estudo do comportamento mecânico do latõ cu-zn 34 sob diferentes rotas de processamento mecânico

1

CENTRO FEDERAL DE EDUCAO TECNOLGICA DE MINAS GERAIS

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE MATERIAIS

CURSO DE ENGENHARIA DE MATERIAIS

VINCIUS MEIRELLES MENDONA

ESTUDO DO COMPORTAMENTO MECNICO DO LATO Cu-Zn 34 SOB

DIFERENTES ROTAS DE PROCESSAMENTO MECNICO

BELO HORIZONTE

2015

2


ESTUDO DO COMPORTAMENTO MECNICO DO LATO Cu-Zn 34 SOB


Trabalho de Concluso de Curso apresentado no

Curso de Graduao em Engenharia de Materiais

do Centro Federal de Educao Tecnolgica de

Minas Gerais como requisito parcial para

obteno do ttulo de Bacharel em Engenharia de

Materiais.

Orientador: Wellington Lopes

Coorientadora: Elaine Carballo Siqueira Corra

BELO HORIZONTE

2015

3


ESTUDO DO COMPORTAMENTO MECNICO DO LATO Cu-Zn 34 SOBRE


Aprovado em:

BANCA EXAMINADORA

__________________________________________________________

Prof. Dr. Wellington Lopes - Orientador

__________________________________________________________

Profa. Dra. Elaine Carballo Siqueira Corra - Coorientadora

__________________________________________________________

Prof. Dr. Frederico de Castro Magalhes

__________________________________________________________

Mestranda Eng. Graziele Gianini Braga Maria

Trabalho de Concluso de Curso apresentado no

Curso de Graduao em Engenharia de

Materiais do Centro Federal de Educao

Tecnolgica de Minas Gerais como requisito

parcial para obteno do ttulo de Bacharel em

Engenharia de Materiais.

4

LISTA DE TABELAS

Tabela 1 - Tcnicas de ensaio de dureza .................................................................................. 27

Tabela 2 - Medidas obtidas para o ensaio de microdureza Vickers no estado inicial .............. 38

Tabela 3 - Medidas obtidas para o ensaio de microdureza Vickers no estado final ................. 39

5

LISTA DE FIGURAS

Figura 1 - Curvas tenso-deformao para um caso de inverso no sentido de deformao do

material: (a) encruamento isotrpico, (b) encruamento cinemtico ......................................... 16

Figura 2 - Desenho esquemtico do ensaio de cisalhamento ................................................... 17

Figura 3 - Equipamento utilizado no ensaio de cisalhamento planar simples (esquerda) e

aspecto de corpo de prova aps o ensaio (direita) .................................................................... 17

Figura 4 - Curvas tenso cisalhante e deformao cisalhante para material com e sem

deformao prvia por laminao............................................................................................. 19

Figura 5 - Modelo de calandra automtica ............................................................................... 20

Figura 6 - Calandra de chapas com trs rolos ........................................................................... 21

Figura 7 - Diagrama do sistema Cu-Zn .................................................................................... 22

Figura 8 - Micrografia do lato 70/30 ...................................................................................... 23

Figura 9 - Variao da dureza do lato com os tratamentos trmicos de recozimento e de

tmpera ..................................................................................................................................... 25

Figura 10 - Guilhotina da marca PEXTO modelo U-136-D utilizada para cortar os corpos de

prova ......................................................................................................................................... 30

Figura 11 - Corpos de prova de lato Cu-Zn 34 ....................................................................... 31

Figura 12 - Equipamentos utilizados para o lixamento e o polimento dos corpos de prova .... 32

Figura 13 - Microscpio ptico Kontrol modelo IM713 .......................................................... 32

Figura 14 - Microdurmetro Vickers da marca Shimadzu e modelo 2T .................................. 33

Figura 15 - Dispositivo acoplado mquina de ensaios universais Instron 5582 para a

realizao de cisalhamento planar ............................................................................................ 34

Figura 16 - Calandra da marca Imag ........................................................................................ 35

Figura 17 - Forno eltrico da marca Magnus modelo N1040 usado para promover tratamento

trmico de recozimento ............................................................................................................ 36

Figura 18 - Micrografia do lato Cu-Zn 34 no estado inicial, com aumento de 200X............. 37

Figura 19 - Grficos Tenso efetiva(MPa) x Deformao efetiva das amostras de 0, 90 e

135 em cisalhamento direto para a rota 1.............................................................................. 40


135 em cisalhamento direto para a rota 2 ................................................................................ 40


135 em cisalhamento direto para a rota 3 ................................................................................ 41

6

Figura 22 - Grficos Tenso efetiva(MPa) x Deformao efetiva para as amostras de 0 da

rota 1 ......................................................................................................................................... 42


rota 1..........................................................................................................................................42


rota 1 ......................................................................................................................................... 43


rota 2..................... .................................................................................................................... 44


rota 2...................................................... ................................................................................... 44


rota 2............................................................. ............................................................................ 45


rota 3............................................................. ............................................................................ 46


rota 3............................................................. ............................................................................ 47


rota 3............................... .......................................................................................................... 47

Figura 31 - Grficos do Efeito Bauschinger na rota 1 para todos os ngulos em cada uma das

quantidades de deformao............................................................. ......................................... 48


quantidades de deformao................................... ................................................................... 49


quantidades de deformao............................................................. ......................................... 50

Figura 34 - Grficos de Taxa de encruamento normalizada(MPa) x Deformao efetiva para a

amostra de 0 da rota 1............................................................. ................................................ 51


amostra de 90 da rota 1....................................... .................................................................... 51


amostra de 135 da rota 1........................................ ................................................................. 52


amostra de 0 da rota 2............................................................. ................................................ 52

7


amostra de 90 da rota 2...................... ..................................................................................... 53


amostra de 135 da rota 2...................... ................................................................................... 53


amostra de 0 da rota 3...................... ....................................................................................... 54


amostra de 90 da rota 3...................... ..................................................................................... 54


amostra de 135 da rota 3...................... ................................................................................... 55

Figura 43 - Expoentes de encruamento calculados para cada ngulo em cisalhamento direto e

reverso na rota 1 ....................................................................................................................... 56


reverso na rota 2 ....................................................................................................................... 56


reverso na rota 3 ....................................................................................................................... 57

8

SUMRIO

1. INTRODUO .................................................................................................................. 13

1.1. Justificativa ...................................................................................................................... 13

1.2. Objetivo ............................................................................................................................ 13

2. REVISO BIBLIOGRFICA .......................................................................................... 15

2.1. Processos de Deformao Plstica.................................................................................. 15

2.1.1. Carregamento Cclico .................................................................................................... 15

2.1.1.1. Cisalhamento Planar Simples ..................................................................................... 16

2.1.2. Calandragem .................................................................................................................. 19

2.2. Lato ................................................................................................................................. 21

2.3. Tratamentos Trmicos .................................................................................................... 23

2.4. Tcnicas de Caracterizao de Materiais ...................................................................... 25

2.4.1. Ensaio de Dureza ........................................................................................................... 26

2.4.1.1. Ensaio de Microdureza Vickers ................................................................................... 27

3. MATERIAL E MTODOS ............................................................................................... 29

3.1. Descrio Geral do Trabalho.......................................................................................... 29

3.2. Material ............................................................................................................................ 30

3.3. Corpos de Prova .............................................................................................................. 30

