Ensaio de torção

ENSAIOS INDUSTRIAISENSAIOS INDUSTRIAISENSAIOS INDUSTRIAIS

• barras de torção (barra de direção)

• eixos (diferencial)

• hastes

• brocas

• chaves de boca

• outras chaves manuais (chaves de fenda)

ENSAIOS LABORATORIAISENSAIOS LABORATORIAISENSAIOS LABORATORIAIS

• Tem importância fundamental no estudo do comportamento plástico dos metais.

DEFINIÇÃO DE TORÇÃODEFINIÇÃO DE TORÇÃODEFINIÇÃO DE TORÇÃO

• A torção é obtida quando uma barraestá engastada numa extremidade e solicitada, na outra, por um binário(de momento Mt=F.d) de forças situadas no plano da seção transversal.

DEFINIÇÃO DE ENSAIO DE TORÇÃODEFINIÇÃO DE ENSAIO DE TORÇÃODEFINIÇÃO DE ENSAIO DE TORÇÃO

• Consiste em submeter um material a um momento que tende a torcê-lo.

Recomendações para a realização do ensaio.Recomendações para a realização do ensaio.Recomendações para a realização do ensaio.

• A fixação das extremidades do cdp na máquina deve ser tal que não ocorra danos ou destruição das mesmas, ocasionando pontos de nucleação de trincas e conseqüente fratura.

• A distância entre as fixações será considerada o comprimento útil do cdp (l)

• A rotação ou giro do cdp deverá ocorrer apenas ao longo do comprimento útil, e não na região engastada.

• O equipamento deverá ser dotado de um dispositivo de leitura de giro, diminuindo possíveis erros do operador nas medidas.

• Como a tensão máxima de cisalhamento ocorre na superfície, recomenda-se que esta seja isenta de defeitos ou marcas que podem mascarar o comportamento do componente como um todo, não revelando sua total capacidade.

Recomendações para a realização do ensaio.Recomendações para a realização do ensaio.Recomendações para a realização do ensaio.

• A velocidade de giro durante o ensaio também requer atenção especial, devendo ser pequena.

• A tabela mostra taxas de torção recomendadas para alguns arames (ASTM E588-83).

0,5Acima de 2,26

1De 1,17 até 2,26

2Até 1,17

Máxima taxa de torção (rps)Diâmetro do arame (mm)

TIPOS DE CORPO DE PROVA (CDP)TIPOS DE CORPO DE PROVA (CDP)TIPOS DE CORPO DE PROVA (CDP)O corpo de prova pode ser retirado do material oupode ser mesmo o próprio material, caso se tenhamáquina com tamanho suficiente para ensaiá-lo.

SEÇÃOCIRCULAR

∅∅

SEÇÃOTUBULAR

ΘΘ TIPOS

SEÇÃOQUADRADA

IMPORTÂNCIA DA NORMALIZAÇÃO DO CDPIMPORTÂNCIA DA NORMALIZAÇÃO DO CDPIMPORTÂNCIA DA NORMALIZAÇÃO DO CDP

• Facilidade de adaptação da máquina de ensaio.

• Permite sempre a ruptura do material.• Permite o fácil cálculo das propriedades

mecânicas pelas expressões correntes.• Ausência de irregularidades nos cdp.

NORMAS MAIS UTILIZADASNORMAS MAIS UTILIZADASNORMAS MAIS UTILIZADAS

ABNT - Associação Brasileira de Normas TécnicasASTM - American Society for Testing and MaterialsDIN - Deutsches Institut für NormungAFNOR - Association Française de NormalisationBSI - British Standards InstitutionASME - American Society of Mechanical EngineerISO - International Organization for StandardizationJIS - Japanese Industrial Standards

FRATURA FRATURA –– Metal DúctilMetal Dúctil

• Como a ruptura de um metal dúctil ocorre por cisalhamento ao longo dos planos onde se situam as tensões máximas de cisalhamento, o aspecto da fratura na torção é de 90º.

tensões máximas de cisalhamento Material dúctilna torção

FRATURA FRATURA –– Metal FrágilMetal Frágil

• Um metal frágil na torção rompe ao longo de um plano perpendicular à direção da tensão de tração máxima isto é σ1, que faz um ângulo de 45º com o eixo longitudinal do cdp, resultando numa ruptura helicoidal.

tensões máximas de cisalhamentoMaterial frágilna torção

• As ações do movimento produzem uma rotação das seções transversais em torno de x, crescendo linearmente a partir de zero no centro da seção e atingindo o valor máximo na periferia.

• Em outras palavras, cada seção transversal sofre uma rotação rígida constante.

HIPÓTESES CINEMÁTICAS DA TORÇÃOHIPÓTESES CINEMÁTICAS DA TORÇÃO

EQUIPAMENTO DE MEDIÇÃO DE TORÇÃOEQUIPAMENTO DE MEDIÇÃO DE TORÇÃOEQUIPAMENTO DE MEDIÇÃO DE TORÇÃO

• A máquina de torção possui um cabeçote de torção com um mandril, para prender o corpo de prova e aplicar o momento de torção. Este, é transmitido pelo cdp que está preso, pela outra extremidade, à cabeça da máquina, ligada a um pêndulo, cujo desvio éproporcional a esse momento (o qual éregistrado numa escala da máquina). A deformação do corpo de prova é medida por dispositivos eletromecânicos.

