UNISOEngenharia EltricaCincia e Tecnologia dos Materiais

Ensaios Mecnicos de Trao e Dureza

Christiano de AndradeMarcelo Nogueira

Prof. Dr.: Tamires de Souza Nossa

Sorocaba-SP20151. Introduo 1.1. Ensaio de DurezaNo ensaio de dureza Rockwell a carga aplicada em etapas, ou seja, primeiro se aplica uma pr-carga, para garantir um contato firme entre o penetrador e o material ensaiado, e depois aplica-se a carga do ensaio propriamente dita. A leitura do grau de dureza feita diretamente num mostrador acoplado mquina de ensaio, de acordo com uma escala predeterminada, adequada faixa de dureza do material.Os penetradores utilizados na mquina de ensaio de dureza Rockwell so do tipo esfrico (esfera de ao temperado) ou cnico (cone de diamante com 120 de conicidade).O valor indicado na escala do mostrador o valor da dureza Rockwell. Este valor corresponde profundidade alcanada pelo penetrador, subtradas a recuperao elstica do material, aps a retirada da carga maior, e a profundidade decorrente da aplicao da pr-carga.O durmetro Shore um instrumento popular para medir a dureza de endentao de borrachas, plsticos e materiais com comportamento similar. Os tipos mais comuns de instrumentos so o Modelo A para materiais menos duros e o modelo D para materiais mais duros.

1.2. Ensaio de TraoO ensaio de trao consiste em submeter um corpo de prova a uma carga de trao que aumenta gradativamente at sua ruptura. Os ensaios de trao permitem conhecer como os materiais reagem aos esforos de trao, quais os limites de trao que suportam e a carga aplicada no qual o corpo de prova se rompe.O corpo de prova (sempre padronizado por normas tcnicas) fixado pelas suas extremidades nas garras de fixao da mquina de trao. O corpo de prova ento submetido a um esforo, aplicando uma carga gradativa e registrando cada valorde fora correspondente a um diferente tipo de alongamento do material. O ensaio termina quando o material se rompe. 2. ObjetivosOs objetivos so relacionar as informaes e conhecimentos tericos com os ensaios experimentais, aprendendo como utilizar uma mquina de ensaio de trao e como utilizar um durmetro. Analisar e interpretar os resultados experimentais aplicando os conhecimentos tericos e clculos necessrios para determinar as propriedades mecnicas dos materiais testados.

3. Materiais -Equipamento EMIC, modelo DL-10000;-Equipamento Durometro Rockwell;-Equipamento Durometro Shore;-Vergalho de ao;-Vergalho de ao recozido;-Barra de ao;-Barra de bronze;-Borracha;-Silicone;-Polmero biodegradvel.

4. Procedimentos Experimentais4.1. Ensaio de DurezaOs ensaios foram realizados na escala Rockwell (B e C), tabela 1, e na escala Shore (A), tabela 2. Para medir a profundidade na escala Rockwell utilizamos as seguintes frmulas:-Penetrador de diamante (Rockwell C): P = 0,002 * (100 HR)-Penetrador esfrico (Rockwell B): P = 0,002 * (130 HR)Para o clculo da incerteza foi utilizada a seguinte frmula:

AmostraDureza(Di-M)EscalaPr-Carga (N)Carga Efetiva (N)Profundidade (mm)

Ao1251,96Rockewell "C"10015000,1528

2230,36

323,50,01

4230,36

523,50,01

Mdia23,6

Incerteza0,82

Bronze1581Rockewell "B"10010000,1420

2569

36316

4601

5581

Mdia59

Incerteza2,65

Vergalho Ao18860,84Rockewell "B"10010000,0684

273519,84

310238,44

410584,64

5111231,04

Mdia95,8

Incerteza15,29

Vergalho Ao Recozido1654,84Rockewell "B"10010000,1256

25967,24

36051,84

4693,24

583249,64

Mdia67,2

Incerteza9,71

Tabela 1: Resultados do experimento Rockwell.

