Ensaio dos materiais

Prévia do material em texto

UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ 
CAMPUS UNIVERSITÁRIO DE ANANINDEUA 
FACULDADE DE ENGENHARIA DE MATERIAIS - FEMat 
 
 
 
 
 
NÉLY THATIANE BRANCO 
RODOLFO MOURA DE SOUZA LIMA 
 
 
 
 
 
 
RELATÓRIO ENSAIO DE TRAÇÃO 
 
 
 
 
 
 
 
Ananindeua – PA 
2019 
 
 
 
NÉLY THATIANE BRANCO 
RODOLFO MOURA DE SOUZA LIMA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
RELATÓRIO ENSAIO DE TRAÇÃO 
 
 
 
 
 
 
 
 
Trabalho apresentado como requisito de 
avaliação para obtenção de nota na 
disciplina de Ensaio dos Materiais, do 
Curso de Engenharia de Materiais da 
Universidade Federal do Pará, Campus 
Ananindeua. 
 
Prof. Dr. Pedro Paulo Ribeiro. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Ananindeua – PA 
2019 
 
 
Sumário 
 
1. IDENTIFICAÇÃO .............................................................................................................. 4 
2. OBJETIVO ......................................................................................................................... 5 
3. INTRODUÇÃO .................................................................................................................. 5 
4.1. Ensaio de tração ..................................................................................................... 6 
4.2. Materiais metálicos ................................................................................................ 6 
5. PROCEDIMENTOS EXPERIMENTAIS ........................................................................ 7 
6. RESULTADOS E DISCURSÕES .................................................................................. 8 
7. CONCLUSÃO ................................................................................................................. 11 
REFERÊNCIAS ........................................................................................................................ 12 
Anexo A: ESPECIFICAÇÕES TÉCNICAS DO EQUIPAMENTO ................................... 13 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
4 
 
 
1. IDENTIFICAÇÃO 
 
Quadro 01: identificação e considerações iniciais do ensaio. 
Fábricante: Shimadzu Modelo: Servopulse – tipo EHF-E 
N° do certificado: 139116 -101 Data de calibração: 24/07/2014 
Norma: NBR-6152 (Materiais Metálicos – Ensaio de tração a temperatura ambiente) 
Data: 22/11/2019 Hora: 11:00 
Trabalho realizado: Tração 
Material ensaiado: Alumínio - 5083 Quantidade de CP’s: 2 
Veloc. Desloca.: 2 mm/min 
Célula de carga: 100 KN Pré – carga: 80 KN 
Temperatura: 23 °C 
Operador: Dalmir Matos 
Local: Laboratório de Engenharia mecânica 
Equipe: Rodolfo Lima; Nély Branco 
Fonte: própria autoria. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
5 
 
2. OBJETIVO 
 
 Determinar as propriedades mecânicas de tração do alumínio – 5083, 
relacionando as características dos metais através da resposta dos mesmos quando 
submetidos a uma tensão. 
 
3. INTRODUÇÃO 
 
 A preocupação com a produção e fabricação de materiais para atender às 
exigências previstas pelo mercado vem sendo crescente nas últimas décadas. 
Frequentemente, materiais são selecionados para diferentes aplicações estruturais, 
tendo em vista combinações desejáveis de características mecânicas. Diante disso, 
técnicas experimentais de ensaios, análises teóricas e matemáticas são de 
fundamental importância para a determinação das propriedades dos materiais 
(CALLISTER, 2016). 
Amplamente utilizado para determinação de propriedades mecânicas dos 
materiais, o ensaio de tração, proporciona importantes informações sobre a 
resistência dos materiais. Nesse sentido, é possível determinar o comportamento dos 
materiais quando submetidos a esforços contínuos, possibilitando a identificação dos 
limites plástico, elástico e de escoamento, além da sua tensão de ruptura (FREDEL, 
et al., 2015). 
 Ensaios mecânicos de materiais são procedimentos padronizados que 
abrangem testes, cálculos, gráficos e consultas a tabelas, tudo isso em conformidade 
com normas técnicas. Atualmente, existem uma gama de associações de normas 
técnicas, no entanto, as mais utilizadas são: ASTM (American Society for Testing and 
Materials) e ABNT (Associação Brasileira de normas Técnicas) ( DALCIN, 2007). 
 O ensaio de tração consiste na aplicação de uma tensão de ação uniaxial 
crescente em um corpo de prova, possibilitando mensurar seu comportamento de 
modo pontual até sua ruptura ( TEÓFILO, 2010). Esse tipo de ensaio possibilita medir 
de forma satisfatória a resistência do material, sendo largamente utilizado para testes 
de controle de falhas ( DALCIN, 2007). 
 
