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* * Ensaio Tração Aplicação de Tensão (T= P/A) A=p.r2 P P Te = tensão de escoamento Tm=tensão máxima ou limite de resistência Tr = tensão de ruptura Dl = alongamento lo P * * e = Dl/lo =(l-lo)/lo T = E . e eelástica = T /E s > se deformação plástica E = módulo elástico Tração * * Tração No ensaio de tração normal ou de engenharia a carga é sempre dividida pela área inicial T = F/Ao No ensaio de tração real é sempre considerado a área instantânea: s = F/Ai * * e = Dl/lo Tração * * Relação entre tensão verdadeira (s) e convencional (T) e deformação verdadeira (e) e convencional (e) e = ln(1 + e) s = T . (1 + e) Tentem demonstrar essas relações Tensão e deformação * * Resumindo Para valores pequenos de deformação, os valores de e e praticamente coincidem; * * Exercício: Uma barra de comprimento lo = 50 mm foi deformada em dois estágios. No primeiro seu comprimento após deformação é de 60 mm e no segundo seu comprimento final é 80 mm. Pergunta-se. a) Qual o valor da deformação convencional total? b) Qual o valor da deformação real total? c) Os resultados em (a) e (b) são comparáveis, por que? d) Qual o valor da deformação convencional em cada estágio? e) Qual o valor da deformação real em cada estágio? f) Compare a soma dos valores individuais com o valor total para a deformação convencional e real. O que você concluiu? lo = 50 mm lf2 = 80 mm lf1 = 60 mm * * Exercício 2 Dada a tabela seguinte, determinar: A curva carga vesus alongamento A curva tensão versus deformação nominal A curva tensão versus deformação real? l0 = 50mm d0 = 14mm * * Exercício * * Exercício * * Exercício * * Exercício * * Exercício * * lo Aplicação de Tensão (s=P/A) A=p.r2 P P T Dl=lo-l l Te Tr Def. elástica: abaixo de Te. Def. plástica: acima de Te. A conformação é realizada somente sob deformação plástica Compressão * * METALURGIA DA CONFORMAÇÃO MECÂNICA Coeficiente de Encruamento Matematicamente falando, o coeficiente de encruamento é o coeficiente de expressões que dão a lei de variação da tensão real com a deformação real de um corpo metálico durante a deformação plástica do mesmo por um processo qualquer. Para um corpo com estrutura cúbica e no estado recozido sabe-se que é válida a expressão: =kn - tensão real K – constante característica para cada material - deformação real n – coeficiente de encruamento * * METALURGIA DA CONFORMAÇÃO MECÂNICA Coeficiente de Encruamento Logaritmando a expressão, tem-se: =kn ln=lnk+n.ln Com os dados de um ensaio de tração, determina-se k e n. * * METALURGIA DA CONFORMAÇÃO MECÂNICA Logaritmando a expressão, tem-se: =kn ln=lnk+n.ln Com os dados de um ensaio de tração, determina-se k e n. * * METALURGIA DA CONFORMAÇÃO MECÂNICA Exercício 1 Calcular o coeficiente de encruamento ocorrido no ensaio de tração, cujos dados estão ao lado. * * COEFICIENTE DE ENCRUAMENTO =kn e = ln(1 + e) s = T . (1 +e) = K ln(1+e) n s = T . (1 + e) * * METALURGIA DA CONFORMAÇÃO MECÂNICA Por outro método, determina-se que : n=uts * * METALURGIA DA CONFORMAÇÃO MECÂNICA = F / A F = s×A dF = dA . Ad (1.31) Na estricção dF = 0 (a carga se estabiliza), ocorre a tensão máxima de engenharia T=TUTS, dA = - Ad (dA / A) = (d / ) (1.32) Porém, sabe-se pelas definições de deformação real e convencional: = ln (l/l0) d = 1/l . dl = dl/l (1.33) e = dl/l0 = (l- l0) / l0 = (l/l0) – 1 de = dl/l0 (1.34) Por outro método, determina-se que : n=uts * * METALURGIA DA CONFORMAÇÃO MECÂNICA Admitindo-se constância de volume, V=cte l.A = l0. A0 = cte A.dl + ldA = 0 A.dl = -l.dA (dl/l) = -(dA/A) (1.35) Substituindo (1.33) em (1.35) e levando o resultado em (1.32), obtêm-se: (d / ) = d ou d /d = (1.35) Derivando-se a equação de Hollomon ( = K n) em relação à deformação real (): d /d = K.n. n-1 = n (K n )/ d /d = n. / (1.36) Substituindo-se a equação (1.35) na equação (1.36), obtêm-se, finalmente: = n / ou n = uts * * METALURGIA DA CONFORMAÇÃO MECÂNICA Alguns valores de n e K Material Qualidade n K * * METALURGIA DA CONFORMAÇÃO MECÂNICA * * METALURGIA DA CONFORMAÇÃO MECÂNICA Os dados abaixo foram obtidos em um ensaio de tração fictício de um corpo de prova com 15mm de diâmetro e de 50cm de comprimento útil. Após a fratura o diâmetro do corpo de prova foi de 12,45mm. Determine a tensão média de escoamento para esse material. * * METALURGIA DA CONFORMAÇÃO MECÂNICA 2) Determinar a tensão média para esse material Após o mesmo ser processado com uma redução de 40%. * * METALURGIA DA CONFORMAÇÃO Coeficiente de Anisotropia Normal (Coeficiente de Lankford – R) e Planar (R) Há diferentes formas de se avaliar a capacidade de embutimento, sendo a mais usual e fácil via coeficiente de anisotropia normal médio, R. O valor do coeficiente de Lankford (R) é a relação entre a deformação na largura e na espessura de um corpo de prova de tração que sofre um alongamento prefixado. De uma forma mais precisa, R é a razão das deformações verdadeiras (logaritmicas) na direção da largura e da espessura da seção transversal de um corpo de prova submetido ao ensaio de tração convencional, porém, suspendendo-se o ensaio para um alongamento no sentido longitudinal entre 10 e 20%, normalmente 15%. * * Este parâmetro indica a habilidade de uma certa chapa metálica resistir ao afinamento, quando submetida a forças de tração e/ou compressão, no plano. Anisotropia normal R Maior R, melhor embutimento * * METALURGIA DO PROCESSO DETERMINAÇÃO DA ANISOTROPIA EM CHAPAS METÁLICAS Extração de corpos-de-prova para ensaios de tração a partir de diversas direções no plano da chapa Medição das deformações na largura (ew) e na espessura (et) dos corpos-de prova Realização dos ensaios de tração, mantendo a deformação do comprimento constante (alongamento) t0 - espessura inicial do corpo de prova t - espessura final de ensaio w0 - largura inicial do corpo de prova w - largura final de ensaio * * METALURGIA DO PROCESSO COEFICIENTES DE ANISOTROPIA Coeficiente de anisotropia normal (R) * * METALURGIA DO PROCESSO Sendo t a espessura, w a largura e l o comprimento, tem-se: * * METALURGIA DO PROCESSO Ensaio para cálculo da anisotropia * * METALURGIA DA CONFORMAÇÃO MECÂNICA ANISOTROPIA Material isotrópico: Material anisotrópico: Situação ideal para estampagem profunda: * * METALURGIA DA CONFORMAÇÃO MECÂNICA Exercício 2 Uma amostra de dois aços (1 e 2) foi retirada para determinação da sua anisotropia. As amostras (3 cps) foram retirados a 0, 45 e 90º da direção de laminação. As medidas iniciais do cp são: w=10mm, t=0,8mm e l=50mm. Após alongamento uniforme de 15%, as medidas tomadas foram: Amostra 1- 0º: t=0,71mm; 45º: t=0,75mm; 90º: t=0,74mm Amostra 2- 0º: t=0,70mm; 45º: t=0,72mm; 90º: t=0,76mm Com esses dados, determine a anisotropia dos materiais e compare os valores para as duas amostras. * * METALURGIA DA CONFORMAÇÃO MECÂNICA Exercício 2 Amostra 1 Amostra 2 * * METALURGIA DA CONFORMAÇÃO MECÂNICA ANISOTROPIA Material isotrópico: * * METALURGIA DA CONFORMAÇÃO MECÂNICA INFLUÊNCIA DA TEMPERATURA A resistência mecânica dos metais normalmente cai quando a temperatura homóloga, Th, aumenta. Th é definida como T/Tf onde T e Tf são a temperatura de trabalho e a temperatura de fusão, em K, respectivamente. Processamento a Th mais elevadas tende a oxidar o material e fragilizá-lo. Processamento a Th mais baixas tende a encruar o material. A Th acima de 0,6 ocorre encruamento e amaciamento simultaneamente e Y cai com a temperatura. * * METALURGIA DA CONFORMAÇÃO MECÂNICA VELOCIDADE OU TAXA DE DEFORMAÇÃO A taxa de deformação indica o quanto o material está se deformando em determinado intervalo de tempo. Normalmente, é expresso por: Onde, ɛ e t são, respectivamente a deformação e o tempo. A taxa de deformação influi muito escoamento do material durante a deformação. Quando se deforma um metal, a maior parte da energia cedida a este metal é transformada em calor. Quanto maior for a velocidade de deformação, menor será a dissipação desse calor e, consequentemente, maior será a temperatura desse produto fabricado. * * METALURGIA DA CONFORMAÇÃO MECÂNICA VELOCIDADE OU TAXA DE DEFORMAÇÃO * * METALURGIA DA CONFORMAÇÃO MECÂNICA VELOCIDADE OU TAXA DE DEFORMAÇÃO Entretanto, apesar do possível aquecimento, o endurecimento do metal à medida que a taxa de deformação aumenta é significativo. Aliás, ele pode determinar se o processo ocorre a quente ou a frio. * * METALURGIA DA CONFORMAÇÃO MECÂNICA VELOCIDADE OU TAXA DE DEFORMAÇÃO Valores de a * * METALURGIA DA CONFORMAÇÃO MECÂNICA VELOCIDADE OU TAXA DE DEFORMAÇÃO Valores de Y0 * * METALURGIA DA CONFORMAÇÃO MECÂNICA VELOCIDADE OU TAXA DE DEFORMAÇÃO Valores de a * * METALURGIA DA CONFORMAÇÃO MECÂNICA VELOCIDADE OU TAXA DE DEFORMAÇÃO Valores de Y0 * * METALURGIA DA CONFORMAÇÃO MECÂNICA VELOCIDADE OU TAXA DE DEFORMAÇÃO Exercício Deformo cobre até 40% de redução, por compressão. Executo estas operações a 0,01/s e 10/s. Calcular o acréscimo percentual de sua resistência devido ao aumento da taxa de deformação, às temperaturas de 18º e 900ºC. Comparar estes acréscimos às duas temperaturas em pauta. * * * *
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