RELATÓRIO DE VISITA TÉCNICA - RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS- ENSAIO DE TRAÇÃO

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RELATÓRIO DE VISITA TÉCNICA 
LABORATÓRIO DO SENAI - CIMATEC
SALVADOR, 2015
JUSCÉLY SANTOS CARVALHO
RELATÓRIO DE VISITA TÉCNICA 
LABORATÓRIO DO SENAI - CIMATEC
Atendendo a solicitação do 
Prof. 
Dr.Carlos
 Augusto 
Serna
 
Giraldo
, da disciplina Resistência dos materiais, 
apresento
 em seguida, relatório da atividade desenvolvida durante visita técnica aos laboratórios de resistência dos materiais da
 
instalação SENAI – CIMATEC.
SALVADOR, 2015
SUMÁRIO
INTRODUÇÃO
 REFERENCIAL TEÓRICO
METODOLOGIA
 APRESENTAÇÃO DE RESULTADOS 
 SUGESTÕES E RECOMENDAÇÕES
 CONCLUSÃO
ANEXOS
REFERENCIA BIBLIOGRÁFICAS
INTRODUÇÃO
Chegamos nas instalações do SENAI-CIMATEC às 08:00 horas, do dia 28 de setembro, onde fomos recepcionados pela engenheira de materiais: Poliana, a qual foi responsável por apresentar todos as informações sobre os equipamentos do laboratório de microscopia e metalografia, com suas respectivas funções, esclarecendo as dúvidas a respeito dos processos executados pela instituição.
O Laboratório de microscopia possui à sua disposição as mais avançadas técnicas de caracterização microscópica, que vão desde a microscopia eletrônica de varredura em modo ambiental até a microscopia eletrônica de transmissão de alta resolução.
Logo após, visitamos o laboratório de matalografia onde são feitas as análises microestruturas dos metais, seguindo para o laboratório de ensaio, onde fomos apresentados ao técnico Everton o qual ficou responsável por nos apresentar todos os equipamentos e realizar ensaios de tração.
										
																		 
REFERENCIAL TEÓRICO 
Microscopia 
O exame microscópico, com seus fatores de aumento, exige obviamente não só cuidados especiais, mas principalmente equipamento muito preciso e altamente especializado.
Devido à natureza dimensional das amostras envolvidas, sua capacidade praticamente sempre a considerar, e as características comuns de superfície, assumiu formas específicas e geram uma série de técnicas e dispositivos que facilitam e às vezes só assim possibilitam a execução dessas técnicas. Mais precisamente, fala-se de posicionamento das amostras, iluminação apropriada e técnicas fotográficas.
O microscópio visa a comodidade do operador, assim como, tornar mais fácil e nítida a microestrutura em observação.
Metalografia
Ensaio metalográfico Procura relacionar a estrutura íntima do material com as suas propriedades físicas, com o processo de fabricação, com o desempenho de suas funções e outros. Pode ser: Macrográfico e Micrográfico.
Macrografia - Examina o aspecto de uma superfície após devidamente polida e atacada por um reagente adequado. Por seu intermédio tem-se uma idéia do conjunto, referente à homogeneidade do material, a distribuição e natureza das falhas, impureza e ao processo de fabricação.
Micrografia - Consiste no estudo dos produtos metalúrgicos, com o auxílio do microscópio, onde se pode observar e identificar a granulação do material, a natureza, a forma, a quantidade, e a distribuição dos diversos constituintes ou de certas inclusões.
Ensaio de tração 
Quando um corpo de prova é submetido a um ensaio de tração, a máquina de ensaio fornece um gráfico que mostra as relações entre a força aplicada e as deformações ocorridas durante o ciclo. 
Mas o que interessa para determinação das propriedades do material ensaiado é a relação entre a tensão e a deformação. 
A tensão corresponde à força dividida pela área da seção sobre a qual a força é aplicada.
 								 
 σ=F/ A 
Aplicando a equação descrita acima se pode encontrar os valores da tensão e fazer o gráfico conhecido como tensão-deformação.
 
 Figura 1- Curva tensão – deformação.
Região de comportamento elástico
Até este ponto, assume-se que a deformação elástica é independente do tempo, ou seja, quando uma carga é aplicada, a deformação elástica permanece constante durante o período em que a carga é mantida constante. Também é assumido que após a remoção da carga, a deformação é totalmente recuperada, ou seja, a deformação mediatamente retorna para o valor zero.
Na fase elástica os metais obedecem a Lei de Hooke. Suas deformações são diretamente proporcionais às tensões aplicadas. 
 