AmostraDureza Shore "A"(Di-M)

Borracha 011450,11

2450,11

3440,44

Mdia44,67

Incerteza0,58

Borracha 021431,00

2404,00

3431,00

Mdia42,00

Incerteza1,73

Silicone 011127,11

2518,78

3112,78

Mdia9,33

Incerteza3,79

Silicone 02121,36

23,50,11

340,69

Mdia3,17

Incerteza1,04

Silicone 03160,11

25,50,03

35,50,03

Mdia5,67

Incerteza0,29

Polimero Biodegradvel146,517,36

248,54,69

35740,11

Mdia50,67

Incerteza5,58

Tabela 2: Resultados do experimento Shore.

4.2. Ensaio de TraoOs ensaios foram realizados com a mquina universal de ensaios EMIC modelo DL-10000, com capacidade de 100KN. Os corpos de prova foram 3 vergalhes de ao, sendo 1 recozido. A Figura 1 mostra a sequencia de empescoamento e ruptura do corpo de prova (vergalho de ao recozido).Atravs dos dados obtidos da mquina (fora e alongamento em formato TXT), criamos os grficos Tenso x Deformao para cada amostra, com isso conseguimos calcular as propriedades mecnicas de cada material.

Figura 1: Empescoamento e ruptura do corpo de prova.

4.2.1. Amostras

AmostraL total (mm)d (mm)L0 (mm)A0 (mm2)LE (MPa)LRT (MPa)LR (MPa)LE (%)LR (%)L (%)E(GPa)

11656,578,5033,17603,00689,00406,007,0022,2015,2086,14

21646,578,433,17588,00668,00449,005,8023,2017,40101,38

3 (recozido)1656,478,632,15233,00427,00334,003,5038,5035,0066,57

Tabela 3: Resultados do experimento

Grfico 1 Amostra vergalho 1.

Grfico 2 Amostra vergalho 2.

Grfico 3 Amostra 3, vergalho recozido.

5. Resultados e Discusses5.1. Ensaios de DurezaOs ensaios de dureza Shore A so utilizados para mensurar a dureza de materiais macios. Os resultados obtidos esto de acordo com o esperado depois de uma anlise manual. As amostras de silicone apresentaram um valor baixo, indicando que so materiais menos rigidos, e as borrachas apresentaram um valor bem mais elevado, indicando que so mais rgidas que o silicone. Atravs dos ensaios Rockwell verificamos que as escalas B e C no possuem relao e os resultados devem ser comparados com os valores de sua prpria escala. Verificamos que quando o ao sofre algum tratamento trmico sua estrutura modificada alterando suas propriedades mecnicas. No caso do recozimento do ao a principal caracterstica observada foi a diminuio da dureza.

5.2. Ensaios de TraoCom os dados dos ensaios de laboratrio criamos grficos referentes a cada amostra. Atravs dos grficos gerados conseguimos identificar as propriedades mecnicas dos materiais e verificamos que esto de acordo com os aprendidos em sala de aula.A amostra 3 (vergalho de ao recozido) apresentou alta deformao e baixa resistncia a trao. O resultado coerente com o tratamento de recozimento, que altera a estrutura do ao, modificando sua dureza, resistncia e ductilidade.As amostras 1 e 2 apresentaram resultados ligeiramente diferentes, mesmo sendo amostras do mesmo material e dimenses. O principal motivo para a diferena nos resultados se deve ao fato das 2 amostras se romperem nas extremidades e no no centro da pea, como ocorreu com a amostra de vergalho recozido. Em uma analise profissional essas amostras deveriam ser descartadas, mas no caso do experimento, devido a falta de tempo para uma nova analise, consideramos os dados obtidos.

6. ConclusoCom os experimentos aprendemos como so feitos os testes para analisar os diferentes tipos de materiais, o funcionamento dos diferentes tipos de equipamentos e a importncia de estudar suas caractersticas. Tambm verificamos como os diferentes tipos de tratamentos trmicos modificam as caractersticas estruturais do ao.

7. Referncias[1] Callister, Willian D. Jr., Rethwisch, David G. Cincia e Engenharia de Materiais, 8 edio.[2] Ensaio de Trao, disponvel em: , maro/2015.[3] Dureza Rockwell, disponvel em:, maro/2015.[4] Tratamento trmico dos aos, disponvel em:, maro/2015.