ENG MECANICA TRACAO

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UNIVERSIDADE DO PLANALTO CATARINENSE – UNIPLAC
CURSO DE GRADUAÇÃO DE ENGENHARIA MECÂNICA
	
FABIO
MAYCON
RAFAEL AUGUSTO MONTEMEZO
RELATÓRIO DE ENSAIO TRAÇÃO AÇO CIRCULAR
MATERIAS DE CONTRUÇÃO MECÂNICA
3º FASE
LAGES (SC)
INTRODUÇÃO TEÓRICA
O Ensaio de Tração consiste na aplicação de uma carga de tração uniaxial crescente em um corpo de prova especifico, (ao mesmo tempo em que são medidas as variações no comprimento) até a ruptura. Trata-se de um ensaio amplamente utilizado na indústria de componentes mecânicos, devido às vantagens de fornecer dados quantitativos das características mecânicas dos materiais.
Submeteremos os corpos-de-prova á esforços crescentes em direção axial alongando-os até que ocorra a ruptura, e assim poderemos medir as deformações correspondentes por intermédio do paquímetro.
A seguir mostraremos as etapas e os resultados obtidos referentes a dois ensaios de tração, o primeiro realizado em um corpo de prova constituído de aço 1020 , e o segundo realizado em um corpo de prova constituído de aço 1060. Por fim, serão analisados e comparados os resultados obtidos.
OBJETIVO
Determinar as propriedades mecânicas sob aplicação de cargas uniaxiais de tração em dois corpos-de-prova de formato cilíndrico, o corpo 01 trata-se de um aço 1020 e o corpo 02 a princípio se trata de um aço 1060 porém não sabemos se sofreu algum tipo de tratamento. O material foi fornecido pelo ministrante da disciplina de Matérias de Construção Mecânica, o professor Joatan
Corpo de prova 01 cilíndrico (mm) Corpo de prova 02 cilíndrico (mm)
A(comprimento inter. útil) 90 mm	 A(comprimento inter. útil) 98,3 mm
B(diâmetro inter. útil) 10 mm B(diâmetro inter. útil) 10 mm
Equipamentos ministrados
Os ensaios do corpo de prova mencionado acima foi realizado em uma máquina de ensaio convencional, , do curso de Engenharia Mecânica – , com carga máxima de 10000 kgf e o computador (software Tesc 3.04).
Materiais e Métodos
O material que nós utilizamos para este experimento foi aço carbono SAE 1020, com comprimento de 90 mm e diâmetro de 10 mm e aço carbono SAE 1060 com comprimento de 98,3 mm e diâmetro de 10 mm.
Este material é um tipo de aço muito utilizado no mercado, tanto na área de construção civil na forma de vergalhão, como na área de aplicações mecânica onde também apresenta diversas utilidades. Isto porque este tipo de aço apresenta baixo teor de carbono, possibilitando uma alta tenacidade e fácil usinabilidade.
Outro fator que o coloca entre os aços mais utilizados da atualidade é seu preço, bastante inferior aos outros tipos de aços, que o torna muito atrativo, explicando sua usinabilidade tão variada.
Para realização deste experimento foi utilizada a máquina universal de ensaios que atende a necessidade de ensaios de 5000 / 10000 Kgf. Esta máquina pode ser utilizada em diversos tipos de materiais, os principais são: metais e ligas, polímeros, cerâmicas, compósitos, Biomateriais e materiais avançados.
Esta máquina é projetada para trabalhos sobre uma bancada, os ensaios são feitos na sua parte inferior, permitindo um fácil manuseio. O sistema eletromecânico é acionado através de fusos de esferas recirculantes, colunas guias e serno de controle. É controlado por um software de ensaios (Tesc 3.04 – EMIC), instalado em um microcomputador.
Esta máquina possui um amplo leque de ensaios destrutivos, tais como, tração, compressão, flexão, dobramento, cisalhamento, deslocamento, adesão, flambagem, penetração, extração, delaminação, coeficiente de atrito.
