Relatorio de Ensaio de Tração

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Faculdade de Tecnologia de Mogi Mirim
“Arthur de Azevedo”
Ensaio de Tração
Breno Henrique Maldonato RA: 1630991813034
Éttore Palma Sulato RA: 1630991723010
Fábio Antônio de Moraes RA: 1630991813010
Felipe de Araújo Fernandes RA: 163099183036
Thiago Braz da Silva RA: 1630991813030
Mogi Mirim
Maio – 2018
Resumo
É importante que o Engenheiro conheça propriedades mecânicas fundamentais dos materiais que serão empregados na execução de projetos. Por meio de ensaios mecânicos, é possível determinar propriedades sobre o material a ser empregado em projetos específicos. Um dos ensaios mecânicos mais simples e mais utilizado é o ensaio de tração que permite conhecer como um material reage quando submetido a esforços de tração. Os Ensaios de Tração fornecem dados quantitativos que permitirão cálculos matemáticos para a determinação de parâmetros importantes de modo que o Engenheiro possa decidir quanto à utilização de um material específico para determinado fim. Sendo assim, esse trabalho tem como objetivo promover o estudo integrado de ensaio mecânico de tensão-deformação sob tração com a disciplina de materiais para construção mecânica. Para alcançar o objetivo proposto, foi feita uma revisão bibliográfica e para a realização dos ensaios de tração utilizou-se uma máquina universal de ensaios.
		Abstract
 
It is important that the engineer knows the fundamental mechanical properties of the materials that will be used in the execution of the projects. Through the use of the mechanical tests it is possible to determine the properties of the material that will be used in specific project. One of the simpler and most common mechanical tests is the traction test, which will allow us to know how a material will react under traction effort. The traction tests provides quantitative data that will allow mathematical calculation for determining of important parameters so that the engineer can decide on the utilization of a specific material to a determinate end. Therefore, this project has as objective to promote the integrated study of Mechanical Tension - Deformation Test with the MCM discipline. To achieve the proposed objective, a bibliographic review was done, and for the realization of the traction test, the Universal test Machine was used.
Sumário
INTRODUÇÃO
A mecanização dos sistemas de produção teve início na Europa, no século XVIII, com a Revolução Industrial. Esta nos trouxe algumas inovações tais como o emprego do aço, a utilização de combustíveis derivados do petróleo e a invenção do motor à explosão. O desenvolvimento da indústria vem exigindo a utilização de materiais adequados para a fabricação de determinados componentes, de modo a atender a uma demanda cada vez mais exigente e competitiva.
Ao desenvolver um projeto de engenharia, é de grande importância que o engenheiro tenha conhecimento de propriedades mecânicas fundamentais dos materiais que serão empregados na execução do projeto.
Callister e Rethwisch (2013), ressaltam que um dos ensaios mecânicos de tensão-deformação mais comuns é conduzido sob tração e, por isso, é denominado ensaio de tração o qual é empregado para caracterizar várias propriedades mecânicas dos materiais.
Lopes (2011), destaca que os ensaios mecânicos permitem a determinação de propriedades mecânicas que se referem ao comportamento do material quando submetido à ação de esforços, e que são expressas em função de tensões e/ou deformações.
Segundo Lopes (2011), o ensaio de tração consiste na aplicação gradativa de uma carga de tração uniaxial nas extremidades de um corpo de prova. Ressalta ainda que, o ensaio de tração pode ser utilizado para avaliar diversas propriedades mecânicas dos materiais de grande importância em projetos de máquinas e equipamentos mecânicos; é também bastante utilizado como teste para controle de especificações da matéria prima fornecida. Sua ampla utilização na indústria de componentes mecânicos deve-se à vantagem de fornecer dados quantitativos das características mecânicas dos materiais, como limite de resistência à tração, limite de escoamento, módulo de elasticidade, módulo de resiliência, módulo de tenacidade, ductilidade, coeficiente de encruamento e coeficiente de resistência.
MATERIAIS E MÉTODOS 
O ensaio de tração é considerado um dos mais importantes dos ensaios de resistência dos materiais, pois é de fácil execução e reprodução. Consiste em submeter um corpo de prova de dimensões conhecidas fixado pelas suas extremidades por garras de fixação da própria máquina. Por meio do Ensaio mecânico sob tração é obtido um diagrama de tensão-deformação, muito útil para complementar a análise matemática envolvida no processo. Segundo Hibbeler (2010), esse diagrama é bastante importante na Engenharia porque proporciona os meios para se obterem dados sobre resistência à tração de um material. A (Figura 1), mostra o comportamento do diagrama. 
Figura 1 – Gráfico tensão x deformação.
Fonte: GARCIA et al., 2000.
Para se iniciar o ensaio o corpo de prova é então submetido a um esforço, aplicando uma carga gradativa e registrando cada valor de força correspondente a um diferente tipo de alongamento do material, o ensaio termina quando acontece a ruptura do corpo de prova. Trata-se de um ensaio amplamente utilizado na indústria de componentes mecânicos, devido às vantagens de fornecer dados quantitativos das características mecânicas dos materiais. 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 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 corpo de prova, 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 pode ser cometidos, como por exemplo, se o corpo de prova 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. 
ENSAIO DE TRAÇÃO
O ensaio de tração é padronizado por normas técnicas, entre elas a NBR-6152 da Associação Brasileira de Normas Técnicas – ABNT, e a ASTM E 8M da American Society for Testing and Materials – ASTM, ambas para materiais metálicos; O resultado de um ensaio de tração é registrado na forma de um gráfico ou diagrama relacionando a carga em função do alongamento, como citado anteriormente. Como as características carga de formação são dependentes do tamanho da amostra (quanto maior a área da seção reta do corpo de prova, maior a carga para produzir o mesmo alongamento) utiliza-se a normalização da carga e do alongamento de acordo com os seus parâmetros de tensão de engenharia e deformação de engenharia para minimizar os fatores geométricos. 
Durante o ensaio de tração o software da máquina registra a curva tensão x deformação continuamente através dos dados que ela obtém da força aplicada e da variação do comprimento sofrido pelo corpo de prova.
O primeiro procedimentoconsiste em identificar o 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 em dois pontos no comprimento da parte útil, utilizando um micrômetro, e calcular a média. Assim preparado, o corpo de prova estará pronto para ser fixado à máquina de ensaio. A (Figura 20), mostra o corpo de prova utilizado no ensaio.
Figura 2 – Corpo de prova utilizado.
Fonte: Autores, 2018.
Fixa-se o corpo de prova na máquina por suas extremidades, como demonstrado na (Figura 3), numa posição que permite ao equipamento aplicar-lhe uma força axial para fora, de modo a aumentar seu comprimento.
Figura 3 – Corpo de prova fixado na máquina.
Fonte: Autores, 2018.
A máquina utilizada para o ensaio é da marca Time Group, fornecida pela Arotec, capacidade de 100 KN, a mesma demonstrada pela (Figura 4). O software utilizado é do próprio fabricante.
Figura 4 – Demonstração da máquina utilizada no ensaio
Fonte: Etec Trajano Camargo. 2016.
As configurações iniciais para utilização do software consistem em selecionar a célula de carga de que no nosso caso é 100 KN, e a deformação da mesa onde se seleciona se irá utilizar o extensômetro ou não. Após isso editamos as rotinas de ensaio, pois a mesma máquina pode ser utilizada para vários tipos de ensaios, então temos que especificar todos os detalhes.
RESULTADOS
Nome da rotina: Tração circular com extensômetro.
Formato da amostra: Barra.
Material: Aço 1020. 
Velocidade Ensaio:15 mm/min. 
Diâmetro inicial: 4.9 mm. 
Comprimento inicial: 84,2 mm. 
Diâmetro final: 3,4 mm. 
Comprimento final:88,6 mm. 
Tabela 1 - Resultados
	
