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UNIVERSIDADE DO VALE DO ITAJAÍ ENGENHARIA DE PRODUÇÃO PROCESSOS DE FABRICAÇÃO – 5º PERÍODO Ensaio de Tração Gabriel de Freitas Gonçalez, Manoel Pinheiro Netto, Nathan Ribeiro Kaizer, Willian Pagliari Wachs Ammann. Resumo Este artigo apresenta uma introdução sobre Ensaio de Tração que é um dos ensaios destrutivos de Ensaios Mecânicos, uma descrição dos equipamentos usados, especificamente informações sobre Tipos e Procedimentos de Ensaio, Vantagens e desvantagens da utilização deste ensaio, e as conclusões que obtemos na realização deste artigo e o que observamos nos Laboratórios de Tecnologia do CTTMar. Palavras-chave: Artigo. Ensaio de Tração. Processo de Fabricação. Ensaios Mecânicos. Destrutivo. 1. Introdução Basicamente é a aplicação de uma força longitudinal em um corpo de prova até a ruptura do mesmo. É um ensaio muito utilizado pelas indústrias, dado a vantagem fornecer dados quantitativos das características mecânicas dos materiais. Este ensaio é feito de forma que todo o corpo de prova sofra a ação da força utilizada pela máquina, até o momento que o corpo se danifica fazendo assim a força variar de acordo com a ruptura ou deformação, neste ensaio é possível fazer com que a força aplicada sobre a peça aumente gradativamente e lentamente fazendo assim que os resultados sejam mais precisos e minuciosos sobre a resistência do material. Com a diminuição da secção do provete ou com o fenômeno da estricção é possível observar que, a força máxima suportada pela peça, foi atingida pela máquina. A precisão desse ensaio varia de acordo com os equipamentos de medições utilizados. As pequenas deformações dão maior precisão e detalhamento sobre o material da peça, já as grandes deformações não dão grande precisão sobre a deformidade. Se este ensaio não for bem conduzido grandes erros podem ocorrer, como uma deformidade falsa, onde a leitura do ensaio será erronia e as conclusões do mesmo poderão causar danos futuramente. O corpo de prova deve estar devidamente centralizado para que a força utilizada pela máquina seja aplicada de forma adequada. 2. Equipamentos 2.1. Máquina de Ensaio Universal A máquina utilizada para este ensaio normalmente é uma máquina de ensaio universal, a mesma recebe este nome pois consegue executar diversos tipos de ensaios. O Corpo de Prova é fixado verticalmente nas extremidades da máquina onde se encontram as agarradeiras, a máquina exerce uma força no sentido contrário ao do Corpo de Prova, com objetivo de alongalo-o. 2.2. Corpo de Prova Seguindo as normas necessárias os Corpos de Provas têm de ser circulares ou retangulares, a região de deformação é central pois a mesma é mais estreita que o restante do corpo reto e uniforme. Essas regiões das extremidades são denominadas cabeças e não são de utilidade para avaliação das propriedades mecânicas do material, a região para este quesito é a região central. A deformidade apresentada no Corpo de Prova é lida e apresentada em um gráfico no computador acoplado a máquina. Medição 12,8 cm 3. Tipos e Procedimentos de Ensaio Ensaio Convencional. Geralmente utilizam-se de corpos de prova com seção reta circular, de diâmetro de 12,8 mm. Durante o ensaio, a deformação fica concentrada na região central, o corpo de prova é preso pelas extremidades nas garras de fixação do dispositivo de teste. O dispositivo é projetado para medir a carga instantânea aplicada e os alongamentos resultantes, enquanto exerce uma tensão constate ao corpo de prova. Ao iniciar o ensaio ao corpo da prova, o objetivo principal é relação entre a tensão e a deformação, para auxiliar nesta análise, o dispositivo gera um gráfico que mostra a relação entre a força aplicada e as deformações ocorridas neste ciclo. Uma vez que a tensão corresponde à força dividida pela área de seção sobre a qual a força é aplicada, chegamos a equação abaixo: Através da mesma, encontramos os valores necessários para montar o gráfico de tensão-deformação, conforme exemplo abaixo: Figura x Curva tensão-deformação convencional Elasticidade. É denominado elasticidade a capacidade de um material retornar a sua forma original após a tensão ser removida. As tensões aplicadas sobre um material, podem gerar dois tipos de deformações, as elásticas e as plásticas. As