Ensaio de Tração - COMPLETO

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CENTRO UNIVERSITÁRIO DE BARRA MANSA 
PRÓ-REITORIA ACADÊMICA
CURSO DE GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA MECÂNICA
Iago Rossoni da Silva
Douglas Alves Soares
Edmar Marcos Moura de Souza
Gustavo Finotti de Assis Lima
ENSAIO DE TRAÇÃO
 
Barra Mansa
2021
CENTRO UNIVERSITÁRIO DE BARRA MANSA 
PRÓ-REITORIA ACADÊMICA
CURSO DE GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA MECÂNICA
Iago Rossoni da Silva
Douglas Alves Soares
Edmar Marcos Moura de Souza
Gustavo Finotti de Assis Lima
ENSAIO DE TRAÇÃO
	
	Relatório apresentado como requisito parcial de avaliação da disciplina “Mecânica dos Sólidos” do Curso de Engenharia Mecânica do Centro Universitário de Barra Mansa, sob orientação da Professora Dra. Bárbara Louise Lemos Drumond Silva.
BARRA MANSA
2021
SUMÁRIO
1. INTRODUÇÃO	1
1.1 Objetivo	3
2. MATERIAIS E MÉTODOS	4
2.1. Materiais	4
2.2. Metodologia	5
2.2.1. Passo 1 – Medindo as dimensões iniciais	5
2.2.2. Passo 2 – Ajustando o ensaio	6
2.2.3. Passo 3 – Aplicando carga	6
2.2.4. Passo 4 – Medindo as dimensões finais	7
2.2.5. Passo 5 – Avaliação dos resultados	7
3. RESULTADOS E DISCUSSÃO	8
3.1. Aço Carbono ASMT A36	8
3.2. Alumínio 2024	10
3.3. Alumínio 6061 .	12
3.4. Titânio 6AI-4V	14
3.5. Módulo de Elasticidade, Limite de Escoamento e Limite de Resistência .	16
4. CONCLUSÃO	17
	
1. INTRODUÇÃO
O ensaio de tração consiste em aplicar uma força uniaxial no material, tendendo-o a alongá-lo até o momento de sua fratura. Os corpos de prova na maioria das vezes são circulares podendo também serem retangulares. O corpo de prova (sempre padronizado por normas técnicas) é fixado pelas suas extremidades nas garras de fixação da máquina de tração. 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 (alongamento este medido por um extensômetro). Como mostrado na figura 01. 
Figura 01 – Ensaio de Tração.
Fonte: Info Escola, 2000.
O ensaio termina quando o material se rompe. A figura abaixo mostra o corpo de prova antes e depois do ensaio, onde podemos observar seu alongamento e sua redução de área.
Figura 02 – Corpo de prova.
Fonte: Info Escola, 2000.
Os resultados obtidos através do ensaio de tração são “plotados” (fornecidos pela própria máquina de ensaio) em um gráfico chamado de tensão x deformação (σ x ε). 
Figura 03 – Gráfico tensão x deformação.
Fonte: Info Escola, 2000.
É importante saber que quando o material é submetido a uma tensão máxima suportada, logo em seguida observamos um decréscimo de carga, ou seja, o limite de ruptura é inferior ao limite de resistência, uma vez que o material sofre uma redução de sua área, denominado de estricção.
1.1 Objetivo
O objetivo principal deste experimento é determinar as propriedades dos materiais quando sujeitos ao esforço de tração.
	Tendo a pretensão de alcançar os seguintes tópicos:
· Determinar o módulo de elasticidade de materiais;
· Analisar os módulos de elasticidade dos materiais, identificando as características inerentes a cada um destes materiais que exercem influência sobre os valores de módulo de elasticidade apresentados;
· Construir e interpretar a curva “tensão x deformação” dos materiais para ensaios de tração; 
· Associar o modulo de elasticidade à resistência a tração.
2. MATERIAIS E MÉTODOS
2.1. Materiais
Os materiais utilizados no experimento são: máquina universal para ensaios em materiais, bomba manual, relógio comparador, corpos de prova, garras de fixação e paquímetro.
· Máquina universal: Máquina onde se posiciona as pontas de prova, garras, corpos de prova para a realização de diversos tipos de ensaio de esforços mecânicos.
· Relógio comparador: Instrumento de medição utilizado para dimensionar as deformações sofridas pelos corpos de prova durante a realização dos ensaios.
· Bomba manual: Utilizada para aplicação de carga nos corpos de prova durante a realização do ensaio.
· Garras de fixação: Utilizado para promover a fixação do corpo de prova na máquina universal.
