Aula sobre Propriedades Mecânicas dos Materiais e seus Ensaios

Prévia do material em texto

19/06/2019 
1 
PROPRIEDADES MECÂNICAS 
 
 
4 
ENSAIOS de MATERIAIS 
• Ensaios Destrutivos: tração, dobramento, flexão, 
torção, fadiga, impacto, compressão, desgaste, 
dureza (às vezes), etc. 
• Ensaios Não-Destrutivos: raios X, raios , ultra-
som, partículas magnéticas, correntes parasitas, 
líquidos penetrantes, dureza (às vezes), etc. 
• Servem para avaliar um material desconhecido. 
 
19/06/2019 
2 
7 
Norma técnica: 
• especificações de materiais, 
• método de ensaio e de análise, 
• normas de cálculo e de segurança, 
• terminologia técnica de materiais, de componentes, 
de processos de fabricação, 
• simbologia para representação em fórmulas e 
desenhos, 
• padronizações dimensionais, etc. 
 
Método de ensaio: 
• equipamento, 
• o tamanho e a forma dos corpos-de-prova. 
• Indica como os resultados devem ser apresentados. 
8 
Especificação do material: 
• fornece os valores mínimos ou os intervalos de valores das 
propriedades mecânicas ou físicas, entre outras, que o material 
deve atender para a finalidade a que se destina. 
 
Especificações fornecem: 
• tipo de acabamento da peça, 
• maneira de estocagem, 
• marcação e identificação da peça, 
• número de corpos-de-prova a serem ensaiados, 
• informações sobre a inspeção do material e 
• critérios de aceitação e rejeição do material. 
 
11 
Propriedades Mecânicas 
F 
F 
F 
F 
 
A0 
F 
F 
F 
 
Tração Cisalhamento Torção 
Compressão 
19/06/2019 
3 
14 
ASTM E 8 
Ensaio de tração materiais metálicos 
15 
Amostra retangular 
 ASTM E 8 
17 
O que acontece com o material? 
• O material se deforma de 
acordo com a tração aplicada 
dando como resposta uma 
curva onde podem ser 
identificadas 4 regiões de 
comportamentos distintos 
▫0A região de 
comportamento elástico 
▫AB região de escoamento 
de discordâncias 
▫BU região de encruamento 
uniforme 
▫UF região de encruamento 
não uniforme 
19/06/2019 
4 
21 
Módulo de Elasticidade (E) 
• A deformação elástica de um 
corpo é dado pela lei de 
Hooke 
=E. 
 
• O E fornece uma indicação 
da rigidez do material. 
 
• Depende das forças 
interatômicas. Qto > o ponto 
de fusão do metal, > o E 
 
• Quanto maior o E, menor a 
deformação elástica. 
Metal Tf (C) E (MPa) 
Pb 327 13500 
Mg 650 45000 
Al 660 70000 
Fe 1538 207000 
W 3410 400000 
19/06/2019 
5 
25 
Ductilidade 
• É a medida de quanta 
deformação, ou esforço, 
um material pode 
resistir até se romper. 
• A forma mais comum de 
medir a ductilidade de 
um material é pela 
percentagem da variação 
do comprimento do 
corpo testado. 
AL% = ((lf - l0 )/l0) x 
100 
RA% = ((A0 – Af )/A0) x 100 
29 
Resiliência 
• É a capacidade do material 
de absorver energia quando 
deformado elasticamente e 
liberá-la quando 
descarregado (área sob a 
curva). 
• A propriedade associada é 
dada pelo módulo de 
resiliência (Ur) 
 
e 
e 
Ur = 1/2 (e x e) = (e)
2/2E 
19/06/2019 
6 
31 
Tenacidade 
• É quantificada pelo 
módulo de tenacidade. 
 
• A maneira de se avaliar a 
tenacidade consiste em 
considerar a área total sob 
a curva tensão-
deformação. 
Dúctil: Ut= f (e + u)/2 
Frágil: Ut = 2/3 u f 
f 0 
32 
Curvas de tensão vs deformação obtidas no ensaio de tração de diferentes tipos de polímeros: 
comportamento frágil (A), 
comportamento dúctil (B) 
comportamento elástico (C). 
Curvas de tensão x deformação em 
diferentes tipos de polímeros 
19/06/2019 
7 
38 
39 
42 
Fluência 
• Carga constante 
durante um período 
de tempo; 
• Estimar vida útil; 
• Petroquímica, 
nucleares, 
aeroespacial, 
tubulações, turbinas, 
etc. 
• ASTM E139 
19/06/2019 
8 
44 
46 
Efeito da temperatura 
T
e
n
s
ã
o 
Deformaçã
o 
Baixa Temperatura 
Alta 
Temperatura 
47 
Efeito da temperatura 
48 
Efeito da temperatura na curva tensão versus deformação do cloreto de 
sódio policristalino com tamanho de grão constante (d=200m) 
Efeito da temperatura 
19/06/2019 
9 
49 
Efeito da velocidade de ensaio 
Alta Velocidade 
Baixa 
Velocidade 
Deformaçã
o 
T
e
n
s
ã
o 
50 
Ensaio de Dureza 
É a resistência a penetração de um material duro 
em outro. 
O ensaio de dureza pode ser dividido em três tipos principais: 
- Por penetração. (Brinell, Rockwell, Vickers, Shore, Knoop e 
Meyer). 
- Por choque. (Shore). 
- Por risco, praticamente não se usa para metais. (Mohs). 
51 
Particularidades entre diferentes métodos 
52 
Material 
 
Mohs 
 
Talco 
 
1 
 
Gipsita 
 
2 
 
Calcita 
 
3 
 
Fluorita 
 
4 
 
Apatita 
 
5 
 
Ortoclásio 
 
6 
 
Quartzo 
 
7 
 
Topásio 
 
8 
 
Safira 
 
9 
 
Diamante 
 
10 
 
Tabela de dureza 
na escala Mohs 
(1822) 
53 
Escala de Mohs 
 
1 – Talco; 
2 – Gipsita; 
3 – Calcita; 
4 – Fluorita; 
5 – Apatita; 
6 – Ortoclásio; 
7 – Quartzo; 
8 – Topázio; 
9 – Coríndon; 
10 – Diamante. 
1 – Talco Mg3Si4O10(OH)2 ; 2 – Gipsita CaSO42H2O ; 
3 – Calcita CaCO3; 
4 – Fluorita CaF2; 
54 
Escala de Mohs 
5 – Apatita Ca3(PO4)2(OH, F, Cl); 6 – Ortoclase KAlSi3O8 ; 7 – Quartzo SiO2; 
8 – Topázio Al2[(F,OH)2SiO4]; 9 – Coríndon Al2O3; 10 – Diamante C. 
http://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Talc_block.jpg
http://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Desert-rose-big.jpg
http://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:CalcitasEZ.jpeg
http://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:USDA_Mineral_Flourite_93c3962.jpg
http://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Apatite_crystals.jpg
http://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Ortoklaz2_Benono,_Madagaskar.JPG
http://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Quartz_Crystal.jpg
http://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Topaz-2.jpg
http://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Corundum_USGOV.jpg
http://2.bp.blogspot.com/_ePq-h20xQkc/Sfc_5eGnl0I/AAAAAAAAG-0/BlpKNGX81Y4/s1600-h/diamante_bruto.jpg