3.4. Caracterizao do Material no Estado Inicial .............................................................. 31

3.5. Rotas de Processamento Mecnico ................................................................................ 33

3.5.1. Material como recebido / Cisalhamento Direto e Reverso ........................................... 33

3.5.2. Calandragem / Cisalhamento Direto e Reverso ........................................................... 34

3.5.3. Recozimento / Cisalhamento Direto e Reverso ............................................................. 35

4. RESULTADOS E DISCUSSO ....................................................................................... 37

4.1. Caracterizao do Material no Estado Inicial .............................................................. 37

4.2. Caracterizao do Material no Estado Final ................................................................ 38

4.2.1. Ensaio de Dureza ........................................................................................................... 38

4.2.2. Anisotropia ..................................................................................................................... 39

4.2.3. Efeito da Quantidade de Deformao no Comportamento Mecnico do lato Cu-Zn

34 .............................................................................................................................................. 41

4.2.3.1. Material como recebido / Cisalhamento Direto e Reverso ......................................... 41

4.2.3.2. Calandragem / Cisalhamento Direto e Reverso .......................................................... 43

9

4.2.3.3. Recozimento / Cisalhamento Direto e Reverso ........................................................... 46

4.2.4. Efeito Bauschinger ........................................................................................................ 48

4.2.5. Encruamento ................................................................................................................. 50

5. CONCLUSES ................................................................................................................... 58

REFERNCIAS ..................................................................................................................... 59

10

AGRADECIMENTOS

A Deus, por me dar a oportunidade de vir a esse mundo e evoluir com a experincia

humana.

Aos meus pais e minha irm, por me apoiarem sempre e me ajudarem de todas as formas

possveis a atingir meus objetivos.

Ao meu orientador Wellington Lopes pela pacincia e dedicao, me auxiliando na

execuo deste trabalho e sendo um mestre e amigo.

Aos meus amigos, aos profissionais do Departamento de Engenharia de Materiais e a

todas as demais pessoas que de uma forma ou de outra possibilitaram que esse trabalho fosse

realizado.

11

RESUMO

Este trabalho teve por finalidade avaliar o comportamento mecnico do lato Cu-Zn 34

quando submetido s seguintes rotas de processamento mecnico: rota 1 (Cisalhamento Direto

e Reverso); rota 2 (Calandragem/Cisalhamento Direto e Reverso); rota 3

(Recozimento/Cisalhamento Direto e Reverso). As variveis escolhidas para monitorar o

desempenho do material foram a quantidade de deformao, o ngulo formado pelo corpo de

prova com a direo de laminao e o modo de carregamento. Realizou-se ensaio de

microdureza Vickers, como tambm a confeco de curvas de comportamento mecnico em

cisalhamento, efeito Bauschinger e encruamento. Dessa forma, foi possvel constatar uma

condio de anisotropia dos corpos de prova, advinda do estado de conformao da chapa

laminada a frio utilizada como matria-prima para o corte das amostras. Observou-se que um

aumento no ngulo em relao direo de laminao resultou em um maior efeito

Bauschinger nas rotas 1 e 3, e uma menor resistncia mecnica nas rotas 1 e 2. Ademais, as

amostras da rota 2 apresentaram maior efeito Bauschinger e encruaram mais se comparadas s

amostras da rota 1. Isso se deve presena de etapa extra de pr-deformao por calandragem

na rota 2.

Palavras-chave: Lato Cu-Zn 34. Efeito Bauschinger. Encruamento. Carregamento Cclico.

12

ABSTRACT

This work was aimed to evaluate the mechanical behavior of Cu-Zn 34 brass when

subjected to the following mechanical processing routes: Route 1 (Direct and Reverse Shear);

Route 2 (Calendering/Direct and Reverse Shear); Route 3 (Annealing/Direct and Reverse

Shear) . The variables chosen for monitoring the performance of the material were the amount

of deformation, the angle formed by the test specimen with the rolling direction, and the

charging mode. Vickers hardness test as well as the production of mechanical behavior in

shear curves, Bauschinger effect curves and work hardening curves. Thus, there has been a

condition of anisotropy of the specimens, coming from the cold rolled sheet used as raw

material for cutting the samples. It was observed that an increase in the angle with the rolling

direction resulted in a greater Bauschinger effect on the routes 1 and 3, and a lower

mechanical strength in routes 1 and 2. Furthermore, route 2 samples showed higher

Bauschinger Effect and higher hardening compared to samples from route 1. This is due to the

presence of extra step of pre-deformation by calendering in route 2.

Keywords: Cu -Zn 34 Brass. Bauschinger Effect. Hardening. Cyclic Loading.

13

1. INTRODUO

Ligas de cobre-zinco so produzidas desde o quinto milnio a.C. na China, e foram

amplamentes usadas no leste e no centro da sia no segundo e no terceiro sculos a.C.

Entretanto, acredita-se que a produo intencional de ligas similares ao lato moderno s teve

incio no sculo I a.C., quando os romanos usavam cobre e um minrio rico em xido de

zinco, chamado calamina. Entretanto, s no sculo XIV, na ndia, que foi introduzida a

reduo no processo. Sendo que passou-se a usar o zinco metlico diretamente e no o seu

minrio, o que permitiu controlar melhor o teor de zinco na liga (BELL, 2014).

Com o passar dos sculos, o lato foi se tornando um metal de renomada importncia no

mercado. O que o diferencia de seus concorrentes sua nica combinao de propriedades

quando se trata de uma aplicao a longo prazo, na qual a relao custo-benefcio seja

fundamental (CALLCUT, 2014).

Portanto, o presente trabalho analisa o comportamento mecnico do lato sob diferentes

rotas de processamento mecnico, com o intuito de melhor entender os fenmenos envolvidos

e as respostas apresentadas pelo lato Cu-Zn34.

1.1. Justificativa

O estudo contribuir para a melhor compreenso de como o lato Cu-Zn 34 se comporta

mediante conformao mecnica em diferentes rotas de processamento. O lato uma liga

muito utilizada comercialmente devido sua conformabilidade, resistncia corroso e boa

relao custo-benefcio, entre outras propriedades. Sendo assim, com este trabalho pretende-

se promover uma reflexo sobre os eventos envolvidos na deformao do lato, como

tambm, das variaes observadas em suas propriedades.

1.2. Objetivo

Objetivo geral: estudar o comportamento mecnico do lato Cu-Zn 34 aps mudanas nas

rotas de processamento mecnico.

14

Objetivos especficos:

a) investigar a influncia da condio de solicitao mecnica

(cisalhamento direto e cisalhamento reverso) no comportamento

mecnico do lato Cu-Zn 34;

b) avaliar o efeito da quantidade de deformao plstica na evoluo

do encruamento do lato Cu-Zn 34;.

c) estudar a influncia do efeito Bauschinger no comportamento mecnico do lato Cu-

Zn 34.

15

2. REVISO BIBLIOGRFICA

2.1. Processos de Deformao Plstica

2.1.1. Carregamento Cclico

Em operaes de conformao mecnica com mltiplos estgios de deformao, o

material normalmente se submete a deformaes cclicas, que so aquelas onde existe a

aplicao repetitiva de esforos em sentidos alternados. Sequncias de carregamento desta

natureza, levam o material a apresentar comportamentos de encruamento atpicos (LOPES,

2009).

Quando deformado ciclicamente, um metal pode sofrer aumento ou diminuio de sua

dureza de acordo com os seguintes fatores: tipo de mudana na trajetria de deformao,

estado inicial do material e amplitude da deformao cclica (SAKHAROVA e

FERNANDES, 2006; VAN BOXEL, 2010).