 
 
 
6 
 
4. MATERIAIS E EQUIPAMENTOS 
 
4.1. Ensaio de tração 
 
Para os ensaios de tração utilizou-se uma Máquina de Ensaio universal 
Shimadzu, modelo Servopulse – tipo EHF-E, as especificações técnicas estão 
disponíveis no anexo 1. A Figura 01 mostra a máquina de ensaio: (a) Vista total frontal 
da máquina; (b) Vista frontal da máquina na área de engate do corpo de prova 
destacada num círculo vermelho. 
 
Figura 01: máquina de ensaio: (a) Vista total frontal da máquina; 
(b) Vista frontal da máquina na área de engate do corpo de prova 
destacada num círculo vermelho. 
 
Fonte: própria autoria. 
 
A aplicação de uma força em um corpo de prova promove uma deformação do 
material na direção do esforço e o ensaio de tração consiste em submeter um material 
a um esforço que tende a esticá-lo ou alongá-lo. 
 
4.2. Materiais metálicos 
 
 Para os ensaios de tração foram utilizados dois corpos de prova de alumínio – 
5083. 
O alumínio 5083 dispõe de uma excelente usinagem e estabilidade, com uma 
dureza entre 75 a 95HB, variável conforme espessura, sendo muito utilizado em 
(a) (b) 
7 
 
pequenas produções. Ele contém de 3 a 5% de adição de cromo e manganês, 
apresentando as melhores características das ligas de alumínio semi-acabados da 
série 5000. Garante uma boa soldabilidade, além disso, uma interessante resistência, 
sobretudo na atmosfera marinha. São amplamente utilizados no segmento naval e na 
indústria em geral. 
O 5083 possui o seu peso específico de 2,80g / cm3, sendo 1/3 menor que o 
aço, proporcionando um desgaste e esforço menor do equipamento, como também, 
facilitando a troca do molde. A Tabela 02 mostra a composição química do alumínio 
50-83. 
Tabela 01: composiçao química do aluminio 50-83 
Liga Si Fe Cu Mn Mg Cr Ni Zn V Ti Outro Nota 
5083 0,40 0,40 0,10 0,40 4,0 0,05 - 0,25 - 0,15 0,05 
0,15 
Restante 
alumínio 
 1,0 4,9 0,25 
Fonte: adaptado de Coppermetal, 2009. 
 
5. PROCEDIMENTOS EXPERIMENTAIS 
 
A aula pratica de ensaio de tração foi desenvolvida no Laboratório de Engenharia 
Mecânica da Universidade Federal do Pará - UFPA, Campus Belém. Tendo início ás 
9:45 horas do dia 22 de novembro de 2019. 
Inicialmente, a maquina de ensaios universais foi devidamente montada com as 
células de carga para a realização do ensaio, após inseridas as células de carga foi 
feita foi realizada a verificação da pressão hidráulica, além de retirar as folgas do 
mecanismo para evitar possíveis erros durante o ensaio. 
 Com o auxílio de um paquímetro foram realizadas as medições do corpo de 
prova, isto é, comprimento, espessura e o comprimento útil. A Tabela 02 mostras os 
resultados das dimensões do corpo de prova. 
 
Tabela 02: dimensões do corpo de prova. 
Corpo de prova Largura (mm) Espessura (mm) Comprimento util (mm) 
Cp 1 5,82 4,95 30,0 
Cp 2 5,96 4,95 29,502 
Fonte: autoria própria. 
 
A Figura 02 mostra os corpos de prova antes da realização do ensaio de tração. 
 
8 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Após a calibragem da máquina e a realização das medições dos corpos de 
prova foi realizado o engaste da amostra nasgarras da máquina, tendo o cuidado para 
que o mesmo ficasse alinhado e bem preso para evitar erros durante a realização do 
ensaio. 
 No software da máquina foi definido algumas condições para o ensaio, 
velocidade de deslocamento 2 mm/min; pré-carga de 80 KN; célula de carga de 100 
KN e também as dimensões do corpo de prova, isto é, largura espessura e 
comprimento útil. Dando início ao ensaio, o corpo de prova sofreu esforços de tração 
até a sua ruptura. 
 
6. RESULTADOS E DISCURSÕES 
 
Na Figura 03 é possível observar os corpos de prova de alumínio 5083 
rompidos após o ensaio. 
 
Figura 03: copos de provas rompidos 
após o ensaio. 
 