Estudo das Propriedades do Ensaio de Tração
O ensaio de tração é um experimento que consegue extrair alguns dados importantes de diversos materiais, por ser estritamente empírico o que existe sobre os ensaios de tração é um gráfico, bastante peculiar, que pode explicar o comportamento de ensaio de vários tipos de materiais. A figura a seguir mostra um gráfico de ensaio de tração bastante comum, os pontos de maior importância são apresentados a seguir e explicados .
Gráfico Tensão-Deformação
0A – região de comportamento Elástico
AB – região de deslizamento de discordância (ou escoamento)
BU – região de encruamento uniforme
UF – região de encruamento não uniforme
Região de comportamento Elástico
O comportamento elástico de um material é uma propriedade mecânica que caracteriza a capacidade do mesmo de retornar as suas dimensões e formas inicias após ser submetido a forças externas. Essa propriedade antecede a deformação plástica.
O módulo de deformação plástica é determinado por vários fatores.
A intensidade das forças internas de atração entre os átomos do material, sendo que quanto maior for essa intensidade maior será também o módulo da sua intensidade.
Forças externas
Um material pode ser submetido a tensões de tração, compressão ou cisalhamento, sendo que esta ultima, segundo Van Vlack é o tipo de tensão a que os materiais menos resistem e as tensões de tração e compressão podem ser decompostas em componentes de cisalhamento.
A tensão de cisalhamento causa um escorregamento de um plano cristalino em relação a outro plano e esse escorregamento causa um deslocamento permanente na estrutura cristalina.
Região de comportamento Plástico
Deformação plástica é a deformação permanente provocada por tensão igual ou superior à resistência associada ao limite de proporcionalidade. É o resultado do decorrente deslocamento permanente dos átomos que compõe e que constituem o material em análise, diferindo e determinando, a deformação elástica, em que os átomos conservam as suas posições relativas. A deformação plástica modifica a cadeia molecular interna do metal, tornando mais difícil o escorregamento interior e aumentando a sua dureza do metal. Esse aumento na dureza por deformação plástica é denominado endurecimento por deformação a frio ou encruamento e é acompanhado de elevação do valor da resistência e redução da ductilidade do metal.
Ductilidade
É a máxima deformação que um material pode suportar até que ele se rompa (quebre), e ao momento que é aplicado a tensão e que o material vai se deformando transformando este em um material dúctil. Quando o material se rompe sem sofrer deformação é considerado um material frágil. A redução percentual da área da seção transversal do corpo de prova na região aonde vai se localizar a ruptura. A estricção determina a ductilidade do material. Quanto maior for a porcentagem de estricção, mais dúctil será o material.
Demonstração do alongamento do corpo de prova
O alongamento do corpo de prova de calculo pela seguinte formula:
A = (final – inicial ) / final
Onde:
 - é o comprimento inicial
- é o comprimento final.
É efetuado o calculo e chegado ao alongamento.
No experimento realizado o alongamento foi a seguinte:
A = (109 – 90) / 90 A=(110-98,3)/98.3
A = 0,21 mm/mm A=0,11 mm/mm
O que indica que o material sofreu uma deformação de 0, 21 mm por 1 mm do comprimento do material 1 e 0,11 por 1 mm do material 2.
Estricção
Estricção do material e quando o material começa a adquirir um formato de um fio que se parece, e que pode variar de um material para outro dependendo da sua estrutura molecular, e que medida através de calculo matemático envolvendo as suas dimensões (diâmetro e comprimento), se calcula o quanto o material se deformou. A estricção também é uma medida da ductilidade do material. É representada pela letra Z, e calculada pela seguinte fórmula.
Z = ( – ) / 
Onde:
 - é a área de seção transversal inicial
 - a área de seção final, conhecida pela medição da região fraturada.
Encruamento
Conforme o material em teste vai se deformando vai também alterando a sua cadeia molécula ou estrutura se definindo por ser o endurecimento do material pela sua deformação plástica. Interagindo com varias forças que influenciam em suas deformações plásticas interferindo diretamente, e que levam ao aumento da força para conseguirem a sua deformação.Tendo assim que o encruamento é o endurecimento por deformação plástica.