Lopes (2009) menciona que quando da aplicao de esforos cclicos, o endurecimento ou

amaciamento do material, de modo geral, ocorre principalmente devido sua condio inicial,

sendo que quando pr-deformado, ocorre amaciamento do material, e quando recozido, h o

endurecimento do material.

Ao promover-se uma inverso no sentido de deformao, caracterizando um caso de

deformao reversa, possvel notar uma mudana no comportamento de encruamento do

material aps a mudana da trajetria de deformao (MNIF et al, 2011; VAN BOXEL,

2010).

Na Figura 1 so apresentados dois tipos diferentes de comportamentos quanto

resistncia ao escoamento de um material aps a imposio de um carregamento com reverso

no sentido da deformao. Durante o carregamento direto, em ambos os casos, os materiais

apresentaram uma tenso de escoamento 0. O carregamento reverso teve incio para uma

tenso 1.

16

Figura 1- Curvas tenso-deformao para um caso de inverso no sentido de

deformao do material: (a) encruamento isotrpico, (b) encruamento cinemtico.

Fonte: LOPES, 2009.

Em (a), durante o carregamento reverso, o metal passa a escoar sob a ao da tenso de

mdulo 1, maior que 0. Sendo assim, o material deformado apresentar sob deformao

reversa um aumento da resistncia mecnica com a deformao plstica, sendo o encruamento

classificado como isotrpico.

Por outro lado, em (b), o mdulo da tenso limite de escoamento durante o carregamento

reverso 2, inferior a 0 e a 1. Nessa situao, o encruamento acarretar em uma diminuio

da resistncia ao escoamento, este fenmeno denominado efeito Bauschinger. O

encruamento que ocorreu no material de (b), classificado como encruamento anisotrpico ou

cinemtico e os mecanismos que controlam a plasticidade no carregamento direto e no

carregamento reverso, so distintos (LOPES, 2009).

2.1.1.1. Cisalhamento Planar Simples

Ao se conformar um material, pode-se gerar uma distribuio heterognea de deformao,

alm de aumentar a sua anisotropia. Isto se deve por alguns processos envolverem sequncias

e rotas de deformao complexas (BOUVIER et al, 2006).

Tipicamente, h duas tcnicas de ensaio de cisalhamento: o ensaio de toro e o ensaio de

cisalhamento puro. Este ltimo, utilizando a tcnica cisalhamento planar simples, o mais

utilizado, por melhor indicar as condies de esforos complexas, como na laminao

(CALLISTER JNIOR, 2008; LOPES, 2009; BOUVIER et al, 2006).

O dispositivo para este ensaio consiste basicamente em uma zona fixa e uma zona mvel.

O material fixado nestas duas partes, deixando uma regio na qual ser cisalhada. A zona

17

mvel, assim, move-se paralelamente, causando deformaes cisalhantes. A figura 2

apresenta um desenho esquemtico do ensaio, em que L representa a altura, h a largura efetiva

e m o deslocamento da parte mvel (BOUVIER et al, 2006).

Figura 2- Desenho esquemtico do ensaio de cisalhamento.

Fonte: BOUVIER et al, 2006.

A Figura 3 mostra um exemplo de dispositivo adotado para a realizao do ensaio de

cisalhamento e o aspecto do corpo de prova aps o ensaio.

Figura 3- Equipamento utilizado no ensaio de cisalhamento planar simples (esquerda) e

aspecto de corpo de prova aps o ensaio (direita).

Fonte: LOPES, 2009

18

Pela Figura 3, percebe-se que, devido ao sistema de fixao, o material sofre marcaes

nas extremidades. Deve-se ento, atentar-se para que este sistema no cause trincas e efeitos

indesejveis (BOUVIER et al, 2006; LOPES, 2009).

Para se calcular a tenso cisalhante convencional, deve-se ignorar os efeitos de fixao do

corpo de prova no equipamento, como tambm as deformaes de compresso nas

extremidades do corpo de prova (BOUVIER et al, 2006; RAUCH, 1998). A equao 1

evidencia esse clculo.

=

0 (1)

Nela, representa a tenso cisalhante convencional mdia [MPa], F a fora aplicada [N] e

A0 a rea inicial da zona de deformao [mm2].

Para o clculo da deformao cisalhante convencional, utiliza-se aproximaes com o

critrio de escoamento de Von Mises e tensores tenso. Para esse clculo, relaciona-se o

deslocamento da parte movl com a largura efetiva (equao 2). No se utiliza a altura do

corpo de prova (L), uma vez que ela ser constante em todo o processo.

= h

(2)

Em relao ao ensaio de trao, o ensaio de cisalhamento possui algumas vantagens

como: a confeco dos corpos de prova mais simples (no formato retangular), permite a

anlise mais efetiva do efeito Bauschinger, invertendo a direo do esforo e possibilita

atingir grandes valores de deformao plstica uniforme (LOPES, 2009).

Os resultados deste ensaio podem ser expressos numa curva parecida com a curva

resultante de um ensaio de trao, onde nos lugares de tenso convencional e deformao

convencional, utiliza-se tenso cisalhante mdia convencional (), e deformao cisalhante

mdia convencional (). A Figura 4 representa o resultado de um ensaio de cisalhamento

realizado aps o processo de laminao, em diferentes ngulos em relao direo de

laminao.

19

Figura 4- Curvas tenso cisalhante e deformao cisalhante para material com e sem

deformao prvia por laminao.

Fonte: LOPES, 2009.

Para gerar um grfico mais claro e com melhor interpretao dos dados nele contidos, uma

alternativa seria expressar o mesmo grfico em funo da tenso efetiva (e) e da deformao

efetiva (e), como foi feito no presente trabalho. As equaes 3 e 4 mostram o os clculos que

devem ser realizados para obter as grandezas mencionadas.

= 1,84 (3)

=

1,84 (4)

2.1.2. Calandragem

A calandragem uma tcnica de conformao mecnica utilizada para promover o

curvamento de chapas, resultando em peas chamadas virolas. O equipamento empregado

para tal finalidade denominado calandra, sendo composto de um conjunto de rolos/cilindros,

com movimento giratrio e presso regulvel, similarmente laminao. O movimento dos

cilindros feito por engrenagens, as quais giram e impelem fora de acordo com a geometria,

dimenses e parmetros metalrgicos do material calandrado. Em geral, trata-se de uma

operao realizada a frio. As calandras podem ser tanto manuais quanto motorizadas. As

20

calandras manuais somente so empregadas quando a produo limitada a pequenas

quantidades e a espessura da chapa a ser conformada no passa de 2,5 mm, no havendo

necessidade de grande controle dimensional. As calandras motorizadas, por sua vez, podem

calandrar chapas de at 40 mm de comprimento, com maior controle da deformao e das

dimenses da chapa (PEREIRA, 2012). Uma calandra motorizada, similar usada neste

trabalho, pode ser vista na Figura 5, a seguir.

Figura 5 Modelo de calandra automtica.

Fonte: PEREIRA, 2012.

Ao passar por este processo, o material est submetido a esforos compressivos, de atrito e de

cisalhamento, de modo anlogo laminao. Na fabricao de tubos com costura, a

calandragem pode ser utilizada em uma das etapas do processo para curvar as chapas, dando a

elas o formato do produto final. Para tal, os equipamentos utilizados podem ter de dois a

quatro rolos, paralelos uns aos outros, facilitando a deformao e o controle do processo. O

volume e a massa do metal so conservados e o processo tem como vantagens reduo de

desperdcios de material, facilidade e rapidez de execuo, alm de poder servir como etapa

delimitante das propriedades mecnicas do material, devido ao encruamento gerado no processo a

frio (PEREIRA, 2012).

