Lista de Exercícios 01

Prévia do material em texto

Lista de Exercícios I 
Materiais para Engenharia Mecânica 
 
Aluno(a): Nº.: 
Prof. Lucas D. R. Ferreira. Turma: 
Equações: 
Deformação: 𝜖 =
𝑙𝑓 − 𝑙0
𝑙0
=
∆𝑙
𝑙0
 
Tensão: 𝜎 =
𝐹
𝐴0
 
Tensão Elástica: 𝜎 = 𝐸 ∙ 𝜖 
Correlação entre Resistência 
a Tensão e Dureza: 
𝜎𝑡 = 𝐾 ∙ 𝐻𝐵 
Regra da Alavanca: 𝑊𝑝 =
𝑇
𝑇+𝑈
 𝑊𝛼′ =
𝑈
𝑈+𝑇
 
Dureza Brinell: 
𝐻𝐵 = 
2𝑄
𝜋 ∙ 𝐷 ∙ (𝐷 − √𝐷2 − 𝐷𝑖
2)
 
 
Propriedades dos Materiais e Ensaios Mecânicos 
1. Uma empresa de manufatura realiza um ensaio de tração em uma barra de alumínio a fim de 
determinar suas propriedades mecânicas, o corpo de prova utilizado tem comprimento de 
5 cm e diâmetro de 1;263 cm. Os resultados obtidos pelo equipamento indicam a carga 
aplicada e a variação dimensional do corpo de prova, e são estão tabulados a seguir: 
Força (N) Variação Dimensional – Δl (cm) 
0 0,000 
4 450 0,0025 
13 350 0,0075 
22 240 0,0125 
31 150 0,0175 
33 360 0,075 
35 140 0,2 
35 580 0,3 
35 360 0,4 
33 800 (fratura) 0,5125 
Determine a curva tensão x deformação da amostra, utilizando os dados calcule o módulo de 
elasticidade deste material, indique também a tensão de escoamento, o limite de resistência 
à tração do material, e a tensão máxima de ruptura. 
 
Lista de Exercícios I 
Materiais para Engenharia Mecânica 
 
2. Utilizando o material ensaiado no exercício 1, a empresa pretende fabricar um tirante de 
suporte estrutural de formato cilíndrico, esta peça deve suportar uma carga sob tração de 20 
toneladas. O comprimento do tirante deve ser de 3,75 m. O fator de segurança adotado no 
projeto exige que a tensão aplicada na peça não exceda 3/5 da tensão de escoamento do 
material em operação normal. E ainda, por questões estruturais, a máxima variação 
dimensional do tirante deve ser de 6.25 mm em operação normal. Determine o diâmetro da 
peça que satisfaça as condições de operação. Determine também a máxima carga suportada 
pela peça sem que ocorra deformação plástica, e qual a variação dimensional nesta situação. 
3. Um ensaio de dureza Brinell foi realizado em uma peça de aço-carbono a fim de estimar a sua 
resistência à tração, uma carga de 500 kg foi aplicada em um penetrador de 10 mm, obtendo 
uma endentação com diâmetro de 1.62 mm. Calcule a dureza e estime a resistência à tração 
da peça. 
4. O fornecedor do material ensaiado no exercício 3 afirma que a dureza do material deve ser de 
450 HB, verifique qual o diâmetro deveria medir a endentação para que este fosse o valor da 
dureza sob as mesmas condições de ensaio. Analise quanto deveria ser o erro percentual da 
medida para que a dureza fornecida pelo fabricante fosse plausível. É possível afirmar que o 
houve um erro por parte do fornecedor do material? 
Aços e Ferros Fundidos 
5. Assuma que você é o responsável por escrever um catálogo técnico sobre ligas metálicas 
voltado a investidores do mercado financeiro e ao público geral, liste quais as características 
positivas destas ligas que você gostaria de informar ao público. Pense ainda em quais as 
características negativas poderiam ser apontadas por um eventual competidor, se possível 
aponte também como mitigar estes pontos negativos. 
6. Calcule as quantidades de Ferrita e Cementita nos aços AISI 1020, AISI 1045 e AISI 1095. 
Examine como estas quantidades irão afetar as propriedades mecânicas destes materiais. 
7. Descreva as fases formadas através da têmpera em resfriamento constante de uma liga 
eutetóide de aço, com taxas de resfriamento de 5°C/s, 18°C/s, 45°C/s e 190°C/s. Detalhe 
como estas taxas de resfriamento irão afetar a estrutura da liga. Observe também como as 
taxas de resfriamento lentas, intermediárias e rápidas podem ser obtidas na prática. 
8. Faça uma análise comparativa entre o ferro fundido cinzento, branco e maleável. Destaque as 
diferenças de composição, o processo de identificação das ligas, suas qualidades e limitações, 
e ainda as aplicações em cada um destes materiais pode ser utilizado. 
 
Lista de Exercícios I 
Materiais para Engenharia Mecânica 
 
9. Descreva o tratamento térmico necessário para a produção da Martensita revenida a partir de 
um aço AISI 1080. Explique como a evolução do processo de tratamento térmico pode ser 
avaliada a partir da dureza Brinell da peça. Se possível use um diagrama para descrever este 
processo. 
Aços Inox 
10. O processo de reciclagem do Aço Inoxidável exige a separação dos materiais entre as ligas 
com alto teor de Níquel e aquelas com baixo teor de Níquel, examine como pode ser realizada 
esta separação. 
11. Você é encarregado de projetar um forno para tratamento térmico de peças metálicas, sabe-
se que a temperatura do forno pode atingir temperaturas de até 1200°C. Determine qual 
material deve ser utilizado na confecção do forno. Observe que apesar de haver uma camada 
de isolamento cerâmico no interior do forno, este material não deve ser exposto às condições 
do ambiente. Se possível exemplifique quais ligas são aplicáveis. 
12. Quando os Aços Inox Austeníticos são soldados pode ocorrer o surgimento de uma fase 
magnética ao longo da solda. Explique como este processo pode ser formado. Examine ainda 
quais as possíveis consequências da ocorrência desta fase, e o tratamento que deverá ser 
adotado na peça soldada.