deformações elásticas são reversíveis, a mesma é consequência da movimentação dos átomos constituintes da rede cristalina do material, uma vez que a posição dos mesmos seja mantida. Módulo de Elasticidade Transversal ( G ) Definido como a rigidez de um material que sofre atuação do esforço de cisalhamento, representado pela equação: Onde: G – Módulo de cisalhamento τ – Tensão de cisalhamento ϒ - Deformação elástica de cisalhamento do corpo de prova Tabela x Valores dos coeficientes elásticos dos metais. Região de comportamento plástico. Ao ultrapassar certo nível de tensão, denominado limite de proporcionalidade, o material começa a sofrer deformações permanentes, neste instante, tem lugar a fase de deformação plástica. O instante que tais deformação passam a ser consideradas significativas é denominado limite de escoamento. Figura x Diagrama Tensão – Deformação Os materiais têm um ponto máximo ao qual consegue suportar a tensão aplicada sobre si, a este posto máximo dá-se o nome de Limite de resistência de tração, se a tensão máxima aplicada, for mantida por um determinado período, o resultado será a fratura do mesmo. Fratura Denomina-se fratura a separação ou fragmentação de um corpo sólido em duas ou mais partes, resultante da ação da tensão sobre o mesmo. Pode ser classificada em três formas: Frágil: a principal característica é a rápida propagação da trinca, sem deformações macroscópicas e poucas microdeformações, além de apresentar aparência granular e brilhante. Figura x Fratura frágil – Aspectos microscópicos Dúctil: A principal característica é o fenômeno de pescoçamento, ocorre uma deformação plástica antes e durante a trinca, sua aparência é transgranular e opaca. Figura x Fratura Dúctil - Aspectos Microscópicos x Macroscópicos Neste capítulo os autores devem explanar sobre as etapas do procedimento (conforme norma) para ser realizado o ensaio, evidenciando se este existe mais de um tipo de execução, como por exemplo, o ensaio de impacto que possui duas classes sendo o de Charpy e o Izod. Apresentar características de corpo de prova conforme normas como geometria, dimensões e etc. 4. Vantagens e Desvantagens O ensaio de tração é seguido de vantagens no método para verificar se o material é adequado para a propriedade que ele virá a servir e qual os limites do material. Este ensaio fornece dados quantitativos e muito precisos das características mecânicas dos materiais ensaiados, as deformações geradas no material são uniformemente distribuídas em todo o corpo praticamente até ser ascendida uma carga máxima aproximada do final do ensaio. Pelo fato deste ensaio ser muito preciso nos resultados, ele é bastante demorado para ser realizado. A tensão nominal no diagrama tensão-deformação não revela o verdadeiro comportamento da tensão em alguns materiais mais dúcteis, devido a um grande estrangulamento ou estricção na área de ruptura. Na hora da realização do ensaio é muito importante observar a aplicação das cargas nos ensaios de tração, pois ele pode ficar desalinhado, causando uma não uniformidade das tensões ao colocar o corpo nas garras. Outro cuidado que deve ser tomadono ensaio é com a velocidade da aplicação da carga, se utilizada uma maior rapidez produz aumento da resistência e diminuição da ductilidade. Outra desvantagem é que o corpo de prova deve ter forma e dimensões indicadas para o ensaio e obedecer às normas especificas da ABNT método MB-4. 5. Conclusões Pudemos observar, nesta pesquisa, a forma de ensaio aplicada para ter como resultado a resistência do material no caso de tração e assim destina-lo ou não para sua função, foi possível ver detalhadamente o passa a passo de ensaio e saber algumas normas essenciais para sua execução. Foi visto que o corpo de prova tem seu tamanho padrão e que deve-se seguir um roteiro para se ter exatidão no ensaio. 6. Referências Bibliográficas DALCIN GABRIELI, B. Ensaios dos Materiais. 2007. p.08-20 (Graduação em Engenharia Industrial Mecânica) – Universidade Regional Integrada do alto Uruguai e das Missões, URI, Santo Ângelo, 2007. COSTA ADALBERTO, V. Ensaios Mecânicos de Materiais Metálicos. 2009. P.14-18 (Graduação em Tecnologia em Manutenção Industrial) – Universidade de Mogi das Cruzes, Mogi das Cruzes, 2009.
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