Uma calandra de trs rolos pode ser vista na Figura 6.

21

Figura 6 - Calandra de chapas com trs rolos.

Fonte: PEREIRA, 2012.

2.2. Lato

O lato uma liga de cobre e zinco que tem o seu uso muito difundido desde os tempos

mais remotos. Os valores de zinco variam de cerca 5% a 45%, sendo que os mais

interessantes comercialmente apresentam alto teor de zinco, como o Muntz Metal, que possui

45% de zinco em sua composio (ROMN, 2010).

Como mencionado, o lato utilizado neste trabalho se trata do lato Cu-Zn 34, liga

C26800, tambm conhecido como lato amarelo. (ROMN, 2010). A seguir, a Figura 7

mostra o diagrama de fases do sistema Cu-Zn, no qual se encontram os lates. A fase possui

estrutura cbica de face centrada (CFC), enquanto a fase possui estrutura cbica de corpo

centrado (CCC), com os tomos de cobre e zinco ocupando posies randmicas na rede

(ROMN, 2010). As duas fases possuem densidades iguais. Como os lates mais

comercialmente usados tm suas composies oscilando entorno de 40%, estas ligas

encontram-se na fase de estabilidade - (ASM HANDBOOK, 2002).

22

Figura 7 Diagrama do sistema Cu-Zn.

Fonte: ASM HANDBOOK, 2002.

Ao resfriar o material abaixo da linha tracejada, que se encontra por volta de 450C, os

tomos de cobre e de zinco assumem posies especficas, formando uma estrutura ordenada

ou super-rede. Essa fase formada recebe o nome de . Se a composio de exatamente 50%

de zinco, ento a estrutura ordenada CCC com tomos de zinco no centro e de cobre nos

vrtices. Ligas no encontram uso comercial, pois sua estrutura frgil. Entretanto, ligas

nas quais a fase existe conjuntamente com a dctil fase so muito teis (ASM

HANDBOOK, 2002).

A Figura 8 mostra uma micrografia de um Lato 70/30, ou seja, com composio de 70%

de cobre e 30% de zinco, prxima do material utilizado neste trabalho.

23

Figura 8 Micrografia do lato 70/30.

Fonte: SHAEFFER et al., 2011.

possvel notar a matriz do lato, como esperado para esta liga aps anlise do

diagrama do sistema Cu-Zn.

2.3. Tratamentos Trmicos

Segundo Chiaverini (1988), tratamento trmico todo o conjunto de operaes de

aquecimento e resfriamento a que so submetidos os metais em que so controladas condies

como temperatura, tempo, atmosfera e velocidade de esfriamento visando-se alterar suas

propriedades ou permitir caractersticas determinadas. Colpaert (2008) afirma que a utilizao

dos tratamentos trmicos pode ser considerada como o mtodo mais comum de conseguir a

alterao das propriedades mecnicas, fsicas e mesmo qumicas.

A estrutura do metal define as suas propriedades e os tratamentos trmicos visam

permitir a modificao em maior ou menor grau da estrutura resultando na alterao de suas

propriedades e caractersticas (CHIAVERINI, 1988).

O emprego de tratamentos trmicos de importncia fundamental e alguns objetivos

essenciais deste emprego foram definidos por Chiaverini (1988): remoo de tenses

(oriundas do resfriamento desigual, trabalho mecnico ou outra causa); aumento ou

diminuio da dureza; aumento da resistncia mecnica; melhora da ductilidade; melhora da

usinabilidade; melhora da resistncia ao desgaste; melhora das propriedades de corte; melhora

24

da resistncia corroso; melhora da resistncia ao calor; e modificao das propriedades

eltricas e magnticas. Diante de tais objetivos percebe-se a importncia e a necessidade do

emprego dos tratamentos trmicos.

De maneira geral, percebe-se que o emprego dos tratamentos trmicos visando a

melhora de uma propriedade ou propriedades especficas acaba resultando no decrscimo de

outras. Isso pode ser verificado, por exemplo, nos casos em que a melhora da ductilidade com

o emprego de tratamentos trmicos acaba resultando em perdas de outras propriedades como

dureza e resistncia trao. Diante disso, faz-se necessria a verificao e aplicao

criteriosa do melhor tratamento trmico de modo a se atingir as propriedades desejadas e que

as resultantes perdas em outras propriedades sejam reduzidas ou no afetem os requisitos

essenciais necessrios aplicao final (CHIAVERINI, 1988).

Em um contexto geral os tratamentos trmicos envolvem aquecimento e resfriamento

e compreendem: recozimento, normalizao, tmpera e revenimento. Neste trabalho ser

abordado apenas o tratamento de recozimento, que foi realizado nas amostras aps

deformao

O recozimento um tratamento trmico realizado com o intuito de diminuir a dureza

de metais e ligas. Esta tcnica aplicada a peas durante e aps conformao com

deformao mecnica e a peas fundidas. O processo inclui aquecimento, mantenimento a

determinada temperaura e resfriamento, sendo que devem ser especificados os seguintes

parmetros: taxa de aquecimento, temperatura, tempo determinada temperatura, e taxa de

resfrimaento (ASM HANDBOOK, 2002).

Para o lato usado neste trabalho, liga C26800, a faixa de temperatura normalmente

usada nos processos de recozimento desta liga variam de 425C a 700C, e o calor fornecido

de cerca de 375 kW.h/ton (ASM HANDBOOK, 2002).

A Figura 9 mostra um grfico para uma liga com 40% de zinco que passou por

processo de recozimento a 700C, e foi ento resfriada lentamente no forno.

25

Figura 9 Variao da dureza do lato com os tratamentos trmicos de recozimento e

de tmpera.

Fonte: ASM HANDBOOK, 2002.

Inicialmente, sua dureza era de pouco menos de 100HB. Aps o processo, sua dureza

diminuiu para 60HB. A seguinte etapa de tmpera no diz respeito a este trabalho.

2.4. Tcnicas de Caracterizao de Materiais

de extrema importncia a determinao e o estudo das vrias propriedades de um

material, para que o projeto tenha sucesso e no ocorram falhas. As propriedades dos

materiais podem ser analisadas mediante a realizao de cuidadosos ensaios laboratoriais.

Estes, podem ser ensaios destrutivos, para avaliao das propriedades mecnicas de um

material e/ou ensaios no destrutivos, os quais visam a anlise microestrutural e/ou

averiguao de no conformidades (CALLISTER JNIOR, 2008; SILVA e MEI, 2010). Os

ensaios mecnicos podem ser utilizados para controle e monitoramento da produo, inspeo

de produtos ou mesmo avaliao de novos materiais (SOUZA, 1982). De acordo com Silva &

Mei (2010) para se medir as propriedades mecnicas de um material deve se ater aos

seguintes fatores:

26

Orientao em relao direo de maior trabalho Materiais que sofreram qualquer

tipo de conformao so anisotrpicos, dessa forma suas propriedades mecnicas

variam de acordo com a orientao do corpo de prova.

Distncia de superfcies livres Por possuir uma microestrutura sensvel velocidade

de resfriamento, a maioria dos aos tratados termicamente apresentaro propriedades

diferentes em pontos mais prximos superfcie, que resfriaro mais rapidamente, em

relao ao centro da pea.

