Ensaio de trasão

Ensaio de trasão

Ensaio de tração

Prof. Paulo Labegaline

Resistência dos Materiais

EME – 438

André Müller Marinho

EAM - 15.687

Introdução

O ensaio de tração consiste em submeter um corpo de prova (figura 1) a um aumento de tensão até que o corpo sofra ruptura. Com a realização do experimento pode ser construída a curva relacionado tensão por deformação, nesta curva podem ser analisadas algumas das principais características do material como o seu regime elástico e resistência a tração.

Figura 1: Corpo de prova

Na zona de ruptura pode ser observado certo escoamento do material. A aplicação de uma força axial de tração num corpo preso produz uma deformação no corpo, isto é, um aumento no seu comprimento com diminuição da área da seção transversal. Este aumento de comprimento recebe o nome de alongamento.

Elasticidade de um material é a sua capacidade de voltar à forma original em ciclo de carregamento e descarregamento. A deformação elástica é reversível, ou seja, desaparece quando a tensão é removida. A deformação elástica é conseqüência da movimentação dos átomos constituintes da rede cristalina do material, desde que a posição relativa desses átomos seja mantida.

Módulo de Elasticidade (E)

Esta é uma propriedade específica de cada metal e corresponde à rigidez deste. Quanto maior

o módulo menor será a deformação elástica.

Limite de Ruptura (σr)

O limite de ruptura corresponde à tensão na qual o material se rompe.

Módulo de Tenacidade (UT)

Tenacidade de um metal é a sua habilidade de absorver energia na região plástica. Já o módulo

de tenacidade é a quantidade de energia absorvida por unidade de volume até a fratura.

Limite de Escoamento (σe)

O escoamento corresponde a transição entre a deformação elástica e a plástica. O limite de escoamento superior é a tensão máxima durante o período de escoamento, essa tensão é seguida por uma queda repentina da carga que representa o início da deformação plástica. Após isso a curva se estabiliza e o valor desta tensão equivale ao limite de escoamento inferior. Tais resultados não dependem apenas do material, mas também de outros fatores como a geometria e as condições do corpo de prova. O limite de escoamento pode ser obtido pela intersecção da curva tensão x deformação com uma reta paralela a parte que representa a deformação elástica do gráfico deslocada de 0,2%.

Módulo de Resiliência

Resiliência é a capacidade de um material absorver energia quando deformado elasticamente, e quando descarregado da tensão que provocou a deformação, devolver esta energia.

Materiais e equipamentos

Corpo de prova - Aço 1020

Maquina universal para ensaio de materiais

Paquímetro

Procedimento

Os alunos assistiram ao ensaio de tração de um corpo de prova de seção circular feito de Aço 1020. Onde o corpo tem suas duas extremidades presas nas garras de fixação da maquina universal de ensaios, que fornece uma força de tração gradativamente crescente e uniaxial ao longo do eixo deste corpo, enquanto que são feitas observações simultâneas da elongação até que o corpo se rompa.

Resultados e discussão

Com os dados obtidos podemos observar a curva característica para um material dúctil. Observando o gráfico de tensão por deslocamento facilmente identificamos os estágios do experimento, A B e C.

Estágios

  1. Fase na qual o processo é completamente reversível (fase elástica)

C- Fase de escoamento, marca o inicio da fase plástica, mesmo se a tração for interrompida neste momento o corpo de prova não retorna ao seu tamanho original. Ou seja já existe uma deformação.

  1. Após o escoamento ocorre o encruamento, que é um endurecimento causado pela quebra dos grãos que compõem o material quando deformado a frio. O material resiste cada vez mais atração externa, exigindo uma tensão cada vez maior para deformar. Nessa fase, a tensão recomeça a subir, até atingir um valor máximo num ponto chamado de limite de resistência (B).

Na transição do comportamento elástico para o plástico, geralmente ocorre um serrilhado na curva tensão-deformação, principalmente quando se trata de materiais recozidos. O serrilhado ocorre devido à interação entre átomos de soluto (no caso dos aços, C e N principalmente) e as discordâncias, ainda em pequeno número. Por isto, tem-se várias medidas para o início do período plástico, ou seja, para o limite de escoamento

Conhecida como Lei de Hooke, o módulo de elasticidade é então definido por:

O módulo de elasticidade vale na região elástica, que é a região onde as estruturas são projetadas de modo a não sofrem deformações permanentes, que corresponde ao trecho reto do diagrama.

Um fator muito importante que influi no módulo de elasticidade é a temperatura, quanto menor a temperatura do metal, menor sua ductilidade, maior é sua resistência, maior o módulo de elasticidade e maior seu limite de escoamento. Tal fato justifica o por que os ensaios são geralmente efetuados na temperatura ambiente.

Observou-se uma fratura em formato de taça cone, fibrosa, escura e com bordas cortantes indicando presença da tensão de cisalhamento máxima que ocorre a 45° do eixo de carga.

Conclusão

Apesar de erros experimentais como o escorregamento do corpo de prova nas garras da máquina de ensaio, o corpo de prova não estar espelhado e uma provável impureza no material ter feito o corpo de prova se romper no local errado (fora do entalhe), o material é dúctil, pois a tensão máxima (509,1 MPa) é maior que a tensão de ruptura(328,2 MPa) evidenciando a estricção. Com este ensaio pode-se sugerir que a tensão em uma peça deste material nunca ultrapasse os 400 MPa para preservar a peça e reduzir desgastes e folgas.

Bibliografia

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