Relatorio Ensaio Tracao FINAL

Prévia do material em texto

Etec “Profª Anna de Oliveira Ferraz”
CURSO TÉCNICO EM MECATRÔNICA
RELATÓRIO DO ENSAIO DE TRAÇÃO
CORPO DE PROVA Nº 4
Professor: Donizete
 Alunos: Bruno Gertrudes da Silva
	 Carmino Eduardo Vellutto
 Denis Ricardo Reseghini de Castro
OUTUBRO/2018
ARARAQUARA-SP
OBJETIVO
Determinação das propriedades mecânicas de um metal utilizando tabela de “força x comprimento de deformação” informada em sala de aula. Também determinar através do gráfico de “tensão x deformação” o modulo de elasticidade, limite de escoamento (0,2%), limite de resistência, limite de ruptura e dutilidade (ductilidade) em termos de variação e comprimento de área. 
INTRODUÇÃO
Em um ensaio de tração, um corpo de prova é submetido a um esforço que tende a alongá-lo ou esticá-lo até à ruptura. Geralmente, o ensaio é realizado num corpo de prova de formas e dimensões padronizadas, para que os resultados obtidos possam ser comparados ou, se necessário, reproduzidos. Este é fixado numa máquina de ensaios que aplica esforços crescentes na sua direção axial, sendo medidas as deformações correspondentes. Os esforços ou cargas são mensurados na própria máquina, e, normalmente, o ensaio ocorre até a ruptura do material.
Com esse tipo de ensaio, pode-se afirmar que praticamente as deformações promovidas no material são uniformemente distribuídas em todo o seu corpo, pelo menos até ser atingida uma carga máxima próxima do final do ensaio e, como é possível fazer com que a carga cresça numa velocidade razoavelmente lenta durante todo o teste, o ensaio de tração permite medir satisfatoriamente a resistência do material. A uniformidade da deformação permite ainda obter medições para a variação dessa deformação em função da tensão aplicada. Essa variação, extremamente útil para o engenheiro, é determinada pelo traçado da curva tensão-deformação a qual pode ser obtida diretamente pela máquina ou por pontos. A uniformidade termina no momento em que é atingida a carga máxima suportada pelo material, quando começa a aparecer o fenômeno da estricção ou da diminuição da secção do provete, no caso de matérias com certa ductilidade. A ruptura sempre se dá na região mais estreita do material, a menos que um defeito interno no material, fora dessa região, promova a ruptura do mesmo, o que raramente acontece.
A precisão de um ensaio de tração depende, evidentemente, da precisão dos aparelhos de medida que se dispõe. Com pequenas deformações, pode-se conseguir uma precisão maior na avaliação da tensão ao invés de detectar grandes variações de deformação, causando maior imprecisão da avaliação da tensão. Mesmo no início do ensaio, se esse não for bem conduzido, grandes erros podem ser cometidos, como por exemplo, se o provete não estiver bem alinhado, os esforços assimétricos que aparecerão levarão a falsas leituras das deformações para uma mesma carga aplicada. Deve-se, portanto, centrar bem o corpo-de-prova na máquina para que a carga seja efetivamente aplicada na direção do seu eixo longitudinal.
Em um ensaio de tração, obtém-se o gráfico tensão-deformação, na qual é possível analisar o comportamento do material ao longo do ensaio. Do início do ensaio, até a ruptura, os materiais geralmente passam pelas deformações elásticas e plásticas.
Deformação Elástica
Para a maioria dos metais que são solicitados em tração e com níveis de tensão relativamente baixos, a tensão e a deformação são proporcionais de acordo com a relação abaixo.
Esta é a conhecida lei de Hooke uniaxial e a constante de proporcionalidade “E” é o módulo de elasticidade, ou módulo de Young.
As deformações elásticas não são permanentes, ou seja, quando a carga é removida, o corpo retorna ao seu formato original. No entanto, a curva tensão-deformação não é sempre linear, como por exemplo, no ferro fundido cinzento, concreto e polímeros.
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 imediatamente retorna para o valor zero.
Deformação Plástica
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.
Para metais que possuem transição gradual do regime elástico para o plástico, as deformações plásticas se iniciam no ponto na qual a curva tensão-deformação deixa de ser linear, sendo este ponto chamado de limite de proporcionalidade (ou tensão limite-elasticidade). No entanto, é difícil determinar este ponto precisamente. Como consequência, criou-se uma convenção na qual é construída uma linha reta paralela à porção elástica, passando pela deformação de 0,2% da deformação total. A tensão correspondente à intersecção desta linha com a curva tensão-deformação é o limite de escoamento (ou tensão de cedência).
A magnitude do limite de escoamento é a medida da resistência de um material à deformação plástica e pode variar muito, como por exemplo, entre 35 MPa para uma liga de alumínio de baixa resistência até 1400 MPa para um aço de alta resistência.
