[Ensaios Destrutivos e Não Destrutivos ] Aula 11 - Ensaio de Fluência

[Ensaios Destrutivos e Não Destrutivos ] Aula 11 - Ensaio de Fluência

(Parte 1 de 3)

Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico

O que é Fluência?

A fluência é a deformação plástica que ocorre num material, sob tensão constante ou quase constante, em função do tempo.

A temperatura tem um papel importantíssimo nesse fenômeno.

A fluência ocorre devido à movimentação de falhas, que sempre existem na estrutura cristalina dos metais.

Não haveria fluência se estas falhas não existissem

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O que é Fluência

Existem metais que exibem o fenômeno de fluência mesmo à temperatura ambiente, enquanto outros resistem a essa deformação mesmo a temperatura elevadas.

As exigências de uso têm levado ao desenvolvimento de novas ligas que resistam melhor a esse tipo de deformação.

A necessidade de testar esses novos materiais, expostos a altas temperaturas ao longo do tempo, define a importância deste ensaio.

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Tempo e Temperatura

Os ensaios que analisamos anteriormente nesta disciplina são feitos num curto espaço de tempo, isto é, os corpos de prova ou peças são submetidos a um determinado esforço por alguns segundos ou, no máximo, minutos.

Porém, nas condições reais de uso, os produtos sofrem solicitações diversas por longos períodos de tempo.

O uso mostra que, em algumas situações, os produtos apresentam deformação permanente mesmo sofrendo solicitações abaixo do seu limite elástico.

Essas deformações ocorrem mais freqüentemente em situações de uso do produto que envolvam altas temperaturas. E quanto maior a temperatura, maior a velocidade da deformação.

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Tempo e Temperatura

Nos ensaios de fluência, o controle da temperatura é muito importante.

Verificou-se que pequenas variações de temperatura podem causar significativas alterações na velocidade de fluência.

Exemplo disso é o aço carbono submetido ao ensaio de fluência, a uma tensão de 3,5 kgf/mm2, durante 1.0 horas:

•à temperatura de 500ºC apresentou uma deformação de 0,04% e

•à temperatura de 540ºC apresentou uma deformação de 4%.

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Tempo e Temperatura

Influência da temperatura na deformação por fluência ao longo do tempo:

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Tempo e Temperatura

Imagine a importância desta característica para os foguetes, aviões a jato, instalações de refinarias de petróleo, equipamentos de indústria química, instalações nucleares, cabos de alta tensão etc., nos quais os esforços são grandes e as temperaturas de trabalho oscilam em torno de 1.000ºC.

Equipamento para ensaio de fluência

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Equipamento 9

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Equipamento 10

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Equipamento

Na maioria dos casos, avalia-se a fluência de um material submetendo-o ao esforço de tração.

Os corpos de prova utilizados nos ensaios de fluência são semelhantes aos do ensaio de tração.

O equipamento para a realização deste ensaio permite aplicar uma carga de tração constante ao corpo de prova.

O corpo de prova fica dentro de um forno elétrico, de temperatura constante e controlável.

Um extensômetro é acoplado ao equipamento, para medir a deformação em função do tempo.

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Equipamento

Como os extensômetros são instrumentos de precisão, não suportam altas temperaturas.

Por isso são ligados ao corpo de prova por meio de hastes de extensão, como mostra a figura ao lado.

Ao fixar o extensômetro ao corpo de prova deve-se tomar cuidado para evitar marcas que possam induzir a ruptura a ocorrer nos pontos de fixação, o que levaria à rejeição do ensaio.

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Preparação do Ensaio

Nos ensaios de fluência, o corpo de prova deve passar por um período de aquecimento, até que se atinja a temperatura estabelecida.

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