· Paquímetro: Instrumento de medição utilizado para obter o diâmetro e comprimento finais do corpo de prova após a realização do ensaio.
Como mostrado na figura 04.
Figura 04 – Materiais Utilizados.
Fonte: AVA (Ambiente Virtual de Aprendizagem), 2021.
2.2. Metodologia
 Para a realização do experimento, os seguintes passos deverão ser seguidos.
2.2.1. Passo 1 – Medindo as dimensões iniciais
Remova as partes móveis das garras de fixação. Mova o corpo de prova de alumínio 6061 da maleta para a mesa e, com o auxílio do paquímetro, meça o diâmetro e comprimento iniciais do corpo de prova. Como mostrado na figura 05.
Figura 05 – Dimensões iniciais.
Fonte: AVA (Ambiente Virtual de Aprendizagem), 2021.
2.2.2. Passo 2 – Ajustando o ensaio
Posicione o corpo de prova na máquina e coloque as garras de fixação. Ajuste o relógio comparador para a posição zero e aplique a pré-carga com a bomba manual. Como mostrado na figura 06.
Figura 06 – Posicionando o corpo de prova.
Fonte: AVA (Ambiente Virtual de Aprendizagem), 2021.
2.2.3. Passo 3 – Aplicando carga 
Zere novamente o relógio comparador e aplique a carga no material de forma gradual, até que o corpo de prova seja rompido. Como mostrado na figura 07.
Figura 07 – Aplicação da carga.
Fonte: AVA (Ambiente Virtual de Aprendizagem), 2021.
2.2.4. Passo 4 – Medindo as dimensões finais 
Alivie a carga aplicada pela bomba, remova as garras de fixação e mova o corpo de prova para a mesa. Meça o diâmetro e comprimento finais e descarte o corpo de prova. Repita todos os procedimentos com os outros corpos de prova disponíveis. 
Figura 08 – Medições finais.
Fonte: AVA (Ambiente Virtual de Aprendizagem), 2021. 
2.2.5. Passo 5 – Avaliação dos resultados
Anote todos os resultados obtidos no experimento. Em seguida, faça a avaliação dos resultados.
3. RESULTADOS E DISCUSSÃO
Após a realização dos experimentos nos corpos de prova, foram obtidos os seguintes resultados.
3.1. Aço Carbono ASMT A36
	O corpo de prova de Aço Carbono ASMT A36 antes do experimento tinha as seguintes medidas: comprimento inicial: 36,65 mm e diâmetro inicial: 5,50 mm.
	Após o experimento, o corpo de prova obteve as seguintes medidas: comprimento final: 42,15 mm e diâmetro final: 3,40 mm.
Tabela 01 – Corpo de prova 1.
	Ensaio de tração – Aço Carbono ASMT A36
	Carga (kgf/cm2)
	Força (kgf)
	Força (N)
	13
	84,5
	829
	50
	325
	3187
	76
	494
	4845
	93
	604
	5928
	96
	624
	6119
	132
	858
	8414
	142
	923
	9052
	145
	942,5
	9243
	156
	1014
	9944
	145
	942,5
	9243
	144
	936
	9179
	139
	903
	8860
	131
	851,5
	8350
	123
	799,5
	7840
	105
	682,5
	6693
Fonte: Edição Própria, 2021. 
A tabela e o gráfico abaixo mostram os valores de tensão e de deformação no corpo de prova.
Tabela 02 – Corpo de prova 1.
	Aço Carbono ASMT A36
	Tensão (Mpa)
	Deformação
	829
	0,00
	3187
	0,01
	4845
	0,02
	5928
	0,03
	6119
	0,35
	8414
	0,90
	9252
	1,45
	9243
	2,01
	9944
	2,55
	9243
	3,11
	9179
	3,65
	8860
	4,19
	8350
	4,75
	7840
	5,12
Fonte: Edição Própria, 2021. 
O gráfico abaixo mostra a tensão x deformação do corpo de prova.
Gráfico 01 – Tensão x deformação do corpo de prova 1.
Fonte: Edição Própria, 2021. 
3.2. Alumínio 2024
	O corpo de prova de Alumínio 2024 antes do experimento tinha as seguintes medidas: comprimento inicial: 36,35 mm e diâmetro inicial: 5,30 mm.
	Após o experimento, o corpo de prova obteve as seguintes medidas: comprimento final: 42,45 mm e diâmetro final: 4,60 mm.
Tabela 03 – Corpo de prova 2.
