Ensaios Tecnológicos de Materiais - Aula 2

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ENSAIOS TECNOLÓGICOS 
DE MATERIAIS
Prof. Engº Marcos A. Gasparin dos SantosProf. Engº Marcos A. Gasparin dos Santos
Email: m.gasparin@globo.com
Departamento de Mecânica/Mecatrônica
Centro Estadual de Educação Tecnológica 
Paula Souza – ETEC JORGE STREET
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ÍTENS BASE TECNOLÓGICAS
1 Introdução aos Ensaios Mecânicos de Materiais
2 Ensaios Destrutivos: Tração, Compressão, Cisalhamento, Dureza, 
Impacto, Flexão, Dobramento, Embutimento, Fadiga.
3 Ensaios Não Destrutivos: Líquidos Penetrantes, Partículas 
Magnéticas, Raio X, Ultra-Som.Magnéticas, Raio X, Ultra-Som.
4 Relatórios Técnicos de Ensaios Mecânicos de Materiais
5 Ordenamento Técnico, Normas Técnicas, manuais e catálogos.
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DATA CRONOGRAMA DE AULAS
15/02 Apresentação da Matéria e Metodologia de Ensino, Introdução
de Ensaios Mecânicos de Materiais;
22/02 Propriedades Mecânicas dos Materiais, Ensaios Mecânicos, 
noções sobre normas, tipos de Ensaios, Gráfico Tensão x 
Deformação;
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Deformação;
29/02 Ensaios Destrutivos de: Tração
07/03 Ensaios Destrutivos de: Tração
14/03 Ensaios Destrutivos de: Laboratório
21/03 Ensaios Destrutivos de: Compressão e Torção
28/03 Ensaios Destrutivos de: Compressão e Torção
04/04 Prova
11/04 Resultado Prova, Ensaio Destrutivo: Cisalhamento, Impacto e 
Flexão
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DATA CRONOGRAMA DE AULAS
18/04 Ensaio Destrutivo: Cisalhamento, Impacto e Flexão
25/04 Ensaios Destrutivos de: Embutimento e fadiga
02/05 Ensaios Destrutivos de: Dureza
09/05 Ensaios Destrutivos de: Dureza
16/05 Ensaios Destrutivos: Laboratório
23/05 Ensaios Não destrutivos: Líquidos Penetrantes, Partículas 
Magnéticas, Raio X e Ultrassom
30/05 Ensaios Não destrutivos: Líquidos Penetrantes, Partículas 
Magnéticas, Raio X e Ultrassom
06/06 Ensaios Não destrutivos: Líquidos Penetrantes, Partículas 
Magnéticas, Raio X e Ultrassom;
13/06 Relatórios Técnicos de Ensaios Mecânicos de Materiais, 
Ordenamento Técnico, normas e catálogos.
20/06 Prova
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Metodologia de Aula
• Aulas serão expositivas através de projetor;
• Material será disponibilizado para os alunos 
através da sala virtual.através da sala virtual.
• Teremos 2(duas) provas durante o semestre, 
questões dissertativas.
• No fim de cada conjunto de Slides terão 
questões dissertativas a serem entregues na 
aula subseqüente ao professor, como atividade.
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Bibliografia:
• Ensaio Mecânico de Materiais Metálicos – Ed. 
Blücher – 5ª Edição – Sergio Augusto de Souza;
• Metalografia dos Produtos Siderúrgicos Comum • Metalografia dos Produtos Siderúrgicos Comum 
– Ed. Edgard Blücher - Hubertus Copaert;
• Ciência e Engenharia de Materiais–uma
Introdução,Willian D.Callister,Jr. - LTC -
5.edição
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2.1.1 – Cuidados com os Resultados dos 
Ensaios
• Temos alguns cuidados com os resultados 
dos ensaios mecânicos, como segue:dos ensaios mecânicos, como segue:
a) Com pequenas deformações, pode ser 
conseguir uma precisão maior na tensão 
do que quando são atingidas grandes 
deformações do material; uma função 
deformação x tensão. 
