Relatório EM2

Relatório EM2

(Parte 1 de 2)

Departamento de Materiais, Processos e Componentes Eletrônicos Prof. Dr. Paulo Jorge Brasão

ENSAIO DE MATERIAIS Setembro/2010

Segundo Semestre/2010

I - Introdução

O projeto de um componente mecânico ou equipamento industrial requer conhecimento das propriedades dos materiais disponíveis. Para a seleção de um tipo de material para o projeto são avaliadas as suas propriedades mecânicas e seu comportamento mecânico. Estas características são obtidas através de ensaios mecânicos normalizados.

As principais associações de normas técnicas fornecem as normas que descrevem o procedimento do ensaio, bem como requisitos mínimos de resistência mecânica e dureza para diversas classes de materiais, desta forma se estabelece uma linguagem comum entre fornecedores e usuários. Um dos métodos para se verificar a resistência mecânica de um material consiste em submeter um corpo de prova ao ensaio de tração. ¹

Para entender o princípio deste ensaio, temos dois exemplos: 1. Imagine que se aplica determinada carga de tração uma barra de seção transversal constante que seja suficiente para rompê-la. Porém, quando se aplica a mesma carga a uma outra barra com maior área de seção transversal esta não se rompe. De fato existe uma relação de dependência entre a área de seção de uma peça e sua resistência mecânica, frente à uma carga constante aplicada. Portanto, para se medir a resistência de um material é necessário correlacionar a força aplicada à área de seção da peça.

2. Também podemos mudar o tipo de estrutura do material a ser tracionado, isso está diretamente ligado a aplicação em que ele será utilizado, se tiver que ser um material não muito resistente a tração, mas leve, utilizamos os polímeros. Já se não se importar com o peso e sim com a resistência que o material terá que suportar, utilizamos as ligas metálicas. (utilizamos no exemplo materiais que usamos no experimento, sem levar em consideração outros tipos de materiais como cerâmicos, compósitos e etc). ²

I -a- Propriedades

Elasticidade: é o ramo da física que estuda o comportamento de corpos materiais que se deformam ao serem submetidos a ações externas (forças devidas ao contato com outros corpos, ação gravitacional agindo sobre sua massa, etc.), retornando à sua forma original quando a ação externa é removida.

Plasticidade: é o ramo da física que estuda o comportamento de corpos materiais que se deformam ao serem submetidos a ações externas e não retornam mais ao estágio inicial. Em outras palavras, plasticidade é quando o material se deforma e fica deformado, não volta ao normal.

Tenacidade (UT): é a capacidade de um material absorver energia até o momento da fratura é denominado tenacidade. O módulo de tenacidade quantifica a tenacidade de um material, sendo a energia absorvida por unidade de volume, desde o início do ensaio de tração até a fratura do corpo de prova. A área total sobre a curva x ε representa a tenacidade de um material, nestas condições em que ocorrem pequenas taxas de deformação. ( e - limite de escoamento, U ?limite de resistência do material)

Módulo de Young ou módulo de elasticidade: é um parâmetro mecânico que proporciona uma medida da rigidez de um material sólido. Obtém-se da razão entre a tensão (ou pressão) exercida e a deformação unitária sofrida pelo material. Isto é,

Lei de Hooke: é a lei da física relacionada a elasticidade de corpos, que serve para calcular a deformação causada pela força exercida sobre um corpo, tal que a força é igual ao deslocamento da massa a partir do seu ponto de equilíbrio vezes a característica constante do corpo que sofrerá deformação:

Limite de escoamento, ou tensão de escoamento: é a tensão máxima que o material suporta ainda no regime elástico de deformação, se houver algum acréscimo de tensão o material não segue mais a lei de Hooke e começa a sofrer deformação plástica (deformação definitiva).

adm = e/ C.S. C.S. = coeficiente de segurança

Módulo de Resiliência (UR): é a capacidade do material absover energia ao ser elasticamente deformado e liberar esta energia quando descarregado. O módulo UR é a área abaixo da curva tensão x deformação na região elástica de proporcionalidade. ( p - limite de proporcionalidade) ³

I -b- Objetivos

Fazer o ensaio de tração usando dois tipos diferentes de materiais, dentre eles dois tipos de estruturas, e depois comparar para chegar a conclusão de qual material aguentará maior esforço.

I - Procedimento Experimental

Para melhor entendimento, dividimos o procedimento experimental em duas partes, a primeira sobre a tração do Aço e a segunda sobre a tração dos polímeros

I ?a ?Aços

Material:

Ambos de diâmetro Øi = 20mm

Utilizando a máquina universal de ensaio, foram feitos os seguintes procedimentos:

Coloca-se o corpo de prova na garra superior A garra inferior sobe e encaixa-se no corpo

Ajuste do ponteiro no zero

Força de escoamento: onde o ponteiro parou momentaneamente, tem inicio a deformação plástica A segunda vez que parou o ponteiro é a força máxima

Visualização da estricção e empescosamento

Quebra do corpo de prova (velocidade 200 kgf/s)

Força máxima

Depois da tração a barra ficou conforme a figura abaixo:

Os pontilhados nas extremidades foram feitos pelas garras, evitando que o corpo escorregue.

I–a ?Resultados

Analisando o Aço ABNT: 1020 obtivemos os seguintes resultados:

Força máxima de ruptura = 12.400 kgf Força máxima de tração = 17.700 kgf Força de escoamento = 1.500 kgf Diâmetro final (Øf) = 12,2mm Comprimento final = 377mm

Analisando o Aço ABNT: 1070 obtivemos os seguintes resultados:

Força máxima de ruptura = 21.600 kgf Força máxima de tração = 25.600 kgf Força de escoamento = 12.200 kgf Diâmetro final (Øf) = 16mm Comprimento final = 369,2mm

IV–a ?Discussão

Comparando os dados, chegamos a conclusão que o aço 1070 é mais resistente, como ele tem maior teor de carbono em sua estrutura do que o aço 1020, o grau de carbono está diretamente proporcional a resistência, quanto maior o teor de carbono maior a resistência do aço.

I–b ?Polímeros

Material Corpo de prova em:

Polipropileno (P) Poliestireno (PS)

Comprimento total =63,3mm Comprimento útil = 25,4mm Largura = 3,1mm Espessura = 3,1mm

Corpo de prova feito no próprio laboratório onde é feito o ensaio de tração. A máquina é uma micro injetora que faz moldes ASTM D638. Geralmente o ensaio é realizado num corpo de prova de formas e dimensões padronizadas, para que os resultados obtidos possam ser comparados ou reproduzidos.

Temperatura de injeção = 220°C Temperatura do molde = 60°C

Utilizando a máquina universal de ensaio, foram feitos os seguintes procedimentos:

Coloca-se o corpo de prova na garra superior A garra inferior sobe e encaixa-se no corpo

Inicio do esforço

Visualização da estricção e empescosamento

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