Posio em relao ao lingote ou ao produto de lingotamento contnuo No

lingotamento convencional h uma macrossegregao ao longo do comprimento,

tornando o material no homogneo, dessa forma tornando as propriedades tambm

no homogneas. Assim, deve-se eliminar a poro do material onde houve maior

segregao. No caso do lingotamento contnuo, acontece uma segregao ao longo da

espessura, tambm variando as propriedades do produto (SILVA e MEI, 2010).

2.4.1. Ensaio de dureza

Outra propriedade muito importante a dureza, que uma medida de resistncia a

deformao plstica localizada. Basicamente o ensaio se resume em forar um pequeno

penetrador contra a superfcie do material com carga e taxa de aplicao controladas. A

impresso deixada pelo penetrador medida e relacionada com um nmero de dureza

(CALLISTER JUNIOR, 2008).

Segundo Callister Junior (2008), este ensaio um dos mais utilizado, pois alm de ser

barato, no destrutivo e pode estimular outras propriedades mecnicas como, por exemplo, o

limite de resistncia trao.

Para a realizao deste ensaio h vrias tcnicas, sendo mais comuns 4 deles: Rockwell,

Brinell, microdureza Vickers e microdureza Knoop (CALLISTER JUNIOR, 2008). A Tabela

1 apresenta sucintamente essas tcnicas.

27

Tabela 1 - Tcnicas de ensaio de dureza.

Fonte: CALLISTER JUNIOR, 2008.

Segundo Silva e Mei (2010), para a realizao do ensaio de forma correta, h cinco

cuidados que devem ser levados em considerao. So Eles:

Para evitar leituras falsas, deve-se realizar o ensaio sempre dentro dos parmetros

recomendados para cada escala de dureza;

Ter especial ateno aos materiais muito macios ou peas muito finas. A

profundidade da impresso deve ser menor do que dez vezes a espessura da pea ou

da camada a ser testada;

Se realizar mais de uma impresso, estas devem estar espaadas de no mnimo 3

vezes a dimenso da maior indentao;

Verificar se a pea est corretamente posicionada na bigorna do aparelho e tambm se

a bigorna est bem posicionada no seu suporte;

Realizar corretamente o preparo da superfcie.

2.4.1.1. Ensaio de Microdureza Vickers

Para medio da dureza das amostras que foram preparadas neste trabalho, utilizou-se a

tcnica de microdureza Vickers. Para tal, utiliza-se um penetrador piramidal de base

quadrada, o qual possui angulao de 136 e confeccionado em diamante, sendo

praticamente indeformvel, podendo ser aplicado uma diversidade de materiais metlicos. A

28

carga de penetrao varia entre 1gf e 1000gf, sendo o indentador muito pequeno, da a

denominao microdureza (CALLISTER JNIOR, 2008). A impresso gerada analisada

com auxlio de um microscpio e so registrados os valores das diagonais da impresso, a

qual tem o formato aproximado de um losango. Dispondo das medies realizadas, so feitos

os devidos clculos, conforme mostrado na Tabela 1, para que se encontre o valor da dureza

Vickers (HV). Recomenda-se a medio em mais de um ponto, para que se encontre a mdia,

o que gera maior confiabilidade aos valores encontrados (SOUZA, 1982; CALLISTER

JNIOR, 2008).

29

3. MATERIAL E MTODOS

3.1. Descrio Geral do Trabalho

O intuito principal deste trabalho foi verificar as variaes no comportamento plstico

e no encruamento do lato Cu-Zn 34 aps submetido a diferentes rotas de processamento

mecnico. Sendo assim, foi realizada a confeco de corpos de prova e a caracterizao do

material em seu estado inicial atravs de ensaio metalogrfico e da tcnica de microdureza

Vickers. O material foi ento submetido s seguintes rotas de processamento:

Rota 1: Material como Recebido/Cisalhamento Direto e Reverso;

Rota 2: Calandragem/Cisalhamento Direto e Reverso;

Rota 3: Recozimento/Cisalhamento Direto e Reverso.

Foram gerados grficos de tenso efetiva x deformao efetiva com a inteno de

analisar a mudana no valor da tenso de escoamento do material para cada rota e assim

constatar a influncia do efeito Bauschinger no comportamento plstico do material, como

tambm a influncia do ngulo em relao direo de laminao (anisotropia) e da

amplitude da deformao efetiva (5%, 15% e 45%). O ensaio de microdureza Vickers foi

tambm realizado no estado final com o intuito de identificar a variao na dureza das

amostras aps terem sido submetidas a cada rota de processamento mecnico. O efeito

Bauschinger (EB) foi calculado com o uso da frmula apresentada na equao 5. Sendo que

o ltimo valor de tenso obtido para o cisalhamento direto antes de se inverter a

direo de carregamento, e a tenso de escoamento para o cisalhamento reverso.

EB = (5)

Ademais, foram plotados os grficos de Taxa de encruamento normalizada x

Deformao efetiva para as amostras que foram submetidas amplitude de deformao de

45% para todas as situaes de carregamento mecnico. Os expoentes de encruamento (n)

tanto para o cisalhamento direto quanto para o cisalhamento reverso foram calculados como

sendo o menor valor de deformao efetiva alcanada para um valor de taxa de encruamento

menor que 1, segundo tcnica mencionado por Dieter(1981).

30

3.2. Material

Para esse trabalho foi utilizada uma chapa de lato Cu-Zn 34 fabricada por laminao

a frio, com 1 mm de espessura e aproximadamente 500 mm de comprimento x 150 mm de

largura. A chapa foi cortada para confeccionar os corpos de prova, como ser detalhado na

seo 3.3. Esta liga possui propriedades mecnicas ligeiramente inferiores s do lato

C26000, tambm denominado C260, porm seu custo de fabricao menor, sendo utilizada

como alternativa ao uso daquela liga, em aplicaes nas quais os requisitos de propriedades

mecnicas no so to importantes e o custo de fabricao um fator determinante. Sua

composio qumica, aproximadamente, a seguinte: 66% de cobre; 34% de zinco: cerca de

0,15% de chumbo, cerca de 0,05% de ferro e 0,15% de outros elementos (ROMN, 2010).

3.3. Corpos de Prova

A chapa foi cortada em corpos de prova retangulares com as seguintes dimenses: 50

mm de comprimento, e 1 mm de espessura. O corte das amostras foi feito com o auxlio da

guilhotina de marca PEXTO modelo U-136-D, que pode ser visualizada na Figura 10. As

amostras foram cortadas em trs direes diferentes formando angulaes de 0, 90 e 135

em relao direo de laminao da chapa. Tais ngulos constituram um dos parmetros

que foram estudados neste trabalho como fatores que podem alterar o comportamento

mecnico e o encruamento do lato Cu-Zn 34.

Figura 10 Guilhotina da marca PEXTO modelo U-136-D utilizada para cortar os

corpos de prova.

Fonte: Produzida pelo autor.

31

A Figura 11 mostra uma foto de um dos corpos de prova anteriormente realizao

dos ensaios com dimenso mdia de 50mm de comprimento, 15mm de largura total, 3,5mm

de largura efetiva submetida ao ensaio de cisalhamento e espessura de 1mm.

Figura 11 Corpos de prova de lato Cu-Zn 34.