	Material
	Forca Máxima
	Tensão de Resistencia
	Tensão de Escoamento
	Alongamento %
	Estricção
	Unidade
	
	kN
	MPa
	MPa
	%
	%
	Amostra 9
	Aço 1020
	9,33863
	485,269388
	477,607995
	15,172
	51,4233
Fonte: Autores, 2018.
Figura 5 – Gráfico obtido no ensaio.
Fonte: Autores, 2018.
CONCLUSÃO
O ensaio realizado nos permite de forma clara, identificar e conhecer as propriedades dos matérias. O ensaio obteve sucesso e demostrou de forma objetiva e didática a ruptura de um material comum encontrado em diversas áreas do setor mecânico. Não foi identificado possíveis fontes de erros nos dados em virtude do bom resultado obtido.
Diante do exposto, a questão de pesquisa foi satisfatoriamente respondida e os objetivos delineados neste trabalho foram alcançados.
REFERÊNCIAS
CALLISTER, Jr. e William, D., “Ciência e Engenharia de Materiais: Uma Introdução”, p. 102-154, São Paulo, 2002. 
CALLISTER Jr. e William D., RETHWISCH, David G. Ciência e Engenharia de Materiais: uma introdução, Rio de Janeiro: LTC, 2013.
GARCIA, Amauri; SPIM, Jaime A.; SANTOS, Carlos A. dos. Ensaios dos materiais. 1.ed. Campinas: LTC, 2000
HIBBELER, Russell Charles. Resistência dos materiais. São Paulo: Pearson Prentice Hall, 2010.
LOPES, Jorge Teófilo de Barros. Estrutura e propriedades dos materiais. Apostila. Disponível em: http://jorgeteofilo.files.wordpress.com/2011/08/epm-apostila-capc3adtulo09-propriedades.pdf. Acesso em: 07/05/2018.
Centro de Informação Metal Mecânica (CIMM).
Disponível em - https://www.cimm.com.br/portal/material_didatico/6558#.WsZ_YdTwa1s – Acesso em 08/05/2018.