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b) O Corpo de Prova mal posicionado ou alinhado, 
podem levar a falsos leituras das deformações 
para uma mesma carga aplicada;
c) A velocidade de ensaio é muito importante e c) A velocidade de ensaio é muito importante e 
dela dependem alguns resultados de 
propriedades mecânicas. A velocidade de 
ensaio é estabelecida pelas diferentes 
Associações de Normas Técnicas, dependem 
também da máquina que se está usando, 
normalmente é 1 Kgf/mm² por segundo.
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2.2) TENSÃO E DEFORMAÇÃO NA TRAÇÃO
• A definição de Tensão é genericamente como 
a resistência interna de um corpo de prova a 
uma força externa aplicada sobre ele, por uma força externa aplicada sobre ele, por 
unidade de área(Kgf/mm²).
• A definição de Deformação é definida como a 
variação de uma dimensão qualquer desse 
corpo de prova(CP) por unidade da mesma 
dimensão, quando este CP é submetido a um 
esforço qualquer.
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A) Tensão:
• Considerando-se uma 
barra cilíndrica que 
sofre um esforço de 
tração, figura 6 ao lado.tração, figura 6 ao lado.
• Onde:
A ou S: área da secção 
transversal;
Fn ou Q: força de tração 
ou força normal de 
tração;
σ – Tensão normal 
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• A força de tração é 
aplicada a secção 
transversal da barra e 
coincidente com seu 
eixo longitudinal, a eixo longitudinal, a 
tensão média de 
tração “σ”, produzida 
na barra é dada por:
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• A anisotropia inerente aos grãos de um 
metal poli-cristalino impede uma completa 
uniformidade da tensão num tamanho 
macroscópico.macroscópico.
• A própria estrutura interna do metal ou liga 
metálica produz uma união não 
uniformidade em escala microscópica.
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B) Deformação:
• Com a aplicação da tensão“σ”, a barra 
sofre uma deformação “ε”.
• A carga “Q”, produz um aumento da • A carga “Q”, produz um aumento da 
distância “Lo”, de um valor, L.
• ∆L= L - Lo
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• A deformação média 
é dada por:
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2.3) PROPRIEDADES MECÂNICAS 
OBTIDAS PELO ENSAIO DE TRAÇÃO
• Quando um corpo de prova metálico é 
submetido a um ensaio de tração, pode-se submetido a um ensaio de tração, pode-se 
construir um gráfico tensão x deformação, 
pelas medidas diretas da carga ou tensão 
e da deformação, que crescem 
continuamente até quase o fim do ensaio.
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2.3.1) LEI DE HOOKE
• Percebe-se que o diagrama inicialmente é 
linear e é representado por:
σ = E . ε onde:σ = E . ε onde:
σ = tensão (N/mm² ou Kgf/mm²)
E = Módulo de Elasticidade (N/mm² ou 
Mpa Mega Pascal)
ε = deformação
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• A linearidade do diagrama termina num ponto 
“A”, denominado Limite Elástico, definido como 
a maior tensão que o material pode suportar, 
sem deixar qualquer deformação permanente 
quando o material é descarregado. quando o material é descarregado. 
• Admite-se que uma deformação residual de 
0,001% seja o limite da Zona Elástica, essas 
considerações são aplicáveis aos metais 
Dúcteis ou moles.
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• Metais extremamente duros, podem romper 
dentro da Zona Elástica, aí o conceito deixa de 
ser importante.
• Terminada a Zona Elástica, atinge-se a Zona • Terminada a Zona Elástica, atinge-se a Zona 
Plástica, onde a tensão e a deformação não são 
mais relacionadas por uma constante de 
proporcionalidade, e descarregamento da carga, 
o material fica com uma deformação 
permanente ou residual.
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• O início da plasticidade é verificado em 
vários metais e ligas dúcteis, como por 
exemplo Aço de Baixo Carbono, pelo 
fenômeno de escoamento.fenômeno de escoamento.
