Ensaio de Tração

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FUNDAÇÃO EDSON QUEIROZ 
UNIVERSIDADE DE FORTALEZA - UNIFOR 
Centro de Ciências Tecnológicas – CCT 
Engenharia Ambiental e Sanitária 
 
 
 
 
 
 
MATERIAIS DE ENGENHARIA 
Ensaio de tração 
 
 
 
 
Gabriela Nobre Pitombeira da Silva 
Rosa Márcia de Araujo de Oliveira 
Vanelle Pereira Peixoto 
 
 
 
 
 
Fortaleza – 2015 
Resumo 
 
O objetivo deste relatório é comparar à resistência a tensão do alumínio e do 
aço-carbônico, através de um ensaio de tração em um laboratório de mecânica, 
localizado na Universidade de Fortaleza, Ceará, Brasil. Por meio da Máquina de 
ensaios universais Instron 4484 os corpos de provas foram levados a testes. Um corpo 
de prova de cada material foi submetido a um teste de tração, que consiste em 
tracionar um corpo de prova até a sua ruptura. Quando comparados os valores de 
tensão Máxima aplicada o alumínio recebeu a maior carga. A liga de aço-carbônico 
tem um baixo teor de carbono, o que influência em suas ligações e na suas 
propriedades químicas. Os principais fatores que afetam os valores medidos das 
propriedades mecânicas são: composição química, a geometria, temperatura, estado 
de tensões e velocidade de deformação da estrutura. 
Palavras-chave: Aço-carbônico. Alumínio. Tração. 
 
Introdução 
 
O presente trabalho busca analisar a tensão de ruptura do alumínio e do aço 
carbônico através de um ensaio de tração. 
Cada material tem suas características próprias e essas propriedades estão 
relacionadas com natureza das ligações que existem entre os átomos, seja ele 
metálico ou não-metálico. Essas propriedades podem ser reunidas em dois grupos: 
propriedades físicas e propriedades químicas. 
As propriedades físicas determinam o comportamento do material em todas as 
partes do processo de fabricação e de utilização, sendo dividido em: propriedades 
mecânicas, propriedades térmicas e propriedades elétricas. Dentre as propriedades 
mecânicas a mais importante é a resistência mecânica. Essa propriedade permite que 
o material seja capaz de resistir à ação de determinados tipos de esforços, como a 
resistência à tração e resistência à compressão. 
O ensaio de tração é considerado o teste mecânico que apresenta a melhor 
relação entre informações obtidas e custo/complexidade de ensaio. Esse teste pode 
ser realizado em condições bem diferentes daquelas nas quais o material será 
utilizado. Os valores obtidos no teste servirão de base para a caracterização e 
especificação do material. 
 O ensaio de tração consiste em tracionar um corpo de prova (CP), que tende a 
alongá-lo ou esticá-lo, até a sua ruptura. Geralmente, o ensaio é realizado num corpo 
de prova de formas e dimensões padronizadas, para que os resultados obtidos 
possam ser comparados. Diversos parâmetros podem ser medidos através desse 
teste. Aqui, interessa fazer uma descrição dos parâmetros de tensão máxima, tensão 
na ruptura, deformação na ruptura e tensão no escoamento de um CP de Alumínio e 
outro CP de Aço-Carbono. 
 
Metodologia 
 Preparação do corpo de prova: 
1. Identificar o material do corpo de prova; 
2. Há a usinagem da matéria-prima com fim de obter o corpo de prova de acordo com 
a norma ASTM E 8M-90; 
3. Medir o do corpo de prova utilizando um paquímetro. 
Foram utilizados os seguintes materiais para os ensaios: 
Alumínio (Figura 1). 
Dimensões: 
 Comprimento útil (Lo): 35mm; 
 Diâmetro do corpo de prova (d): 7mm. 
Figura 1: Corpo de prova de alumínio antes e depois do ensaio. 
 
Fonte: Arquivo Pessoal, 2015. 
Aço-carbono. 
Dimensões: 
 Comprimento útil (Lo): 91,7mm; 
 Diâmetro do corpo de prova (d): 8,2mm. 
Podemos ver na Figura 2 os corpos de prova descritos acima. 
Figura 2: Corpos de prova, alumínio à esquerda e aço-carbono à direita. 
 
Fonte: Arquivo Pessoal, 2015. 
 Ensaio: 
Máquina utilizada para realizar o ensaio: INSTRON 4484 (Figuras 3 e 4), uma máquina 
de ensaio universal que realiza ensaios de tração, contração, flexão, etc. 
Figura 3: INSTRON 4484. 
 
Fonte: Arquivo Pessoal, 2015. 
Figura 4: Painel de controle.
 
Fonte: Arquivo Pessoal, 2015.
 
Fixa-se o corpo de prova na máquina por suas extremidades (o corpo de prova 
é preso por garras), numa posição que permite ao equipamento aplicar-lhe uma força 
axial de tração. (Figura 5). 
Figura 5: Corpo de prova preso nas garras da INSTRON 4484. 
 
Fonte: Arquivo Pessoal, 2015. 
A força de tração é aplicada numa velocidade de 5mm/min até haver ruptura do 
corpo de prova. 
 Procedimento de segurança: 
o Utilização de protetor auricular para a proteção contra ruídos; 
o Comportar-se adequadamente ao ambiente: manter o silêncio e evitar 
movimentos bruscos. 
Resultados e Discussões 
 
Segundo a ABNT, por meio da NBR 6152, o ensaio consiste em solicitar o corpo 
de prova com esforço de tração, geralmente até a ruptura, com o propósito de se 
determinar uma ou mais das propriedades mecânicas. Essa norma especifica o 
método de ensaio de tração em materiais metálicos e define as propriedades 
mecânicas que podem ser determinadas à temperatura ambiente. O ensaio a seguir 
foi realizado conforme essa norma. 
 