Também denominado Limite de Resistência, o endurecimento do material causado pela quebra dos grãos que o compõem quando deformados a frio. O material resiste cada vez mais à tração externa, exigindo uma tensão cada vez maior para se deformar. Materiais encruados, que sofreram quebra dos grãos que compõem sua estrutura, tendem a apresentar maior temperatura de transição.
Módulo de tenacidade
Tenacidade é a capacidade do material em absorver energia no intervalo de sua deformação plástica, retira-se uma unidade de volume do material que esta sob uma força de tração linear, que até que chegue à sua linha de ruptura que consequentemente aumenta a força gradativamente, definindo assim o módulo de ruptura. Então se calcula a área da curva que se formou até a sua ruptura, e conclui-se o módulo de tenacidade. As dimensões do corpo de prova, a forma e o tamanho do entalhe usado determinam um dado estado de tensões que não se distribuem de modo uniforme por todo o corpo de prova, no ensaio. Por isso, esse ensaio não fornece um valor quantitativo da tenacidade do metal
Região de escoamento (parâmetro de resistência)
Terminada a fase elástica, tem início a fase plástica, na qual ocorre uma deformação permanente no material, mesmo que se retire a força de tração. No início da fase plástica ocorre um fenômeno chamado escoamento. O escoamento caracteriza-se por uma deformação permanente do material sem que haja aumento de carga, mas com aumento da velocidade de deformação.
Observação dos dados Coletados:
Pdf laboratório.
Ponto de Ruptura Total
Antes de acontecer, a ruptura é precedida por alguns estágios, esses estágios são na verdade a reacomodação das moléculas do material a ser ensaiado. Ao passo em que a tensão mecânica aumenta o comprimento da amostra varia e as moléculas se reajustam, pois as forças de ligação moleculares ainda são mais fortes que a tração aplicada, no momento que a quantidade de material, e consequentemente a quantidade de ligações moleculares, for insuficiente para suportar essa tração daí, ocorrera o rompimento. A figura abaixo mostra as etapas que precedem a ruptura e a ruptura propriamente dita.
1 2 3 4 5
Demonstração de Ruptura Total
Onde:
formação de região aparentemente estrangulada.
formação de cavidade internas.
formação de trincos ou fissuras que podem até ser externas.
um trinco é formado no material.
ruptura.
Conclusão
Com a ampliação do gráfico obtido com o ensaio de tração realizado em laboratório, que nos permite observar com mais facilidade cada área característica que o material apresentou, podemos notar quatro áreas com comportamentos distintos. O primeiro comportamento do material observado foi o elástico, que apresentou uma curva de limite linear elástico bem definido. Em seguida, observamos a área de comportamento plástico/escoamento, conhecido também como pescoçamento, A área de comportamento plástico, é onde o material passa a se deformar, nesta etapa se observa a redução rápida do diâmetro do corpo de prova. E por último, observamos o momento de sua ruptura total, se o ângulo no momento da fratura apresentar 45º, com esperado dos materiais dúcteis, pode-se considerar a fratura como dúctil. Com a analise dos gráficos também podemos identificar que os matérias em teste se tratava de um aço SAE 1020 e respectivamente de um aço SAE 1060.
O ensaio de tração apresentou a curva esperada, seguida da fratura, como se tratava de um aço de baixo carbono sem tratamento de endurecimento, no caso o material utilizado era um aço comum 1020 e 1060 Para um resultado mais preciso, seria necessário realizar o ensaio por mais algumas vezes, para assim poder traçar uma média e calcular também o erro previsto.
Bibliografia
VAN VLACK, L. H., “Princípio de Ciência dos Materiais”,editora Blucher, 1ªedição, 1970.
ROSE, TANARA P.R., Ensaio de tração. 2008. 10 f. Instituto de Engenharia Mecânica, Universidade Federal de Itajubá – UNIFEI, Itajubá – MG, 2008.
SIQUEIRA, F. M. A. Et al. Relatório de ensaio de tração. 2006. 15 f. Escola Politécnica, universidade de São Paulo, São Paulo – SP, 2006.
Wikipédia. Ensaio de tração. Disponível em: . Acesso em: 05 abr. 2011.
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