TENSÃO x DEFORMAÇÃOTENSÃO x DEFORMAÇÃOTENSÃO x DEFORMAÇÃO

GRÁFICO

Tensão

É a resistência, interna de um corpo,à uma força externa

aplicada sobre ele, porunidade de área.

Deformação

É a variação de umadimensão qualquer

desse corpo, porunidade da mesmadimensão, quando

esse corpo ésubmetido a um

esforço qualquer.

COMPARAÇÃO: TRAÇÃO COMPARAÇÃO: TRAÇÃO -- TORÇÃOTORÇÃO

• Precisamos analisar como é a deformação da barra para podermos tirar conclusões sobre qual é a forma de variação da tensão de cisalhamento na seção transversal.

TRAÇÃO σσ σσ

TORÇÃOττ

ττ

σσ = εε . E

ττ = γγ . G

σσ...MUDA O COMPRIMENTOττ...MUDA O ÂNGULO

CONSIDERAÇÕES FINAISCONSIDERAÇÕES FINAIS

• Isso torna o ensaio de torção importante, principalmente para o estudo de metais frágeis como o ferro fundido cinzento, onde no ensaio de tração o regime plástico não é alcançado.

EXEMPLOEXEMPLO

TESTE DE

TORÇÃO EM

CHAVES DE FENDA

OBJETIVO DO ENSAIOOBJETIVO DO ENSAIO

• Esse ensaio tem por objetivo determinar o comportamento das amostras de chave de fendaquando submetidas a esforços mecânicos que simulam situações de uso do produto. Ele é realizado utilizando-se um equipamento capaz de aplicar torções crescentes, sem oscilações ou solavancos, até o valor limite de torção determinado em função da largura "b" da ponta da ferramenta submetida ao ensaio.

VALORES LIMITES DE TORÇÃO MÍNIMOSVALORES LIMITES DE TORÇÃO MÍNIMOS

Largura "b" (mm) Momento de Torção Mínimo (N.m)

2 0,30

2,5 0,40

3 0,7

4 2,6

5,5 5,5

8 11,5

10 25,6

12 48,0

A torção é aplicada de forma gradativa e os valores do momento de torção foram registrados

no início da deformação permanente da ponta da chave de fenda.

RESULTADO DOS ENSAIOSRESULTADO DOS ENSAIOS Largura "b" Momento de

TorçãoMomento de Fixação da

Marcas Medida (mm) Mínimo (N.m) Torção (N.m) Haste aoCabo

Conclusão

Belzer 5,82 5,5 7,84 Conforme Conforme

Black Bull 4,84 5,5 3,34 Conforme Não Conforme

Corneta 12,10 25,6 48,54 Conforme Conforme

Facito 6,46 5,5 4,51 Conforme Não Conforme

Gedore 3,86 2,6 2,58 Conforme Conforme

Lee Tools 7,69 11,5 13,24 Conforme Conforme

Moretzsohn 6,30 5,5 7,11 Conforme Conforme

Screwdriver Set/936K-2

6,46 5,5 2,24 Conforme Não Conforme

Screwdriver Set/905 4,73 2,6 0,77 Conforme Não Conforme

Stanley 6,88 11,5 8,33 Conforme Não Conforme

Taurus 8,83 11,5 19,86 Conforme Conforme

Tramontina 5,46 5,5 4,95 Conforme Não Conforme

Western 6,48 5,5 7,85 Conforme Conforme

Wooden Handle 5,84 5,5 5,00 Conforme Não Conforme

Work Saver 6,42 5,5 5,39 Conforme Conforme

ANÁLISE DOS RESULTADOS DOS ENSAIOSANÁLISE DOS RESULTADOS DOS ENSAIOS

• No ensaio de momento de torção, das 15 (quinze) marcas analisadas, 07 (sete) foram consideradas não conformes, pois não atingiram o momento de torção mínimo especificado em função da largura "b" da ponta, ou seja, as amostras dessas marcas apresentaram deformação permanente antes do

limite mínimo de torção que deveriam suportar.

TIPOS DE TIPOS DE DEFORMAÇÕESDEFORMAÇÕESPlástica

É uma deformação irreversível gerada

devido ao(s):• rompimento das

ligações;• deslizamento dos

planos;• defeitos de linha.

ElásticaÉ uma deformação

reversível gerada

devido à:

• interação entre

átomos, ocorrendo,

somente o afasta-

mento interatômico.

ESTRICÇÃOESTRICÇÃO

• É uma diminuição da seção transversal do corpo de prova na região onde vai se localizar a ruptura.

• É, também, uma medida de ductilidade. Quanto maior for a porcentagem de estricção, mais dúctil será o metal.

TIPOS DE FRATURA NA TORÇÃOTIPOS DE FRATURA NA TORÇÃO

Material dúctilna torção

Ruptura a90º

Material frágilna torção

Ruptura a45º

GRÁFICO MOMENTO X ÂNGULO DE TORÇÃOGRÁFICO MOMENTO X ÂNGULO DE TORÇÃO

Limite de proporcionalidadeescoamento

Momento de ruptura

Momento máximo

θθ

M

Zon

a el

ástic

a