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 (ou tensão de ruptura), 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 subsequente está confinada e, é nesta região que ocorrerá ruptura. A tensão corresponde a fratura é chamada de limite de ruptura.
O ensaio de tração permite que as deformações no material durante o ensaio sejam uniformemente distribuídas no corpo de prova até ser atingida uma carga próxima ao final do ensaio, quando aparece o fenômeno da estricção ou redução da seção transversal do corpo de prova. Em adição a isso, a velocidade lenta de aumento da carga durante todo o teste permite medir satisfatoriamente a resistência a tração do material.
A deformação (uniforme) e a variação desta com a força aplicada é uma informação útil fornecida pela máquina de ensaio. Esta informação é fornecida na forma de gráfico e mostra a relação entre a força aplicada e as deformações ocorridas durante o ensaio e onde é possível analisar o comportamento do material.
Mas o que nos interessa para a determinação das propriedades do material ensaiado é a relação entre tensão e deformação. No ensaio de tração, o registro da curva tensão/ deformação é feito através de medições simultâneas da força F aplicada e da variação do comprimento sofrido pelo corpo de prova durante a realização do ensaio.
A tensão σ, que é expressa em mega pascal (Mpa), Newton por milímetro quadrado (N/mm2) ou em quilograma-força por milímetro quadrado (Kgf/mm2), é calculada dividindo a força F ou carga aplicada, pela área da seção inicial da parte útil do corpo de prova, S0.
Deformação ou alongamento é a variação de comprimento entre dois pontos do corpo de prova. A deformação, normalmente expressa em porcentagem, é determinada dividindo a variação de comprimento inicial e final medido entre dois pontos “delta” L (Δl), pelo próprio comprimento inicial Lo.
Dividindo o valor F por So, e o valor do alongamento “delta” l por Lo que é o comprimento inicial da parte útil, tem-se o gráfico tensão/deformação que apresenta duas regiões: uma é a região elástica e a outra é a plástica.
METODOLOGIA
Para este ensaio foram confeccionados 4 corpos de prova normalizados de acordo com as seguintes especificações. 
O primeiro procedimento consiste em identificaro material do corpo de prova. Corpos de prova podem ser obtidos a partir da matéria-prima ou de partes específicas do produto acabado.
Depois, deve-se medir o diâmetro do corpo de prova no comprimento da parte útil, utilizando um micrômetro.
Por fim, deve-se riscar o corpo de prova, isto é, traçar as divisões no comprimento útil, as marcações devem ser feitas de 5 em 5 milímetros.
Assim preparado, o corpo de prova estará pronto para ser fixado à máquina de ensaio.
Fixa-se o corpo de prova na máquina por suas extremidades, numa posição que permite ao equipamento aplicar-lhe uma força axial para fora, de modo a aumentar seu comprimento. Conforme visto na imagem a seguir.
RESULTADOS
O ensaio foi realizado com 4 corpos de provas confeccionados em Aço ABNT 1020 com as seguintes medidas iniciais de acordo com a tabela abaixo:
	CORPO
	COMPRIMENTO (mm)
	DIÂMETRO (mm)
	1
	96
	8
	2
	95
	9,4
	3
	91,1
	10
	4
	99,35
	9,5
De acordo com a literatura técnica as propriedades mecânicas do Aço ABNT 1020 são as seguintes:
Limite de Escoamento = 350Mpa
Resistência a Tração = 420Mpa
Módulo Elasticidade = 205Mpa
Após o ensaio ser realizado em cada um dos corpos de prova obteve-se a seguinte tabela:
	CORPO
	COMPRIMENTO INICIAL - L0 (mm)
	COMPRIMENTO FINAL – L
(mm)
	DIÂMETRO
INICIAL - D0
(mm)
	DIÂMETRO FINAL – D (mm)
	FORÇA MÁXIMA (N)
	1
	96
	130
	8
	6,9
	27.394
	2
	95
	100
	9,4
	6,4
	30.060
	3
	91,1
	98,9
	10
	7,6
	55.277
	4
	99,35
	117
	9,5
	6,1
	32.570
CONCLUSÃO
Observando a fratura do material ensaiado em formato de taça podemos observar que trata-se de um material dúctil.
O ensaio foi bastante útil para verificação como retirar de um corpo de prova todas as propriedades necessárias à engenharia de determinado material.
Abaixo seguem os dados calculados e valores de propriedades mecânicas pesquisadas em diversos sites da internet.
	Propriedades Mecânicas
	Valor Experimental
	Aço ABNT 1020
	Módulo de Elasticidade
	213,676 GPa
	275 GPa
	Limite de Escoamento
	321,60 MPa
	350 MPa
	Limite de Resistência
	511,90 MPa
	420 MPa
	Limite de Ruptura
	511,90
	420 MPa
	Alongamento (mm)
	17
	
	Estricção %
	55
	
Com base nos dados encontrados e mencionados na tabela acima, pode-se concluir que o material adquirido se encontra dentro dos padrões exigidos pelas normas técnica e órgãos regulamentadores.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
1 – VAN VLACK, Laurence H. – Princípios de Ciência dos Materiais – Ed. Edgard Bluchrp, São Paulo, 2007
2 – Notas do Alune
3 – Telecurso 2000 – Fundação Roberto Marinho, Rio de Janeiro