o material.
(E rigidez do material)
xE=
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Limite de Proporcionalidade
A lei de Hooke s vale at um determinado valor de tenso,
denominado limite de proporcionalidade, que o ponto
representado no grfico por A, a partir do qual a deformao deixa
de ser proporcional carga aplicada.
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Regio de Comportamento Plstico
Acima de uma certa tenso, os materiais comeam a se deformar
plasticamente, ou seja, ocorrem deformaes permanentes. O ponto
na qual estas deformaes permanentes comeam a se tornar
significativas chamado de limite de escoamento.
Durante a deformao plstica, a tenso necessria para continuar a
deformar um metal aumenta at um ponto mximo, chamado de
limite de resistncia trao, na qual a tenso a mxima na curva
tenso-deformao de engenharia.
Isto corresponde a maior tenso que o material pode resistir; se esta
tenso for aplicada e mantida, o resultado ser a fratura.
Aps este ponto, comea a se formar uma estrico, na qual toda a
deformao subsequente est confinada e nesta regio ocorrer
ruptura.
A tenso corresponde a fratura chamada de limite de ruptura.
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Escoamento
Terminada a fase elstica, tem incio a fase plstica, na qual ocorre
uma deformao permanente no material, mesmo que se retire a
fora de trao.
No incio da fase plstica ocorre um fenmeno chamado escoamento.
O escoamento caracteriza-se por uma deformao permanente do
material sem que haja aumento de carga, mas com aumento da
velocidade de deformao.
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Limite de Escoamento
Valores Convencionais O limite de escoamento delimita o incio da deformao permanente.
Ele obtido verificando-se a parada do ponteiro na escala da fora
durante o ensaio e o patamar formado no grfico exibido pela
mquina.
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Limite de Escoamento - Valores Convencionais
O valor convencionado (n) corresponde a um alongamento percentual.
O valor de uso mais frequente :
n = 0,2%, para metais e ligas metlicas em geral;
Graficamente, o limite de escoamento pode ser determinado pelo
traado de uma linha paralela ao trecho reto do diagrama tenso-
deformao, a partir do ponto n. Quando essa linha interceptar a
curva, o limite de escoamento estar determinado.
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Limite de Resistncia Trao
Aps o escoamento ocorre o encruamento, que um endurecimento
causado pela quebra dos gros que compem o material quando
deformados a frio.
O material resiste cada vez mais trao externa, exigindo uma
tenso cada vez maior para se deformar.
Nessa fase, a tenso recomea a subir, at atingir um valor mximo no
ponto (B) chamado de limite de resistncia trao.
0
TA
F = L max
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Limite de Ruptura
Continuando a trao, chega-se ruptura do material, que ocorre num
ponto chamado limite de ruptura (C).
A tenso no limite de ruptura menor que no limite de resistncia,
devido diminuio da rea que ocorre no corpo de prova depois que
se atinge a carga mxima.
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Estrico
a reduo percentual da rea da seo transversal do corpo de prova na
regio aonde vai se localizar a ruptura.
A estrico determina a ductilidade do material.
Quanto maior for a porcentagem de estrico, mais dctil ser o material.
( % de estrico dctil o material)
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Fratura
Consiste separao ou fragmentao de um corpo slido em duas ou mais
partes, sob ao de uma tenso e pode ser considerada como sendo
constituda da nucleao e propagao da trinca.
Pode ser classificada em duas categorias gerais: fratura dctil e frgil.
A fratura dctil caracterizada pela ocorrncia de uma aprecivel
deformao plstica antes e durante a propagao da trinca.
A fratura frgil nos metais caracterizada pela rpida propagao da
trinca, sem deformao macroscpica e muito pouca microdeformao.
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Reduo de rea
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Tenso Real
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Relao Tenso-Deformao
para algumas Ligas
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Exemplo de Tabela para Relatrio
Ensaio de Trao
Nominal e real