Inicialmente, foram tiradas as medidas iniciais dos dois materiais testados, o 
Alumínio e o Aço-carbono, conforme a tabela 1 abaixo: 
 
Tabela 1: Dimensões dos corpos de prova 
Corpo de Prova Diâmetro (mm) Comprimento (mm) 
Alumínio 7 35 
Aço-Carbono 8,2 91,7 
 
Então, foi realizado o ensaio de tração, por meio da Máquina de ensaios 
universais Instron 4484. Foram obtidos os seguintes resultados, na tabela 2, e 
gráficos, figura 1 e 2, a seguir: 
 
Tabela 2: Resultados obtidos após o ensaio de tração 
Corpo de 
Prova 
Módulo 
(MPa) 
Tensão 
Máxima 
(MPa) 
Tensão na 
ruptura 
(MPa) 
Deformação 
na Ruptura 
(MPa) 
Tensão no 
escoamento 
(MPa) 
Alumínio 27520 462,7 273,1 68,97 144,1 
Aço-
Carbono 
26740 305,5 11,20 19,71 184,2 
 
 
 
 
Figura 6: Gráfico para o Alumínio. Figura 7: Gráfico para o Aço-carbono. 
Fonte: Arquivo pessoal, 2015. Fonte: Arquivo pessoal, 2015. 
Além disso, foi possível observar a ruptura de ambos corpos de prova, conforme 
imagens seguintes: 
Figura 8: Ruptura do Alumínio Figura 9: Ruptura do Aço-Carbono 
 
 
 
 
 
 
 
Fonte: Arquivo pessoal, 2015. Fonte: Arquivo pessoal, 2015. 
Assim, após as análises dos valores e gráficos obtidos foi possível inferir que a 
liga de Aço-carbono, que geralmente contém de 0,008% até 2,11% de carbono, além 
de certos elementos residuais resultantes dos processos de fabricação, tem baixo teor 
de carbono. A liga usada no ensaio tem entre 15 a 20% de carbono e os principais 
parâmetros podem ser visualizados na tabela abaixo: 
 
Tabela 3: Aço-Carbono do tipo SAE-1015 e SAE-1020 
Material Tensão de Escoamento 
na Tração (MPa) 
Alongamento (%) 
SAE-1015 175 30 
SAE-1020 193 26 
 
Os principais fatores que afetam os valores medidos das propriedades 
mecânicas são a composição química, o histórico termomecânico do material, a 
geometria, temperatura, estado de tensões e velocidade de deformação da estrutura. 
O fator mais importante na determinação das propriedades de um certo tipo de aço é 
a composição química. Nos aços-carbono comuns, os elementos Carbono e 
Manganês tem influência no controle da resistência, ductilidade e soldabilidade. A 
maior parte dos aços-carbono estruturais tem mais de 98% de Ferro, de 0,2 a 1% de 
Carbono e aproximadamente 1% de Manganês(em peso). O Carbono aumenta a 
dureza e a resistência, mas, por outro lado, afeta a ductilidade e a soldabilidade. 
Assim, pequenas quantidades de outros elementos de liga são utilizados na melhoria 
das propriedades do aço, obtendo o máximo em propriedades de uma liga contendo 
um baixo teor de Carbono. 
Ao comparar os dois materiais utilizados no referido ensaio, pode-se concluir que 
o alumínio possui autoproteção dá ao alumínio uma elevada resistência à corrosão; 
Um condutor de alumínio pode conduzir tanta corrente quanto um condutor de cobre 
que é duas vezes mais pesado e proporcionalmente mais caro; Possui condutibilidade 
térmica 4,5 vezes maior que a do aço; Tem uma refletividade acima de 80%, a qual 
permite ampla utilização em luminárias; Possui Propriedade antimagnética; É um 
importante elemento de barreira à luz, é também impermeável à ação da umidade e 
do oxigênio; infinitamente reciclável, sem perda de suas propriedades físico-químicas 
é uma das principais vantagens do alumínio; É mais dúctil ao se comparar com o aço-
carbono. Portanto, essas características apresentadas conferem ao alumínio uma 
extrema versatilidade. Já a liga de aço carbono, que, no caso dessa prática, possui 
baixo teor de carbono, possui baixa resistência e dureza e alta tenacidade e 
ductilidade, usinável e soldável, além de apresentar baixo custo de produção. 
Geralmente, este tipo de aço não é tratado termicamente. Suas aplicações são 
inúmeras, como em chapas automobilísticas, perfis estruturais, placas para produção 
de tubos, construção civil, pontes e latas de folhas de flandres. 
 
 
 
 
 
 
 
Conclusão 
 
Através dos resultados e análises feitos ao longo do relatório, podemos concluir 
que entre os dois materiais apresentados, o aço carbônico se apresenta mais 
resistente que o alumínio no ensaio em questão. 
Apesar da grande discrepância apresentada entre os valores experimentais das 
propriedades mecânicas e os valores teóricos. O ensaio de tração foi de grande 
importância para termos um conhecimento prático deste assunto. Além de 
aprendermos a obter as propriedades mecânicas, através dos gráficos, necessárias à 
engenharia de determinado material. 
Por fim essa diferença nos resultados nos faz perceber a importância da 
utilização da norma e fazer uma maior verificação dos detalhes práticos. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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