Faculdade de Engenharia de Guaratinguet

Curso: Engenharia Mecanica

Relatrio sobre Ensaios de Trao Nome: Vitor de Oliveira Facio

Numero: 09161-1Matria: Propriedades Mecnicas dos Materiais

Professor: Alfeu Saraiva Ramos

Data: 13/05/2010Introduo O ensaio de trao essencial para se conhecer as propriedades mecnicas de um material, pois o ensaio que leva uma amostra do material em questo at o limite, sendo possvel tirar varias concluses do experimento.

Deste ensaio, possvel obter informaes que dizem respeito dureza, ductilidade e resistncia do material trao. Pode-se obter o mdulo de resilincia, o mdulo de elasticidade, a tenso de ruptura, a tenso mxima suportada, a curva de deformao elstica, a curva de deformao plstica, a tenso de ruptura, a tenacidade e a tenso de escoamento.

Com todas estas informaes pode-se analisar o material com relao sua fragilidade quando submetido a condies extremas, podendo ser observado seu comportamento nas diferentes situaes. Outra aplicao do ensaio de trao com relao a soldas, podendo analisar se esta foi feita corretamente ou se haver rupturas quando submetida condies extremas.

Os clculos utilizando as informaes citadas acima so baseados em dois tipos de ensaios de trao, que sero abordados a seguir: ensaio de trao convencional (que fornece a tenso de ruptura da engenharia) e ensaio de trao real (que fornece a tenso de ruptura real).

Materiais e Mtodos

Ensaio de trao convencional/ Ensaio de trao real

O ensaio de trao convencional consiste em submeter uma amostra de certo material tenso at que a mesma se rompa. Primeiramente a amostra confeccionada para que possa ser inserida de forma correta no suporte da maquina de trao, podendo ter a forma cilndrica ou de uma chapa. No caso de ser cilndrico, o corpo de prova rosqueado ao suporte para no haver escorregamento, evitando incorrees nos resultados finais. Alm disso, a medio do corpo de prova dever ser feita com um paqumetro e, no caso da amostra cilndrica, deve-se realizar mais de uma medida afim de minimizar os erros de medida. Os pontos de medio costumam estar marcados nas amostras e geralmente so nas extremidades e no centro do corpo de prova. A maquina utilizada no ensaio de trao hidrulica - nas maquinas mais recentes os resultados saem prontamente no computador, inclusive os clculos possveis de serem realizados e a curva tenso x deformao sai direto por uma caneta e um rolo de papel acoplado maquina que varia conforme se varia a trao, para que possam ser realizados clculos posteriormente ao experimento. A parte de baixo fixa, enquanto que a parte de cima mvel. possvel notar tambm duas vlvulas: uma delas a vlvula de segurana; enquanto que a outra permite regular a presso de leo, influenciando na velocidade media do ensaio. Esta maquina (Maquina de Trao Universal) tambm possibilita que sejam realizados ensaios de flexo, compresso, dobramento e cisalhamento.

Para iniciar o ensaio de trao a maquina dever estar devidamente regulada e com a presso hidrulica correta, para no haver erros de medidas. A regulagem feita movimentando a vlvula ao fechar a vlvula, o compartimento de leo abre e ao abrir a vlvula o compartimento de leo se fecha sendo esta regulagem importante para realizar o experimento na velocidade certa, evitando a ocorrncia de erros e preservando a maquina (no caso deste ensaio a velocidade foi de 1,4 kgf de leo/ mm2/segundo). Se ocorrer da luz que fica perto das vlvulas piscar, significa que ocorreu um problema hidrulico e a maquina necessita de manuteno.O experimento completo costuma levar de 15 a 20 minutos, variando de cada maquina o tempo para se regular a presso (carga) utilizada. A carga varia de 0 kgf at 8000 kgf (com preciso de 20kgf), sendo esta a escala 1 h outras duas escalas: a escala 2 que vai de 0 kgf at 20000 kgf (com preciso de 80kg); a escala 3 que vai de 0 kgf at 40000 kgf (com preciso de 100 kgf)- a qual est indicada, juntamente com as outras escalas, em um grande manmetro localizado na parte frontal superior da maquina. Neste manmetro h dois ponteiros: o ponteiro da frente marca a carga mxima e no se movimenta sozinho; o ponteiro de trs marca a carga momentnea, e empurra o ponteiro da frente. No inicio do processo pode-se notar que os ponteiros variam a taxas relativamente grandes. Porm, quando a variao do ponteiro comea a ser menor sinal de que a amostra est passando da deformao elstica para a deformao plstica. Aps atingir a carga mxima, o ponteiro de trs comea a retornar vagarosamente, at que ocorra a ruptura. O ponteiro da frente fica esttico na carga mxima, para facilitar a anotao dos dados. No momento da ruptura o ponteiro de trs pra para que o resultado seja anotado e em seguida este deve voltar origem, juntamente com o ponteiro da frente.

