Relatório de Ensaio de Tração EM 405 Relatório do ensaio de tração EME405

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19/05/2016 Relatório de Ensaio de Tração EM 405 ­ Relatório do ensaio de tração ­ EME405
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Universidade Federal de Itajubá IEM ­ Instituto de Engenharia Mecânica EME 405 – Resistência dos Materiais I LEN –
Laboratório de Ensaios Destrutivos e Não Destrutivos
Ensaio de tração Laboratório de Ensaios Destrutivos e Não­Destrutivos
Raphael Marinho Lomonaco Neto – 15883 Engenharia Mecânica
1. Introdução
Diante da necessidade do homem de buscar explicações para muitas das questões técnicas que este enfrentava ao
logo do seu crescimento, foram criadas máquinas e operações de testes, dentre eles o teste de tração.
Neste relatório, serão apresentados discussões e resultados apresentados em um teste de tração realizado com
objetivos acadêmicos. Juntamente da apresentação, estão afixadas imagens que visam ilustrar muitos dos
comentários e resultados discutidos.
2. Objetivo
O ensaio de tração tem como objetivo o estudo da resistência de um determinado material e a análise do seu
comportamento quando submetido à tração. Esse estudo complementa a análise exigida em grande parte das
empresas metalmetalúrgicas, assim como a qualificação de um material perante a exigência de empresas e projetos.
3. Desenvolvimento Teórico
O teste de tração como ensaio mecânico, pode ser considerado como um dos melhores ensaios visando a relação
custo­benefício uma vez que o seu custo efetivo, tomadas as devidas condições e exigências, pode ser muito menor
que outros ensaios de mesmo cunho. Um laboratório dotado de uma máquina de ensaio de tração, pode cobrar valores
muito aceitáveis frente as exigências financeiras do setor, quando o ensaio se resumir a algumas considerações
essenciais, de baixa complexidade. O cliente que exigir maiores informações e, portanto, maior dedicação, deverá
arcar com o ônus da sua exigência, sabendo que os dados e resultados finais ainda serão financeiramente mais
atrativos que outros testes similares.
O ensaio de tração consiste basicamente em tracionar um corpo de prova denominado como CP, a uma velocidade
constante, até a ruptura. Existem diversos tipos de corpos de prova utilizados na prática, porém todos atendem aos
requisitos estabelecidos pela ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas e as suas NB – Normas Brasileiras.
Durante o ensaio, é possível realizar diversas medições que caracterizam o material ensaiado. Os parâmetros
utilizados e resultados obtidos podem ser encontrados com maior detalhamento no Anexo I deste documento.
Nesta seção, serão ainda apresentados alguns dos parâmetros utilizados e sua descrição teórica, de modo a objetivar
o enfoque prático deste ensaio.
Parâmetros elásticos e de escoamento
De modo geral, são parâmetros inconclusivos para medições e conclusões na região plástica do material ensaiado.
Porém, são de suma importância nos cálculos de tensões e dimensionamento de cargas. Nesta ciência, são
Relatório tração EME 405
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Relatório do ensaio de tração ­ EME405
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Relatório de Ensaio de Tração EM 405
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19/05/2016 Relatório de Ensaio de Tração EM 405 ­ Relatório do ensaio de tração ­ EME405
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encontrados sob a forma de valores de engenharia e valores reais. Contudo, neste caso, os valores de engenharia e os
valores reais são numericamente muito próximos, pois os valores de deformação encontrados são da ordem de 0,2%
Módulo de elasticidade (E):
Também conhecido como Módulo de Young devido ao físico e médico Thomas
Young (1773­1829). Parâmetro que indica a rigidez do material e é inversamente proporcional à temperatura. Pouco
dependente de pequenas variações na composição química de elementos cristalinos, como, por exemplo, na
composição de aços e ligas. Segundo a expressão simplificada da lei de Hooke, o módulo de elasticidade pode ser
expresso como:
onde é a tensão na qual se obtém a deformação real. Esta deformação pode ser medida por meio de extensômeros
para evitar que a deformação do sistema de testes altere os valores do módulo de elasticidade medidos, garantindo
precisão e segurança durante o ensaio.
Módulo de Elasticidade Transversal (G):
Corresponde à rigidez do material quando submetido a um carregamento de cisalhamento, expresso como:
Onde e é as tensão e a respectiva deformação cisalhante sofrida pelo corpo de prova. Se um material sofre um esforço
de cisalhamento puro, na região elástica, o ângulo de distorção e a tensão τ são proporcionais.
Coeficiente de Poisson (ν):
Representado pela letra grega ν (ni), o coeficiente de Poisson é a razão entre a deformação específica lateral e
longitudinal sendo, para a maior parte dos materiais, em torno de 0,3.
Sendo ε2 a deformação específica lateral e ε1 a deformação específica longitudinal. De modo geral e explicativo
temos:
Limite de escoamento
Principal parâmetro quando no projeto estrutural de uma peça, o limite de escoamento, também conhecido como tensão
de escoamento é um dos dados principais obtidos no ensaio de tração.
O limite de escoamento define em um projeto fatores de suam importância para os bons resultados e a segurança do
dispositivo ou máquina.