 
 Figura 2 – Fase elástica e plástica.
Lei De Hooke : 
 Figura 3 - Limite de escoamento.
Módulo de Elasticidade
 Ou módulo de Young é uma propriedade específica de cada metal e corresponde à rigidez deste. Quanto maior o módulo menor será a deformação elástica.
O limite de ruptura é afetado pelo teor de carbono, tratamento térmico e pelo processo de fabricação, mas a rigidez não é.
Módulo de resiliência
É a máxima energia de deformação que uma barra pode absorver sem sofrer deformações permanentes.
Limite de proporcionalidade
Momento a partir do qual a deformação deixa de ser proporcional à carga aplicada.
Limite de elasticidade (E)
Corresponde ao limite de tensão que o material suporta sem ter uma deformação permanente depois de retirada a carga.
Módulo de elasticidade transversal (G)
Corresponde à rigidez de um material quando submetido a um esforço de cisalhamento.
Coeficiente de Poisson (V)
Mede a rigidez do material na direção perpendicular à direção de aplicação de carga uniaxial.
Região de comportamento Plástico
Acima de uma certa tensão, os materiais começam a se deformar plasticamente, ou seja, ocorrem deformações permanentes. O ponto na qual estas deformações permanentes começam a se tornar significativas é chamado de limite de escoamento. 
Durante a deformação plástica, a tensão necessária para continuar a deformar um metal aumenta até um ponto máximo, chamado de limite de resistência à tração, na qual a tensão é a máxima na curva tensão-deformação de engenharia. Isto corresponde a maior tensão que o material pode resistir; se esta tensão for aplicada e mantida, o resultado será a fratura. 
Toda a deformação até este ponto é uniforme na seção. No entanto, após este ponto, começa a se formar uma estricção, na qual toda a deformação subseqüente está confinada e, é nesta região que ocorrerá ruptura. A tensão corresponde a fratura é chamada de limite de ruptura.
 Limite de escoamento
 Corresponde à transição entre a deformação elástica e a plástica, como mostrado na figura a seguir. 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.
 
 Figura 4- Limite de escoamento.
Limite de resistência 
É a tensão correspondente ao ponto de máxima carga atingida durante o ensaio. Após o escoamento ocorre o encruamento que é um endurecimento causado pela quebra de grãos que compõem o material quando deformados a frio. O material resiste cada vez mais à tração externa necessitando de uma tensão cada vez maior para se deformar.
	
 
 Figura 5- Limite de resistência.
Limite de ruptura
 Corresponde à tensão na qual o material se rompe. 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.
 
 Figura 6- Limite de ruptura.
Fratura
Consiste separação ou fragmentação de um corpo sólido em duas ou mais partes, sob ação de uma tensão, e pode ser considerada como sendo constituída da nucleação e propagação da trinca. Pode ser classificada em duas categorias gerais: fratura dúctil e frágil.
Fratura dúctil - A fratura dúctil é caracterizada pela ocorrência de uma apreciável deformação plástica antes e durante a propagação da trinca.
Fratura frágil - A fratura frágil nos metais é caracterizada pela rápida propagação da trinca, sem nenhuma deformação macroscópica e muito pouca micro de formação.
Material dúctil - Ductilidade
Em metalurgia a ductilidade é a propriedade que apresentam alguns metais e ligas metálicas quando estão sob a ação de uma força, podendo estirar-se sem romper-se, transformando-se num fio. Os metais que apresentam esta propriedade são denominados dúcteis.
No ensaio de tração, os materiais dúcteis apresentam uma fase de fluência caracterizada por uma grande deformação, sem grandes aplicações de cargas.
Material Frágil – Fragilidade 
A fragilidade é a qualidade dos objetos e materiais de perder seu estado original com facilidade. Ainda que tecnicamente a fragilidade se defina mais propriamente como a capacidade de um material de fraturar-se com pouca deformação.
A fragilidade ao contrário da tenacidade tem a peculiaridade de absorver relativamente pouca energia, diferentemente da ruptura dúctil.
Em gráfico, a diferença entre o comportamento entre os dois tipos de materiais: 
 