Com a amostra devidamente colocada no suporte, inicia-se o ensaio, com as cargas sendo anotadas para que seja feita uma tabela aps o ensaio de trao e os valores estejam de acordo com os valores obtidos no grfico. A amostra deve ter seu comprimento e seu dimetro este ultimo trs vezes - medidos (com paqumetro) e anotados antes e aps o experimento, para efeito de comparao. Aps a ruptura da amostra, retira-se o grfico obtido diretamente pela utilizao da maquina e podem ser realizados os clculos visando obter informaes e tirar concluses com relao ao material em questo. Importante lembrar que, no ensaio de trao convencional, a rea utilizada nos clculos a rea inicial e a no a rea real (que sofreu estrico e, portanto, menor). No caso do ensaio de trao real o procedimento praticamente o mesmo com diferenas em relao medio do dimetro - que deve ser feita medindo-se periodicamente, de acordo com cargas pr-determinadas (durante as medies, o ensaio pausado), sendo que no ensaio em questo foram realizadas 4 pausas e 5 medies (a ultima pausa foi quando houve a ruptura). Ao final do processo, a rea utilizada para os clculos dever ser a rea real obtida ao fim do ensaio, possibilitando obter a tenso de ruptura real. Conceitos ImportantesAqui sero apresentados alguns conceitos essenciais para o entendimento dos clculos que viro a seguir:Modulo de resilincia (Ur): a capacidade de absorver energia elstica e devolve-la quando relaxado*; Modulo de elasticidade (E): relaciona-se com a rigidez do material;Tenso mxima suportada (max): limite de resistncia trao (carga mxima suportada);

Tenso de ruptura (rup): tenso na qual o material se rompe;Tenso de escoamento (p): a capacidade de um corpo resistir deformao plstica. obtida utilizando a aproximao de 0,2% da deformao, sendo que o valor da tenso de escoamento o ponto correspondente na curva tenso x deformao;

Deformao elstica: uma propriedade dos materiais que permite aos mesmos receberem uma quantidade de energia, sofrendo uma deformao reversvel e que obedece a lei de Hooke;

Deformao plstica: uma propriedade dos materiais, na qual estes recebem uma quantidade de energia que ultrapassa a mxima suportada pelos mesmos para que deformem elasticamente, sendo esta uma deformao irreversvel;

Ductilidade (f e ): a extenso da deformao at a ocorrncia da fratura (alongamento especfico podendo tambm ser obtido em porcentagem). Tambm relacionado com a ductilidade est a estrico, a qual est relacionada com a variao da rea da seco**;

Tenacidade (Ut): capacidade que o material possui de absorver energia at a ruptura***.

* obtido pela seguinte equao: Ur = p/2xE** obtido pela seguinte equao: f= (Lf - Li)/ Li , para obt-lo em porcentagem basta realizar a multiplicao por 100.

O coeficiente de estrico pode ser obtido utilizando a seguinte equao: = (So Sf)/So com So e Sf sendo as reas de seco inicial e final, respectivamente. Para obt-lo em porcentagem basta realizar a multiplicao por 100.*** obtido pela seguinte equao: Ut = f x (p + max) / 2 (no caso de materiais ducteis) ; Ut = 2x f x max /3 (no caso de materiais frgeis)

Resultados

Para boa compreenso dos resultados, so necessrios alguns esclarecimentos:

a) As medidas relacionadas a dimenses (comprimento/dimetro) tm como unidade o milmetro (mm);

b) As medidas relacionadas carga (carga de ruptura/carga mxima) tm como unidade o quilograma-fora (kgf);

Ensaio de trao convencional

Medidas obtidas:

Material: Ao 1045 Recozido

Dimetro inicial (di) = 10,08 Dimetro final (df) = 7,67Comprimento inicial (Li) = 49,69Comprimento final (Lf) = 63,82Carga mxima = 4860Carga de ruptura = 4280Material: Alumnio Comercial

Dimetro inicial (di) = 10,15Dimetro final (df) = 7,13Comprimento inicial (Li) = 49,42Comprimento final (Lf) = 60,12Carga mxima = 2820Carga de ruptura = 2120 Clculos:

Material: Ao 1045 Recozido

Modulo de resiliencia (Ur): 55 x 10-4 mm2Modulo de elasticidade (E = / ): 20 x 104 N/mm2Tenso de ruptura (rup):4280Ductilidade (f): 0,284Tenacidade (Ut): 1002,52Tenso mxima (max): 4860Tenso de escoamento (p):2200Coeficiente de estrico (): 0,727Material: Alumnio Comercial

Modulo de resiliencia (Ur): 148,12 x 10-4 mm2Modulo de elasticidade (E = / ): 6,65 x 104 N/mm2Tenso de ruptura (rup): 2120Ductilidade (f): 0,217Tenacidade (Ut): 519,72Tenso mxima (max): 2820Tenso de escoamento (p): 1970Coeficiente de estrico (): 1,026Ensaio de trao real:

Medidas obtidas:

Material: Ao 1045 Recozidodi= 10,01pausa 1 3500 kgf d1= 9,93

pausa 2 4000 kgfd2= 9,86pausa 3 4500 kgfd3= 9,77pausa 4 4920 kgf (carga mxima)d4= 8,17ruptura 4340 kgf (carga de ruptura)df= 7,54Comprimento inicial Li= 50,69

Comprimento final Lf= 62,74

Material: Alumnio comercialdi= 10,08

pausa 1 2000 kgf

d1= 10,06

pausa 2 2300 kgf

d2= 9,97

pausa 3 2600 kgf

d3= 9,87

pausa 4 2920 kgf (carga mxima)

d4= 9,44

ruptura 2320 kgf (carga de ruptura)

df= 7,5

Comprimento inicial Li= 51,09

Comprimento final Lf= 62,37

Clculos:

Material: Ao 1045 Recozido

Modulo de resiliencia (Ur): 70 x 10-4 mm2Modulo de elasticidade (E = / ): 20 x 104 N/mm2Tenso de ruptura (rup): 4340Ductilidade (f): 0,238Tenacidade (Ut): 918,68Tenso mxima (max): 4920Tenso de escoamento (p): 2800Coeficiente de estrico (): 0,763Material: Alumnio Comercial

Modulo de resiliencia (Ur): 161,65 x 10-4 mm2Modulo de elasticidade (E = / ): 6,65 x 104 N/mm2Tenso de ruptura (rup): 2320Ductilidade (f): 0,221Tenacidade (Ut): 560,24

Tenso mxima (max): 2920Tenso de escoamento (p): 2150

Coeficiente de estrico (): 0,806Discusso dos resultados

Ao verificar os resultados obtidos foi possvel perceber as grandes diferenas entre o ao 1045 recozido e o alumnio comercial. O ao tem maior resistncia trao, com isso sendo evidenciado pela carga mxima que o mesmo foi submetido, permitindo enquadr-lo como um material muito til nas construes, na confeco de maquinrio industrial e de modo geral nas reas bsicas da industrializao.

O alumnio, por ser puro e no ter recebido tratamento trmico algum, conserva suas caractersticas mais originais, ou seja: no to resistente e duro quanto o ao, resistindo a uma carga mxima de quase metade que o ao resiste. Contudo, acaba sendo um material muito utilizado, pois ainda sim um material resistente e muito leve, permitindo que seja usado nos locais onde o uso do ao seria invivel.Durante o experimento foi possvel observar a ocorrncia da estrico, a qual ficou mais evidente ao se analisar os resultados obtidos do ensaio de trao real. Esse fenmeno tambm um tipo de aviso do material para quem o estiver manejando, de que o mesmo est prestes a se romper, evitando muitos acidentes.

Concluses

Do experimento foi possvel perceber a importncia de se realizar o ensaio com calma, evitando a ocorrncia de pequenos erros que poderiam vir a ter srias conseqncias futuramente. A interpretao correta dos grficos tambm pode fornecer as mesmas informaes que as tabelas, sendo que em muitos casos com maior rapidez e eficincia, se tornando atraente para as indstrias. imprescindvel o cuidado a ser tomado com a manipulao dos dados, mesmo aps a realizao do ensaio, no momento dos clculos para que as informaes obtidas dos mesmos estejam corretas.Referencial

-Aula 3 do professor Alfeu Saraiva Ramos, referente ao ensaio de trao-Anotaes feitas durante os laboratrios de Propriedades Mecnicas dos Materiais-Metallic Materials (Materiais Metalicos) autoria: Ross, Robert B. editora: Latimer Trend & Co Ltd - Londres (Inglaterra), 1968 pginas 1-7 e 396-400 e 432-452http://www.fisica.ufs.br/CorpoDocente/egsantana/solido/din_rotacion/alargamiento/alargamiento.htm