3.4. Caracterizao do Material no Estado Inicial

Para melhorar o monitoramento dos resultados realizou-se a caracterizao

metalogrfica e o ensaio de microdureza Vickers no material em estado inicial como recebido.

A preparao metalogrfica foi conduzida no Laboratrio de Metalografia do Departamento

de Engenharia de Materiais. Inicialmente as amostras foram embutidas a frio com acrlico

autopolimerizante. Posteriormente, as amostras foram lixadas empregando lixas de

granulometrias de #240, #320, #400 e #600 e depois polidas em panos especiais para metais

no-ferrosos de 9 m e 3 m. Depois de polidas, as amostras foram atacadas com o reagente

Di Cobre, de seguinte receita: 24mL de H2SO4 concentrado, 6g de dicromato de potssio

(K2Cr2O7), 12mL de NaCl e 300mL de gua destilada (ASM HANDBOOK, 2002); de forma

a revelar a microestrutura no microscpio ptico. A Figura 12 apresenta, respectivamente, a

lixadeira da marca Struers e a politriz tambm da marca Struers, modelo DP9, que foram

utilizadas.

32

Figura 12 Equipamentos utilizados para o lixamento e o polimento dos corpos de

prova.

(a) Lixadeira Struers, (b) Politriz Struers modelo DP9.


O microscpio ptico da marca Kontrol modelo IM713 localizado no Laboratrio de

Metalografia do Departamento de Engenharia de Materiais foi empregado para fornecer

imagens com ampliao de 200X.

Figura 13 Microscpio ptico Kontrol modelo IM713.


Para a realizao da microdureza, a amostra foi lixada para tornar a sua superfcie

mais adequada para a realizao do ensaio. Para a determinao dos valores atravs do ensaio

de microdureza, foi empregado o microdurmetro Vickers da marca Shimadzu e modelo 2T

33

localizado no Departamento de Engenharia de Materiais. Em cada amostra analisada foram

realizadas um total de 12 medies, descartando o maior valor e o menor valor para o clculo

da mdia, de modo a possibilitar uma medida mais confivel. A carga utilizada no ensaio foi

de 200 gf. A Figura 14 apresenta o microdurmetro empregado no ensaio.

Figura 14 Microdurmetro Vickers da marca Shimadzu e modelo 2T.


3.5. Rotas de Processamento Mecnico

3.5.1. Material como recebido / Cisalhamento Direto e Reverso

A primeira rota de processamento consistiu em executar o ciclo cisalhamento

direto/cisalhamento reverso para as amostras no estado como recebido, ou seja, sem sofrer

nenhum tipo de tratamento trmico ou pr-deformao, exceto a trazida pela laminao a frio

proveniente do fornecedor do material.

Tal rota foi utilizada como controle, para comparao com as outras duas rotas de

deformao plstica.

J o carregamento por cisalhamento cclico foi realizado com o auxlio de um

dispositivo acoplado mquina de ensaios universais Instron 5582 com uso de um

extensmetro do tipo agulhas com abertura total de 25mm e sistema de aquisio de dados

Blue Hill 2, como pode ser visto na Figura 15.

34

Figura 15 Dispositivo acoplado mquina de ensaios universais Instron 5582 para a

realizao de cisalhamento planar.


Neste ensaio foram aplicadas diferentes amplitudes de deformao para cada um dos

ngulos em relao direo de laminao (0, 90, 135). As amplitudes de deformao

utilizadas no ensaio foram de 0,05; 0,15 e 0,45 de deformao efetiva.

3.5.2. Calandragem / Cisalhamento Direto e Reverso

Tal rota foi realizada com o intuito de avaliar a influncia da quantidade de pr-

deformao, aplicada por uma calandra, no comportamento mecnico do lato Cu-Zn 34 aps

carregamento cclico. A calandragem dos corpos de prova foi feita em uma calandra mecnica

Imag com a utilizao de cilindros de trabalho com dimetro de 120mm lubrificados com

leo, como mostrado na Figura 16.

Estabeleceu-se a seguinte rotina de trabalho na calandra para todas as amostras:

1 gap de 540 com 4 passes;

2 gap de 720 com 4 passes;

3 gap de 1080 com 4 passes.

35

Figura 16 Calandra da marca Imag.


A quantidade de deformao efetiva em calandragem variou apesar de ter sido adotado

os mesmos procedimentos para a execuo dos experimentos. Deste modo obteve-se

quantidade de deformao efetiva de 1,8%; 2,4%; 3,0%; 4,5%; 5,0%; 6,1%, 6,4% e 7,6%.

Aps a calandragem, aplicou-se a deformao atravs de cisalhamento

direto/cisalhamento reverso com o mesmo equipamento e as mesmas amplitudes de

deformao usadas na rota 1 e mencionadas no item 3.5.1.

3.5.3. Recozimento / Cisalhamento Direto e Reverso

A rota recozimento/cisalhamento direto e reverso foi empregada com a finalidade de

estudar o efeito que um tratamento trmico pode provocar nas propriedades mecnicas finais

do material aps passar por cisalhamento direto e reverso. Para a etapa do tratamento trmico

de recozimento, utilizou-se forno eltrico da marca Magnus modelo N1040 presente no

Laboratrio de Tratamentos Trmicos do Departamento de Engenharia de Materiais e

mostrado na Figura 17. A temperatura usada foi de 600C, com tempo de permanncia das

amostras de 30 minutos e subsequente resfriamento no interior do prprio forno.

36

Figura 17 Forno eltrico da marca Magnus modelo N1040 usado para promover

tratamento trmico de recozimento.


Aps as amostras terem sido tratadas termicamente elas foram submetidas ao ciclo de

cisalhamento direto/cisalhamento reverso com as mesmas condies de ensaio usadas para as

duas rotas anteriores.

37

4. RESULTADOS E DISCUSSO

4.1. Caracterizao do Material no Estado Inicial

Com a realizao do ensaio metalogrfico, obteve-se a micrografia da Figura 18, com

um aumento de 200X. Como era esperado para um lato com 34% de zinco em sua

composio, identificou-se a presena apenas de fase .

Figura 18 Micrografia do lato Cu-Zn 34 no estado inicial, com aumento de 200X.


O ensaio de microdureza Vickers levou obteno dos valores dispostos na Tabela 2,

j com a retirada do maior valor e do menor valor. O valor mdio da dureza Vickers calculado

foi de 96,71HV, com um desvio padro() de 3,54.

50m

m

38

Tabela 2 Medidas obtidas para o ensaio de microdureza Vickers no estado inicial.

Medida Dureza

(HV)

Dureza

(mdia)

1 93,4

96,71 3,54

2 95,5

3 96,2

4 97,0

5 94,9

6 99,7

7 103

8 92,2

9 93,2

10 102


4.2. Caracterizao do Material no Estado Final

4.2.1. Ensaio de Dureza

Ensaios de microdureza Vickers tambm foram realizados nas amostras aps passarem

pelas trs rotas de processamento mecnico com o intuito de verificar o efeito do modo de

deformao na variao da dureza do lato Cu-Zn 34. Os valores obtidos para a dureza em

todas as rotas, para as direes de solicitao de 0, 90 e 135, assim como o valor obtido na

condio inicial esto evidenciados na Tabela 3.

Os ensaios indicaram um aumento na dureza em comparao medio feita no

estado inicial. Os corpos de prova das rotas 2 e 3 apresentaram dureza semelhante, ambas

maiores que os valores medidos para a rota 1. Cabe ressaltar que a no padronizao da

quantidade de deformao na escolha das amostras escolhidas para a realizao do ensaio de

dureza impediu uma anlise mais comparativa dos dados coletados.