 
 Figura 7- Curvas: material frágil e dúctil. 
METODOLOGIA 
Laboratório de microscopia
No laboratório encontramos diversos tipos de equipamentos utilizados para analises através da termologia e microscopia.
Microscópio óptico (1000x) - é o mais importante instrumento no estudo das células. A microscopia óptica, ou de luz, permite enxergar estruturas de observação impossível a olho nu, através da incidência de luz, e de lentes objetivas que promovem um aumento de até 1000x.
Microscópio (3000x) – permite a observação e análise entre as matérias como também as falhas no material.
DSC – Permite a avaliação dos materiais presentes através da queima e da cristalização.
Goniômetro – Vê a molhabilidade da superfície do material.
Espectrômetro de emissão ótica - fornece determinações rápidas e acuradas de muitos elementos em uma amostra. Esta é a técnica utilizada para o controle de qualidade e de processo de indústrias metalúrgicas e fundições ferrosas e não-ferrosas.
Laboratório de metalografia
No ensaio metalográfico procura relacionar a estrutura íntima do material com as suas propriedades físicas, com o processo de fabricação, com o desempenho de suas funções e outros. Pode ser: Macrográfico ou Micrográfico.
Consiste no estudo dos produtos metalúrgicos, com o auxílio do microscópio, onde se pode observar as fases presentes e identificar a granulação do material (Tamanho de grão), o teor aproximado de carbono no aço,a natureza, a forma, a quantidade, e a distribuição dos diversos constituintes ou de certas inclusões.
Processo do ensaio metalográfico:
Corte do material 
Corta-se o material, obtendo-se o corpo de prova ou amostra com forma e dimensões especifica da superfície a ser analisada podendo estáser embutida ou não. O equipamento utilizado para o corte é conhecido como “cut-off”, ou policorte.
Embutimento
O embutimento é de grande importância para o ensaio metalográficos, pois além de facilitar o manuseio de peças pequenas, evita que amostras com arestas rasguem a lixa ou o pano de polimento; bem como o abaulamento durante o polimento. Existem dois tipos de embutimento o embutimento a frio e o embutimento a quente.
Lixamento
Operação que tem por objetivo eliminar riscos e marcas mais profundas da superfície dando um acabamento a esta superfície, preparando-a para o polimento.
Existem dois processos de lixamento: manual (úmido ou seco) e automático. A técnica de lixamento manual consiste em se lixar a amostra sucessivamente com lixas de granulometria cada vez menor, mudando-se de direção (90°) em cada lixa subseqüente até desaparecerem os traços da lixa anterior.
Para se conseguir um lixamento eficaz é necessário o uso adequado da técnica de lixamento, pois de acordo com a natureza da amostra, a pressão de trabalho e a velocidade de lixamento, surgem deformações plásticas em toda a superfície por amassamento e aumento de temperatura. Esses fatores podem dar uma imagem falseada da amostra, por isso devem-se ter muito cuidado.
Polimento
Operação pós lixamento que visa um acabamento superficial polido isento de marcas, utiliza para este fim, abrasivos como pasta de diamante ou alumina.
Antes de realizar o polimento deve-se fazer uma limpeza na superfície da amostra, de modo a deixá-la isenta de traços abrasivos, solventes, poeiras e outros.
Ataque químico
Seu objetivo é permitir a identificação (visualização) dos contornos de grão e as diferentes fases na microestrutura. 
Um reagente ácido é colocado em contato com a superfície da peça por certo tempo. O reagente causará a corrosão da superfície. Os reagentes são escolhidos em função do material e dos constituintes macroestruturais que se deseja contrastar na análise metalográfico microscópica.
Laboratório de ensaio
Equipamentos:
Máquina de fadiga - 
Máquina de torção - garante uma medição altamente precisa do ângulo de rotação em toda faixa de torque;
Máquina de impacto-Também conhecida como “Martelo de Thor”, a máquina de impacto contém um “martelo” pesando 25 kg, o qual é solto sobre o corpo de prova e a energia que o material absorveu é mostrado em um monitor.
Máquina de dureza – Métodos de dureza por penetração.
HDT 300 VICAT - Equipamento para determinação da temperatura de flexão térmica e amolecimento Vicat em resinas plásticas
Máquinas de ensaios mecânicos (Tração e compressão)
Caracterização do ensaio
Equipamento: Máquina de ensaio de tração
Material ensaiado: Polipropileno
Preparação do corpo de prova para o ensaio de tração:
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.
O software traça o gráfico da tensão por deformação e as propriedades do produto.
A força de tração é aplicada até haver ruptura do corpo de prova.
Velocidade utilizada: 50 mm/s
Material ensaiado: Polipropileno misturado com pó de madeira 
Preparação do corpo de prova para o ensaio de tração:
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.
O software traça o gráfico da tensão por deformação e as propriedades do produto.
A força de tração é aplicada até haver ruptura do corpo de prova.
 Velocidade utilizada: 50 mm/s
Material ensaiado: Policarbonato 
Preparação do corpo de prova para o ensaio de tração:
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.