• O escoamento é um tipo de transição 
heterogênea e localizada, caracterizado 
por um aumento relativamente grande da 
deformação com variação pequena da 
tensão durante a sua maior parte.
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• Dependendo do tipo de material, o 
fenômeno de escoamento não é 
perceptível ou nítido no ensaio; percebe-
se por uma oscilação ou uma parada do se por uma oscilação ou uma parada do 
ponteiro da máquina (analógica) durante 
toda a duração do fenômeno.
• Limite de Escoamento é dado pela 
expressão: (σe) = Qe/So, isto em 
Kgf/mm².
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• Na prática, quando não se consegue determinar 
o limite de Escoamentocom precisão, por 
convenção adota-se o Limite Convencional “n” 
de escoamento; que geralmente é 0,2%, isto é, 
uma deformação plástica de 0,002, por unidade uma deformação plástica de 0,002, por unidade 
de comprimento depois de ultrapassar o limite 
de proporcionalidade.
• Para Cobre e suas ligas adota-se 0,5% e para 
ligas duras adota-se 0,1%.
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• Terminado o escoamento, o metal entra 
na Zona Plástica e o ensaio prossegue até 
atingir a tensão máxima suportada pelo 
metal, que caracteriza o final da Zona metal, que caracteriza o final da Zona 
Elástica.
• Assim temos, o Limite de Resistência (σr), 
do metal e é dado pela expressão:
(σr) = Qr/So, isto em Kgf/mm².
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• Após atingir a carga máxima “Qr”, o 
ensaio entra na fase de ruptura do 
material, caracterizado pelo fenômeno de 
estricção, que é a diminuição da secção 
transversal do corpo de prova, numa certa 
região do mesmo.
• Quanto mais mole é o material, mais 
estreita se torna a secção, onde é a região 
que ocorre a ruptura do material, 
finalizando o ensaio.
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• Durante está fase, a deformação torna-se 
não uniforme e a força deixa de agir 
unicamente na direção normal à secção 
transversal do corpo de prova.transversal do corpo de prova.
• Importante salientar que os equipamentos 
de ensaio à tração fornecem gráficos de 
carga – deformação; como os limites de 
tensão são baseados na secção 
transversal inicial do corpo de prova.
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• De modo que o gráfico tensão-
deformação pode ser substituído pelo 
gráfico carga-deformação, sem que a 
curva seja alterada, Q = σ.So .curva seja alterada, Q = σ.So .
• Alongamento, é outra propriedade 
mecânica que é determinada pelo ensaio 
de tração, que são o Alongamento total do 
corpo de prova, que é calculado pela 
expressão:
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• A Estricção é outra propriedade mecânica, 
que é a diminuição da secção transversal do 
corpo de prova após a ruptura.
• A estricção é calculada pela expressão:
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• Há outras propriedades mecânicas que podem 
ser determinadas pelo ensaio de tração, como:
a) Limite Elástico;
b) Limite de proporcionalidade;
c) Etc.
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2.4) Corpo de Prova
• Os ensaios de tração são feitos em corpos 
de prova normalizados pela Associação 
Brasileira de Normas Técnicas ABNT, e Brasileira de Normas Técnicas ABNT, e 
tem o método na MB4, onde são 
indicados os corpos de provas com uma 
forma e dimensões para cada caso.
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• Um corpo de prova pode ser de:
a) Secção Circular;
b) Secção Retangular.
• Dependendo da forma e o tamanho do • Dependendo da forma e o tamanho do 
produto acabado.
• Corpos de prova de secção retangular 
podem ser de: Chapas, Lâminas e 
placas.
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• Normalmente, utiliza a espessura da 
chapa, lâmina ou placa.
• Corpos de prova de secção circular serão 
feitos se o produto acabado for de secção feitos se o produto acabado for de secção 
circular ou irregular, ou produzidos por 
fundição, ou ainda que tenham uma 
espessura grande que exija um esforço 
muito grande para rompê-lo.
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• No caso de peças fundidas, costumas-se 
fundir um tarugo anexo ao produto 
fundido, para que dele seja usinado um 
corpo de prova.corpo de prova.