Os materiais podem ser divididos em dois grandes grupos segundo suas características intrínsecas à tensão de
escoamento: os materiais dúcteis e os materiais frágeis.
Os materiais dúcteis são aqueles que na curva Tensão x Deformação, apresentam patamar de escoamento, que dá
início à fase plástica do material. Quando estes materiais sofrem tensão superior à tensão de escoamento, sofrem
deformação plástica, gerando deformação residual. Melhores conclusões podem ser geradas pela observação do
gráfico abaixo:
Diagrama tensão­deformação para uma liga típica de alumínio – de modo geral, aproximação para materiais dúcteis
1. Tensão máxima de tração 2. Limite de escoamento 3. Tensão limite de proporcionalidade 4. Ruptura 5. Deformação
residual (tipicamente 0,002).
O outro grupo é o de materiais frágeis. Estes materiais não apresentam patamar de escoamento, de modo que no
ensaio de tração ,a sua fratura, ou ruptura, ocorre instantes após a tensão máxima de tração. Não há escoamento puro
e, conseqüentemente, não há escoamento residual. O gráfico abaixo pode exemplificar a teoria:
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1. Tensão máxima de tração 2. Ruptura.
Alguns materiais dúcteis ainda se expressam sob dois modos diferentes ­ materiais que apresentam ponto descontínuo
na curva Tensão ­ Deformação e materiais que apresentam escoamento contínuo (mudam do comportamento elástico
para o plástico continuamente).
No segundo caso, quando é mais difícil determinar o limite exato de escoamento, as normas de execução dos ensaios
sugerem defini­lo como sendo a tensão para gerar uma deformação entre e=0,2% e e=0,5%. Em ambos os casos, a
deformação elástica do CP é praticamente desprezível e a área real do material é aproximadamente igual à sua área
inicial ( » ), o que leva à definição de limite de escoamento como sendo igual ao expresso como abaixo:
onde Fys é a força exercida pelo sistema de testes sobre o CP de área inicial . 4. Desenvolvimento Experimental
Para a realização deste ensaio mecânico de teste de tração foram utilizados os seguintes materiais:
• Máquina universal de ensaios EMIC, com capacidade 30KN de força, com certificado de aferição recente
• Computador responsável pelo monitoramento dos dados coletados pela máquina universal
• Corpo de prova: aço de baixo teor de carbono, usinado, não polido
Para a realização deste experimento o corpo de prova utilizado sofreu processo de usinagem, porém não sofreu
polimento. Ambos os processos mecânicos são recomendados como parte integrante da norma de modo a eliminar as
imperfeições superficiais da peça. Tais ações corretivas são de grande importância para a veracidade e qualidade dos
resultados.
Exemplo de corpo de prova como o utilizado nesta descrição de ensaio.
A máquina universal EMIC foi configurada de modo a tracionar o material a uma velocidade constante de 10 m por min.
Com a preparação concluída, o corpo de prova foi preso às garras da máquina universal em ambos os lados. Como
resultado da aplicação de força inicial da máquina no material, foi desprezada uma curva inicial no gráfico resultante do
ensaio.
Conforme a aplicação de tensão, o material do corpo de prova entra na sua região de deformação elástica. Durante o
período que segue, nota­se aumento da temperatura na região próxima ao local que sofre estricção. Passada a região
de escoamento, facilmente identificada no gráfico pelo patamar quase retilíneo, o material entra na sua fase plástica.
Toda e qualquer força aplicada a partir desse ponto vai gerar deformação residual em materiais dúcteis. A estricção do
corpo de prova em sua região central é notável. Logo em seguida, é aplicada a força máxima de tração e em poucos
instantes o material se rompe exatamente na região que sofreu estricção.
Certa análise pode verificar que o material sofreu fratura do tipo taça­cone, resposta de ruptura típica de materiais
dúcteis. Uma análise mais cuidadosa e aproximada identifica que o tipo de fratura é a transgranular, caracterísitica
também observada em materiais dúcteis. Uma prova clara é a impressão fosca percebida no plano de fratura do
material.
Materiais frágeis sofrem fraturas intergranulares, dando aspecto brilhante ao plano de ruptura do corpo de prova. Esses
materiais também têm como características, serem sensíveis à tensões aplicadas ortogonalmente ao eixo uniaxial do
corpo de prova – tensões normais.
O software utilizado pela máquina universal é interessante pois corrige automaticamente a curva obtida pelo método
das retas tangentes, eliminado a fase inicial de força aplicada – conforme descrição acima – além de eliminar trechos
infinitesimais que gerariam erros nos dados devido às imperfeições internas do material, como inclusões, falhas, vazios
intersticiais e bolhas. A seguir alguns dados obtidos pelo teste.
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19/05/2016 Relatório de Ensaio de Tração EM 405 ­ Relatório do ensaio de tração ­ EME405
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Alan Magnus · Trabalha na empresa Téc. Segurança do Trabalho
muito bom seu relatorio....
Curtir · Responder · 6 de abril de 2012 11:55
Jovanio Dos Santos Santos · Macaé
GOSTEI
Curtir · Responder · 9 de julho de 2012 07:51
Carlos Rios · Contagem
Curtir · Responder · 26 de abril de 2013 12:53
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