39

Tabela 3 Medidas obtidas para o ensaio de microdureza Vickers no estado final.

Amostras Dureza mdia (HV)

Estado inicial 96,71 3,54

0 Cisalhamento Direto e

Reverso 5%

104,39 3,25

90 Cisalhamento Direto

e Reverso 15%

103,05 2,94

135 Cisalhamento

Direto e Reverso 15%

119,20 7,81

0 Calandragem/

Cisalhamento Direto e

Reverso 5%

150,00 3,87

90 Calandragem/


Reverso 5%

153,00 4,00

135 Calandragem/


Reverso 45%

159,00 8,09

0 Recozimento/


Reverso 45%

153,30 14,80

90 Recozimento/


Reverso 15%

175,5 9,34

135 Recozimento/


Reverso 45%

121,6 6,51


4.2.2 Anisotropia

As curvas Tenso efetiva(MPa) x Deformao efetiva para o cisalhamento direto das

amostras de 0, 90 e 135 foram plotadas em um mesmo grfico para permitir a anlise das

condies de anisotropia da chapa laminada a frio da qual foram cortados os corpos de prova.

As Figuras 19, 20 e 21 ilustram o comportamento observado para as rotas 1, 2 e 3,

40

respectivamente. Constatou-se uma anisotropia considervel, sendo que amostras cortadas em

maiores ngulos em relao direo de laminao, tiveram uma menor resistncia mecnica,

com exceo da rota 3. Isso ocorre provavelmente devido formao de uma orientao

preferencial dos gros durante o processo de laminao da chapa que serviu de matria-prima

para a confeco dos corpos de prova.

Figura 19 Grficos Tenso efetiva(MPa) x Deformao efetiva das amostras de 0,

90 e 135 em cisalhamento direto para a rota 1.


A anlise das amostras cisalhadas aps a calandragem, Figura 20, no especfica

uma vez que a quantidade de deformao prvia em calandragem foi diferente para as trs

amostras alm, obviamente, do efeito da anisotropia em funo da direo de solicitao.



41


Para as amostras recozidas e em seguida, cisalhadas, Figura 21, nota-se a anisotropia

do lato devido ao posicionamento diferenciado das curvas em funo da direo de

solicitao indicando ainda que a direo de 135 foi a que registrou a menor resistncia

mecnica e portanto, tende a ser a que deve vir a apresentar a menor magnitude do Efeito

Bauschinger quando na anlise dos resultados da rota 1 que sero apresentados seguir.




4.2.3 Efeito da Quantidade de Deformao no Comportamento Mecnico do lato Cu-Zn

34

42

Nesta seo encontram-se os grficos de Tenso efetiva (MPa) x Deformao efetiva

para os corpos de prova das rotas 1, 2 e 3 deformados a 0, 90 e 135 em relao direo de

laminao e para as quantidades de deformao efetiva de 5%, 15% e 45%.

4.2.3.1 Material como recebido / Cisalhamento Direto e Reverso

Os grficos obtidos para as amostras da rota 1 esto dispostos nas Figuras 22, 23 e 24.

Figura 22 Grficos Tenso efetiva(MPa) x Deformao efetiva para as amostras de 0

da rota 1.

(a) Deformao de 5%, (b) Deformao de 15%, (c) Deformao de 45%


Figura 23 Grficos Tenso efetiva(MPa) x Deformao efetiva para as amostras de 90

da rota 1.

43


Fonte: Produzida pelo autor

Figura 24 Grficos Tenso efetiva(MPa) x Deformao efetiva para as amostras de

135 da rota 1.



44

possvel notar pela anlise das curvas a ocorrncia do efeito Bauschinger, fenmeno

que ser mensurado e melhor analisado nas prximas sesses, condio essa que tambm

identifica a ocorrncia do encruamento anisotrpico.

4.2.3.2 Calandragem / Cisalhamento Direto e Reverso

Os grficos obtidos para a rota 2 so mostrados nas Figuras 25, 26 e 27. Cabe ressaltar

que devido presena de pr-deformao de calandragem para essa rota, as curvas

encontram-se deslocadas ligeiramente para a direita. Cada corpo de prova apresentou um

valor especfico de pr-deformao devido dificuldade de se controlar a quantidade de

deformao em calandragem mesmo estabelecendo uma rotina de procedimentos padro. As

quantidades de deformao para cada caso so mencionadas nos grficos.


0 da rota 2.



45


90 da rota 2.




135 da rota 2.



46

A diferena bsica entre as rotas 1 e 2 est relacionada com o acrscimo do

encruamento para as amostras usadas na rota 2 que foram previamente deformadas em

laminao (fora do laboratrio) e por calandragem (no laboratrio) enquanto para a primeira

rota o material no estado como recebido estava apenas laminado.

Apesar das diferenas das condies iniciais das duas amostras verificou-se a

ocorrncia do efeito Bauschinger para todas as amplitudes de deformao cclica. Como

previsto, pelo fato de o material ter sido pr-deformado em calandragem a magnitude do

efeito Bauschinger entre os corpos de prova submetidos rota 2 foi ligeiramente maior que o

identificado durante a conduo da rota 1, pois a inverso do modo de deformao plstica

desestruturou uma subestrutura mais bem definida e organizada devido ao acrscimo da

quantidade de deformao plstica.

Assim como na rota 1, alguns corpos de prova apresentaram um comportamento

anmalo durante cisalhamento reverso, provavelmente devido ao escorregamento do

extensmetro.

4.2.3.3 Recozimento / Cisalhamento Direto e Reverso

As curvas Tenso efetiva(MPa) x Deformao efetiva para as amostras da rota 3 so

apresentadas nas Figuras 28, 29 e 30, a seguir. possvel notar que os resultados do

carregamento reverso para esta rota exibem menor irregularidade que para as outras duas

rotas.

47


0 da rota 3.




90 da rota 3.



48


135 da rota 3.



De modo anlogo verificou-se a ocorrncia do Efeito Bauschinger para todas as

amostras que foram antes submetidas ao recozimento pleno.

4.2.4 Efeito Bauschinger

Grficos de Efeito Bauschinger (MPa) x Deformao efetiva foram traados com a

inteno de comparar os valores de EB calculados segundo a frmula citada anteriormente.

Os resultados obtidos para as rotas 1 e 3 mostram que, no geral, a anisotropia desse fenmeno

com a direo de solicitao mecnica, indicando a tendncia de aumento do EB com o

acrscimo do ngulo adotado para a realizao dos ensaios de cisalhamento em relao

direo original das chapas.

As amostras da rota 2 possuram um comportamento mais aleatrio, provavelmente

devido a irregularidades nos corpos de prova, j que alguns deles sofreram ligeiro

encurvamento aps operao de calandragem.

49

Para a rota 1 constatou-se a tendncia de aumento do EB com a quantidade da

amplitude de deformao efetiva para todas as direes de solicitao mecnica.

Figura 31 Grficos do Efeito Bauschinger na rota 1 para todos os ngulos em cada

uma das quantidades de deformao.


Para a rota composta pela combinao da calandragem com o cisalhamento cclico

verificou-se ainda a anisotropia do EB com a direo de solicitao mecnica, Figura 32. No

entanto, no foi possvel identificar claramente uma tendncia de comportamento quanto

progresso desse fenmeno com a quantidade de amplitude de deformao cclica.