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• Produtos que foram trabalhados 
mecanicamente(laminados, forjados, 
trefilados e etc.) as propriedades 
mecânicas podem variar, conforme a mecânicas podem variar, conforme a 
direção de onde foram extraídos os 
Corpos de Provas, de modo que deve-se 
verificar pelas especificações do material, 
qual a direção exata para retirada do 
corpo de prova.
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• Se o produto acabado for: Barra, fio, cabo 
e etc.; um pedaço deste poderá ser 
ensaiado diretamente sem a necessidade 
de retirar um corpo de prova especial.de retirar um corpo de prova especial.
• Para aços de construção civil com 
nervuras, deve-se determinar a área 
média “So”, utilizando a densidade do aço 
(7,85 kgf/mm²)
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• Densidade = Massa (kg)/ Volume (dm³), 
podemos calcular a área da secção 
transversal através da densidade, como 
segue:segue:
DENSIDADE = MASSA/ So . Lo; portanto:
So=massa/densidade.Lo
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• Motivos para usar corpo de provas 
normalizados são:
1) Facilidade de adaptação na máquina de 
ensaio e de execução do ensaio;ensaio e de execução do ensaio;
2) Permitir sempre a ruptura do material, 
isto é, capacidade da máquina em função 
do tamanho da amostra;
3) Permitir o fácil cálculo das propriedades 
mecânicas pelas expressões;
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4) Permitir comparação dos alongamentos e 
as estricções, que são propriedades 
dependentes da forma dos corpos de 
provas;provas;
5) Ausência de irregularidades nos corpos 
de provas que poderiam afetar os 
resultados, no caso do corpo de prova 
não padronizado.
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• Produtos compostos como:
�Cabos;
�Correntes;
Cordoalhas;�Cordoalhas;
�Etc.
• Não são necessário usinar o corpo de 
prova, mas deve considerar as 
especificações de cada produto.
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• Materiais soldados, podem retirar o corpo 
de prova com a solda no meio, mas o 
único valor a ser registrado é o de ruptura 
para avaliar a resistência da solda.para avaliar a resistência da solda.
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• QUESTIONÁRIO:
1) Quais os cuidados a serem tomados com os 
resultados do Ensaio de Tração?
2) O que é Tensão?2) O que é Tensão?
3) O que é Deformação?
4) Qual a formula para cálculo da tensão?
5) Qual a formula de cálculo da deformação?
6) Como é expressa a Lei de Hooke?
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7) Metais extremante duros podem romper 
somente na zona plástica! Correta afirmação?
8) Terminada a Zona Plástica, atinge-se a Zona 
Elástica! Correta afirmação?Elástica! Correta afirmação?
9) O início da Plasticidade é verificado em vários 
metais e ligas dúcteis, Aços de baixo carbono 
pelo fenômeno de?
10)O que é Escoamento?
11)Terminado o Escoamento começa o limite de 
elasticidade?Correto afirmação?
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12)Material após atingir a resistência máxima ele 
entra na fase de ruptura! Correta afirmação?
13)Os equipamentos de ensaio a tração fornecem 
que tipo de gráfico?que tipo de gráfico?
14)O que é Alongamento?
15)Como é expresso o cálculo do Alongamento?
16)O que é estricção?
17)Como é expresso o calculo da estricção?
18)Um corpo de prova pode ter quais tipos de 
secções?
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19)Corpos de prova de secção retangular usam-se a 
espessura da chapa, placa ou lâmina para o ensaio, e 
outras dimensões do corpo de prova são de acordo 
com as normas técnicas! Correta Afirmação?
20)Produtos que sofreram trabalhos mecânicos, as 20)Produtos que sofreram trabalhos mecânicos, as 
propriedades mecânicas podem variar de acordo?
21)Produtos acabados, como fios, barras e cabos 
necessitam de corpos de provas especiais?
22)Quais são os motivos para usar corpos de provas 
padronizados?
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2.5) Módulo de Elasticidade(E)
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