Ensaios Mecânicos em Materiais Metálicos

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Universidade Federal do Ceará
Departamento de Engenharia Metalúrgica e de Materiais
Ciência dos Materiais
Engenharia de Petróleo
ENSAIOS MECÂNICOS EM MATERIAIS METÁLICOS
Eric Freire Sampaio
336436
Fortaleza-CE
Maio de 2013
SUMÁRIO
INTRODUÇÃO ......................................................................................................................................3
OBJETIVOS ............................................................................................................................................3
MATERIAIS E EQUIPAMENTOS .................................................................................................3
METODOLOGIA ..................................................................................................................................4
RESULTADOS E DISCUSSÃO ........................................................................................................5
CONCLUSÃO .........................................................................................................................................6
BIBLIOGRAFIA ...................................................................................................................................6
INTRODUÇÃO
Com o avanço da tecnologia e seu consequente desenvolvimento de novos materiais e ligas, tornou-se necessário desenvolver e padronizar métodos e ensaios mecânicos e metalúrgicos a fim de testá-los e classificá-los.
	Os principais objetivos de se ensaiar um material vão desde obter informações comparativas constantes sobre um determinado material, até o desenvolvimento de novos materiais.
As propriedades mecânicas dos materiais são verificadas pela execução de ensaios cuidadosamente programados, que reproduzem o mais fielmente possível as condições de serviço. Podem-se relacionar as principais finalidades de ensaiar os materiais como sendo: gerar informação técnica para consulta e comparação, tornar a qualidade dos materiais mais uniformes em seu respectivo processo produtivo, agruparem-se os tipos de material, servir de base de dados para uma correta determinação de qual material usar em um determinado projeto de engenharia, servir de referencial comparativo entre locais de ensaio diferentes e servir como balizador de resultados entre cliente e fornecedor entre outras.
	Tecnicamente, podemos ainda, possibilitar ensaios laboratoriais, ganhar tempo nas pesquisas, reduzir custos e reduzir tempos no desenvolvimento de projetos de engenharia.
O controle de produção também pode ser realizado através de ensaios mecânicos e o aperfeiçoamento de um material metálico pode ser estudado pelas suas propriedades
mecânicas. Analogamente, o projeto de uma peça e a seleção do seu material são feitos tomando-se por base as propriedades mecânicas do material a ser usado.
Os ensaios mecânicos podem também servir para a comparação de materiais distintos e, juntamente com a análise química do material, avaliar a grosso modo a história prévia de um material desconhecido, sem a necessidade de um exame metalográfico mais demorado, isto é, avaliar o tipo de material, o processo de fabricação e sua aplicação possível.
OBJETIVOS 
•Realizar ensaios de Tração e Dureza (Brinel) no Laboratório de Ensaios Mecânicos do Departamento de Engenharia Metalúrgica e de Materiais.
•Determinar com os dados obtidos nos ensaios realizados as propriedades mecânicas: módulo de elasticidade, limite de escoamento/proporcionalidade, limite de resistência a tração, módulo de resiliência, ductilidade e a dureza Brinel de chapas de aço.
MATERIAIS E EQUIPAMENTOS
	Equipamentos
•Máquina Universal de Ensaio- EMIC
•Durômetro Brinel
	•Penetrador esférico ø2½
Materiais
•Corpos de prova de aço carbono para ensaios de tração(vergalhão) e dureza.
METODOLOGIA
•Tração
O primeiro ensaio apresentado foi a Máquina Universal de Ensaio-EMIC (Figura 1) que consiste num aparelho que mede a tração aplicada a um vergalhão da construção civil de 400 mm com 8 mm de diâmetro . O vergalhão é tracionado por um determinado período de tempo com uma velocidade de 5 mm/min(embora o padrão do laboratório seja de 8 mm/min) uniaxialmente. O vergalhão é colocado na máquina, encaixando-se em dentes, com uma profundidade de 60 mm em cada ponta, totalizando um comprimento útil de 280 mm. 
Figura 1
A medida que o vergalhão é tracionado, um computador plota o gráfico tensão x deformação. Inicialmente, vemos no gráfico uma curva praticamente linear, indicando que o inicialmente o regime é elástico. Depois, há certa oscilação no gráfico, indicando que a quebra do material está próxima, quando o regime se torna plástico.
Enquanto tracionado, pode-se perceber que o material desprendia ferrugem. A razão pela qual isso acontece é porque a ferrugem que recobre o material é um material cerâmico, logo, quando entra em regime plástico, quebra-se, desprendendo-se do vergalhão.
•Dureza
Para determinar a dureza do material, foi utilizado o durômetro Brinel.
O material ensaiado deve estar limpo e a área em que será testado deverá estar a uma certa distância de onde o material já foi testado e das bordas, a fim de não modificar os resultados obtidos.
Ao se operar a máquina, deve-se ajustar o foco para facilitar a visualização e não comprometer resultados devidos a erros de leitura do operador.
Para se operar a máquina, deve se usar um perfurador de dureza conhecida e maior que a o material testado (geralmente, usa-se uma esfera de aço de 2.5 mm de diâmetro). A carga aplicada varia entre 500 e 3000 kgf e, durante o teste, a carga é mantida constante por um período entre alguns segundos.
RESULTADOS E DISCUSSÃO 
	•Tração 
Tendo o diâmetro do vergalhão(8 mm), assim como seu comprimento útil(280 mm), foi aplicada uma tensão crescente que podia variar de 0 a 30kN. Ao chegar na tensão de 434.93 MPa o vergalhão se rompeu(3). Com o auxílio do gráfico e de valores obtidos pela Máquina Universal de Ensaio, obtem-se a tensão máxima de tração (1) de 716.15 MPa e tensão de escoamento(2) de 619.24 MPa. Esses pontos podem ser vistos no gráfico comparativo da Figura 2.
Figura 2
Após a ruptura do vergalhão, percebeu-se que a fratura era do tipo cônica (ou taça) como esperado para esse tipo de material. Depois da ruptura, o comprimento útil aumentou para 347 mm e o comprimento total para 438 mm.
•Dureza
Para esse teste, foi utilizado o durômetro Brinell, que utilizava uma esfera de aço de diâmetro 2.5 mm, que imprimiu sobre o bloco uma cavidade de diâmetro médio de d=0.935 mm. Substituindo esses valores na Equação 1:
Equação 1
HB=2x187.5/{3.14x2.5[2.5-sqrt(2.5ˆ2-0.935ˆ2)]}= 263.17 HB
Segundo a norma R30 e observando a tabela obtemos uma dureza de 263 HB, o que mostra o resultado obtido está bastante próximo do resultado da literatura.
	Esses ensaios podem ser feito com os mais diversos tipos de materiais e com isso fazer um comparativo de seus resultados a fim de escolher o material mais adequado para cada ocasião.
CONCLUSÃO 
Concluiu-se quão importantes são os ensaios de tração e dureza para a determinação das características do material analisados. Pode-se perceber que a resistência à tração do material depende de sua estrutura. Objetos de metais, como o vergalhão, tracionam até se romper, enquanto materiais cerâmicos como a ferrugem se quebram.
BIBLIOGRAFIA
Informações sobre: Ensaio de Tração.	<informacaosobre. com/Ensaio_de_tração>
Acesso em 30 de maio de 2013
Apostila Estrutura e Propriedades dos Materiais. Capítulo 9: Ensaios Mecânicos dos Materiais- Jorge Teófilo
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