Nota-se a tendncia de aumento do EB at a amplitude de deformao efetiva de 0,15

para em seguida reduzir para as direes de 0 e 135. No entanto, essa disperso do resultado

sugere a condio irregular dos corpos de prova. O empeno e a desigualdade de deformao

praticada nas amostras dificultam o estabelecimento de uma tendncia de comportamento para

essa rota de processamento mecnico.

50




Por fim apresentada na Figura 33 a evoluo do Efeito Bauschinger para a rota

recozimento/cisalhamento direto/ cisalhamento reverso. A similaridade dessa rota com as

demais est associada ao fato do aumento do EB com o acrscimo da amplitude de

deformao cclica em cisalhamento, pois de modo geral, quanto mais encruado o material,

maior tende a ser o respectivo Efeito Bauschinger pelo fato da inverso do modo de

deformao plstica propiciar um desarranjo em uma subestrutura de discordncias cada vez

mais bem definida e tpica do respectivo modo de deformao.



51

Fonte: Produzido pelo autor.

Diante do exposto percebe-se pela anlise da Figura 33 que dentre as trs rotas de

carregamento adotadas para este trabalho a rota 3 foi a que exibiu o menor valor para o Efeito

Bauschinger pelo fato de nessa condio o estado prvio do material ser o recozimento.

4.2.5 Encruamento

Para avaliar o comportamento do lato Cu-Zn 34 em termos de encruamento, foram

feitos grficos de Taxa de encruamento normalizada x Deformao efetiva, que esto

mostrados nas Figuras 34 a 42.

Curvas foram traadas para a anlise do expoente de encruamento aps o cisalhamento

direto e o cisalhamento reverso para direo de solicitao mecnica. Foram usados os dados

das amostras que sofreram amplitude de deformao de 45%.

52

Figura 34 Grficos de Taxa de encruamento normalizada(MPa) x Deformao

efetiva para a amostra de 0 da rota 1.

(a) Cisalhamento Direto, (b) Cisalhamento Reverso


Para determinar o valor correto do expoente de encruamento no caso de cisalhamento

reverso, descontou-se o valor da pr-deformao por cisalhamento direto, para todos os

corpos de prova. Portanto, no caso da amostra de 0 da rota 1, descontando-se 0,45 do valor

mostrado na Figura 34, obtm-se um expoente de encruamento de 0,2095. Por sua vez, o

expoente de encruamento para o cisalhamento direto de 0,2957.





53

Para a amostra de 90 da rota 1, descontando-se 0,45 do valor mostrado na Figura 35,

obtm-se um expoente de encruamento para cisalhamento reverso de 0,2518 e um expoente

de encruamento para cisalhamento direto de 0,3275.





No caso da amostra de 135 da rota 1, ao descontar-se 0,45 do valor evidenciado na

Figura 36, obtm-se um expoente de encruamento para cisalhamento reverso de 0,2432.

Enquanto o expoente de encruamento para o regime de cisalhamento direto de 0,3275.





54

O corpo de prova de 0 da rota 2, apresentou, aps descontado 0,45 do valor mostrado

na Figura 37, um expoente de encruamento para cisalhamento reverso de 0,1252. O expoente

de encruamento calculado para cisalhamento direto foi de 0,1579.





Para a amostra de 90 da rota 2, Figura 38, o expoente de encruamento para

cisalhamento reverso de 0,1051 e para cisalhamento direto foi de 0,1790.





55

A Figura 39, mostra os grficos obtidos para a amostra de 135 da rota 2, que

apresentou, aps os devidos clculos, expoente de encruamento para cisalhamento reverso de

0,1360 e para cisalhamento direto de 0,2088.





O corpo de prova de 0 da rota 3, que tem seus grficos mostrados na Figura 40, teve

expoente de encruamento para cisalhamento reverso de 0,1374 e para cisalhamento direto de

0,3995.





56

A amostra de 90 da rota 3, apresentou, aps descontado 0,45 do valor mostrado na

Figura 41, um expoente de encruamento para cisalhamento reverso de 0,1033. O expoente de

encruamento calculado para cisalhamento direto, por sua vez, foi de 0,3810.





No caso da amostra de 135 da rota 3, ao descontar-se 0,45 do valor mostrado na

Figura 42, obteve-se um expoente de encruamento para cisalhamento reverso de 0,1453.

Enquanto o expoente de encruamento para o regime de cisalhamento direto de 0,4446.

Os valores obtidos para os expoentes de encruamento, calculados com o auxlio das

Figuras 34 a 42, foram dispostos nos grficos das Figuras 43 a 45, examinando-se sua

variao de acordo com o ngulo em relao direo de laminao e separando-se as curvas

de cisalhamento direto e cisalhamento reverso.

57

Figura 43 Expoentes de encruamento calculados para cada ngulo em

cisalhamento direto e reverso na rota 1.


Para a rota de processamento cisalhamento direto / cisalhamento reverso, evidenciada

na Figura 43, nota-se uma tendncia de diminuio do expoente de encruamento com o

aumento do ngulo em relao direo de laminao, at 90. De 90 para 135 h um

aumento do expoente de encruamento.




58

No caso da rota de processamento calandragem / cisalhamento direto / cisalhamento

reverso, assim como ocorreu para os outros parmetros analisados, os dados de expoente de

encruamento mostraram no seguir um comportamento padro, o que pode ser visto na Figura

44. A curva para o cisalhamento direto das amostras da rota 2 foi a nica na qual o corpo de

prova de 90 no obteve o menor valor de expoente de encruamento.




Por fim, pela rota recozimento / cisalhamento direto / cisalhamento reverso possvel

traar um comportamento similar ao apresentado pela rota cisalhamento direto / cisalhamento

reverso. Tambm observa-se que esta foi a rota na qual a diferena entre os valores obtidos

para cisalhamento direto e para cisalhamento reverso foi mais pronunciada, provavelmente

devido ao efeito do recozimento.

59

5 CONCLUSES

As trs rotas de processamento mecnico provocaram um acrscimo no valor da dureza do

lato Cu-Zn 34 para todos os parmetros de ensaio.

O ligeiro encurvamento de algumas das amostras aps submetidas calandragem, como

tambm a no padronizao de uma quantidade de deformao de calandragem,

resultaram em uma certa aleatoriedade dos dados de Efeito Bauschinger obtidos para essa

rota.

As amostras cortadas em maiores ngulos em relao direo de laminao obtiveram

maior valor de Efeito Bauschinger para as rotas 1 e 3 e menor resistncia mecnica

quando submetidas a cisalhamento direto para as rotas 1 e 2.

As amostras da rota 2 apresentaram maior efeito Bauschinger e encruaram mais se

comparadas s amostras da rota 1. Isso se deve presena de etapa extra de pr-

deformao por calandragem na rota 2.

H uma tendncia de aumento do EB com o acrscimo da amplitude de deformao

cclica em cisalhamento pois de modo geral, pelo fato da inverso do modo de deformao

plstica propiciar um desarranjo em uma subestrutura de discordncias cada vez mais bem

definida e tpica do respectivo modo de deformao

Quando submetido a cisalhamento direto, o material possui maior expoente de

encruamento que quando submetido situao de cisalhamento reverso.

No geral, os corpos de prova cortados perpendicularmente direo de laminao

apresentaram menor expoente de encruamento.

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estudo do comportamento mecânico do latõ cu-zn 34 sob diferentes rotas de processamento mecânico

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