Fonte: própria autoria. 
Figura 02: Corpo de prova e suas 
respectivas dimensões . 
 
Fonte: própria autoria. 
9 
 
É possível observar na Figura 03, que os corpos de prova romperam dentro da 
área útil, no entanto em regiões mais próximas ao pescoço. Esse fato pode ser 
explicado pelo corpo de prova não apresentar uniformidade em sua superfície, pois 
foi verificado algumas imperfeições durante toda sua extensão, essas falhas no 
material podem desempenhar a função de concentrador de tenções, explicando o 
motivo de tal comportamento, dessa forma, os resultados apresentados não 
apresentam consistências. 
A partir dos dados do ensaio foi possível a construção do gráfico de força x 
alongamento que representa como o material se comportou em relação ao esforço 
sofrido. O Gráfico 01 apresenta as curvas de ensaio de tração para os copos de prova 
de alumínio 5083. 
Gráfico 01: curvas de tração do alumínio 5083. 
 
Fonte: autoria própria. 
 
No Gráfico 01 é possível observar que os copos de provas comportaram-se de 
forma semelhantes, no entanto o corpo de prova (CP1) teve um melhor desempenho 
com limites um pouco a cima do (CP2). 
Os valores referentes à força máxima, tensão máxima, tenção de ruptura e 
modulo de elasticidade, obtidos a partir dos gráficos, estão apresentados na Tabela 
03. 
A Tabela 03 mostra os resultados obtidos a partir dos dados do ensaio de 
tração. 
 
 
 
10 
 
Tabela 03: resultados obtidos a partir dos dados do ensaio de tração. 
Corpo de 
prova 
Força 
máxima 
(KN) 
Tensão 
máxima 
(Mpa) 
Tensão de 
ruptura 
(MPa) 
Modulo de 
elasticidade 
(GPa) 
1 0,99823 333,998 177,115 33,9817 
2 0,7865 321,481 201,0471 32,0264 
Fonte: autoria própria. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
11 
 
7. CONCLUSÃO 
 
De acordo com o ensaio de tração realizado nos corpos de prova foi possível 
determinar as propriedades em tração do alumínio-5083, relacionando-as com a 
literatura e com a norma NBR-6152 (Materiais Metálicos – Ensaio de tração a 
temperatura ambiente). 
Também foi possível visualizar de uma forma pratica a realização do ensaio de 
tração e seu comportamento quando submetido a esforços, além do entendimento de 
forma mais objetiva e simplificada. 
Através da consulta na norma NBR-6152 (Materiais Metálicos – Ensaio de tração 
a temperatura ambiente) é possível dizer que os resultados obtidos estão dentro do 
previsto e especificados pela norma. Apendesse 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
12 
 
REFERÊNCIAS 
 
 
ABNT NBR 6152, 2002, “Materiais Metálicos: Ensaio de Tração à Temperatura 
Ambiente”, Rio de Janeiro. 
 
CALLISTER, W. D. Jr. Ciência e Tecnologia de Materiais: uma introdução. 9. ed. 
Rio de Janeiro: LTC, 2016. 
 
Coppermetal. Alumínio 5083. 2009. < https://www.coppermetal.com.br › aluminio › 
info-tec-copp_alumi5083> Acessado em: 25 de novembro de 2019. 
 
DALCIN, G. B. Ensaios dos Materiais. Santo Ângelo. 2007. Disponível em: < 
http://www.urisan.tche.br/~lemm/arquivos/ensaios_mecanicos.pdf> Acesso em: 23 
de novembro de 2019. 
 
FREDEL C. M.; ORTEGA P.; BASTOS E. Propriedades Mecânicas: Ensaios 
Fundamentais. Florianópolis: CERMAT-UFSC, 2015. 
 
Shimadzu do Brasil. Especificações técnicas servopulse – tipo E. 2019. 
Disponível em: 
<http://www.shimadzu.com.br/analitica/produtos/test/dinamicas/servo-tipo_e.shtml> 
Acessado em: 23 de novembro de 2019. 
 
TEÓFILO, J. Estrutura e Propriedades dos Materiais: ensaios mecânicos dos 
materiais. Belém. 2010. Disponível em: < 
https://jorgeteofilo.files.wordpress.com/2010/08/epm-apostila-capitulo09-ensaios-
mod1.pdf> Acesso em: 23 de novembro de 2019. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
13 
 
Anexo A: ESPECIFICAÇÕES TÉCNICAS DO EQUIPAMENTO 
 
Quadro __: especificações técnicas servopulse – tipo E. 
 
Fonte: shimadzu.com.br.