O software traça o gráfico da tensão por deformação e as propriedades do produto.
A força de tração é aplicada até haver ruptura do corpo de prova.
 Velocidade utilizada: 50mm/s
Material ensaiado: Chapa de aço
Preparação do corpo de prova para o ensaio de tração:
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.
O software traça o gráfico da tensão por deformação e as propriedades do produto.
A força de tração é aplicada até haver ruptura
do corpo de prova.
 Velocidade utilizada: 5 mm/s
Material ensaiado: Cabo de aço
Preparação do corpo de prova para o ensaio de tração:
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.
O software traça o gráfico da tensão por deformação e as propriedades do produto.
A força de tração é aplicada até haver ruptura do corpo de prova.
 Velocidade utilizada: 10 mm/s
APRESENTAÇÃO DE RESULTADOS 
Ensaio A – Polietileno 
 Através dos dados fornecidos pelo gráfico (Anexo 1) pôde-se analisar e vê que o polietileno é um material considerado dúctil pois chegou rapidamente a sua tensão de escoamento, entrando em seguida em uma deformação permanente (zona plástica) e como foi submetido a uma tensão continua ,foi se deformando caminho ao seu limite de resistência, mas não chegou até a sua tensão de ruptura pois a distância limite estabelecida entre as garras não foi suficiente (Anexo 2). 
Ensaio B – Polietileno com pó de madeira
Este material teve um comportamento oposto ao do material anterior, pois ele é considerado um material frágil, ou seja, tem facilidade de se quebrar, saindo do seu estado original.
O corpo de prova não apresentou uma fase de escoamento, ou seja, não existiu um ponto característico que definisse o início da fase plástica, por ser esse um material que não se deforma.
 A carga de tração crescente provocou uma deformação elástica e logo ao ultrapassar o limite de proporcionalidade o corpo de prova se rompeu, ficando em suas extremidades de quebra, uma superfície característica de fraturas frágeis como mostra o Anexo 3.
Ensaio C – Policarbonato 
Este ensaio teve comportamento parecido com o do ensaio A. O Policarbonato é considerado um material dúctil. E conseqüentemente chegou até a fase plástica e sofrendo visível deformação.
Porém, esse material chegou até ao seu limite de ruptura depois de um determinado tempo.
Ensaio D – Chapa de aço 
O ensaio de tração na chapa de aço foi mais extenso que os demais, levando um maior tempo para se romper. Um dos motivos da maior demora foi a aceleração que é determinada para esse tipo 
A chapa de aço é considerada um material dúctil, mas por ser um aço, sua deformação ou estricção não foi muito visível.
Ensaio E – Cabo de Aço 
O Ensaio de tração foi feito em um cabo de aço já utilizado e levado para testes por ter se rompido durante operação.
O cabo de aço foi colocado em outra máquina de tração com maior capacidade em questão de tamanho e força. 
Sob tensão, o cabo não demorou muito a partir, teve uma de suas “faixas” rompidas, ficando as outras inteiras.
Everton informou que para se chegar a um resultado médio com relação ao cabo, seria necessário multiplicar a força que rompeu uma faixa pela quantidades de faixas existentes no cabo todo.
SUGESTÕES E RECOMENDAÇÕES 
Outras técnicas de testes que poderiam ser traduzidas também em experiências práticas, como por exemplo, o ensaio de compressão.
O horário de visita poderia ter sido maior, podendo os alunos aproveitar mais para explorar o conhecimento e presenciar mais experimentos com outros tipos de materiais.
No laboratório de metalografia conhecemos equipamentos que poderiam ser explorados sem uma tomada maior de tempo, como o lixamento, por exemplo.
Trazer experiências como essa para as instalações da UNIRB nos ajudaria a crescer em experiência e prática do que estamos aprendendo em sala de aula.
CONCLUSÃO 
Acredito que a visita aos laboratórios do SENAI- CIMATEC foi bastante proveitosa em termos de aprendizado, novos contatos, conhecimentos, etc. 
Os laboratórios são bem estruturados de forma a levar aos alunos interessados ou não nesta disciplina o conhecimento de nível bom para sua formação. O corpo técnico é bem preparado e os profissionais têm grande conhecimento teórico e prático do assunto. 
Os ensaios de tração foram 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.
ANEXOS 
Anexo 1– Gráfico tensão x deformação.
Anexo 2 – Polipropileno após o ensaio de tração.
Anexo 3 – Polipropileno com pó de madeira após o ensaio de tração. 
BIBLIOGRAFIA 
http://www.fem.unicamp.br/~caram/11.%20COMPORTAMENTO%20MECANICO%20GRAD.pdf
http://www.urisan.tche.br/~lemm/metalografia.pdf
http://portais.fieb.org.br/portal_faculdades/images/portal/Dissertacao_Carlos_Andre_da_Rocha_Tourinho.pdf
https://www.youtube.com/watch?v=D8U4G5kcpcM
http://www.ebah.com.br/content/ABAAABa_QAL/ensaio-tracao-relatorio
http://www.ebah.com.br/content/ABAAABa_QAL/ensaio-tracao-relatorio
http://www.fem.unicamp.br/~assump/Projetos/2007/Relat_Ensaio_Polimero
http://www.urisan.tche.br/~lemm/arquivos/ensaios_mecanicos.pdf
http://www.essel.com.br/cursos/material/01/EnsaioMateriais/ensa03.pdf
https://pt.wikipedia.org/wiki/Ductilidade
http://www.mspc.eng.br/matr/resmat0140.shtml