	Ensaio de tração – Alumínio 2024
	Carga (kgf/cm2)
	Força (kgf)
	Força (N)
	24
	156
	1530
	99
	643,5
	6311
	140
	910
	8924
	147
	955
	9370
	160
	1040
	10199
	164
	1066
	10454
	175
	1137,5
	11155
	180
	1170
	11474
	183
	1189,5
	11665
	186
	1209
	11856
	186
	1209
	11856
	186
	1209
	11856
	185
	1202,5
	11793
	170
	1105
	10836
Fonte: Edição Própria, 2021. 
A tabela e o gráfico abaixo mostram os valores de tensão e de deformação no corpode prova.
Tabela 04 – Corpo de prova 2.
	Alumínio 2024
	Tensão (Mpa)
	Deformação
	1530
	0,00
	6311
	0,10
	8924
	0,21
	9370
	0,32
	10199
	0,76
	10454
	0,98
	11155
	1,63
	11474
	2,28
	11665
	2,73
	11856
	3,36
	11856
	4,04
	11856
	4,69
	11793
	5,33
Fonte: Edição Própria, 2021. 
Gráfico 02 – Tensão x deformação do corpo de prova 2.
Fonte: Edição Própria, 2021. 
3.3. Alumínio 6061
	O corpo de prova de Alumínio 6061 antes do experimento tinha as seguintes medidas: comprimento inicial: 36,35 mm e diâmetro inicial: 4,20 mm.
	Após o experimento, o corpo de prova obteve as seguintes medidas: comprimento final: 39,50 mm e diâmetro final: 3,35 mm.
Tabela 05 – Corpo de prova 3.
	Ensaio de tração – Alumínio 6061
	Carga (kgf/cm2)
	Força (kgf)
	Força (N)
	5
	32,5
	319
	25
	162,5
	1594
	50
	325
	3187
	70
	455
	4462
	95
	617,5
	6056
	100
	650
	6374
	105
	682,5
	6693
	110
	715
	7012
	110
	715
	7012
	115
	747,5
	7331
	115
	747,5
	7331
	114
	741
	7267
	110
	715
	7012
	105
	682,5
	6693
	95
	617,5
	6056
Fonte: Edição Própria, 2021. 
A tabela e o gráfico abaixo mostram os valores de tensão e de deformação no corpo de prova.
Tabela 06 – Corpo de prova 3.
	Alumínio 6061
	Tensão (Mpa)
	Deformação
	319
	0
	1594
	0,02
	3187
	0,04
	4462
	0,06
	6056
	0,09
	6374
	0,13
	6693
	0,35
	7012
	0,72
	7012
	1,10
	7331
	1,45
	7331
	1,82
	7267
	2,01
	7012
	2,36
	6693
	2,72
Fonte: Edição Própria, 2021. 
Gráfico 03 – Tensão x deformação do corpo de prova 3.
Fonte: Edição Própria, 2021. 
3.4. Titânio 6AI-4V
	O corpo de prova de Titânio 6AI-4V antes do experimento tinha as seguintes medidas: comprimento inicial: 36,40 mm e diâmetro inicial: 5,40 mm.
	Após o experimento, o corpo de prova obteve as seguintes medidas: comprimento final: 42,05 mm e diâmetro final: 4,35 mm.
Tabela 07 – Corpo de prova 4.
	Ensaio de tração – Titânio 6AI-4V
	Carga (kgf/cm2)
	Força (kgf)
	Força (N)
	 20
	130
	1275
	90
	585
	5737
	173
	1124,5
	13896
	218
	1417
	17020
	267
	1735,5
	18804
	295
	1917,5
	20717
	325
	2112,5
	22310
	350
	2275
	22310
	350
	2275
	22310
	333
	2164,5
	21227
	330
	2145
	21035
	320
	2080
	20398
	315
	2047,5
	20079
	300
	1950
	19123
	285
	1852,5
	18167
	270
	1755
	17211
	267
	1735,5
	17020
Fonte: Edição Própria, 2021.
A tabela e o gráfico abaixo mostram os valores de tensão e de deformação no corpo de prova.
Tabela 08 – Corpo de prova 3.
	Titânio 6AI-4V
	Tensão (Mpa)
	Deformação
	1275
	0,00
	5737
	0,06
	11028
	0,14
	13896
	0,18
	17020
	0,24
	18804
	0,28
	20717
	0,41
	22310
	1,02
	22310
	1,55
	22310
	2,25
	21227
	2,74
	21035
	3,05
	20398
	3,90
	20079
	4,10
	19123
	4,40
	18167
	4,56
	17211
	4,60
Fonte: Edição Própria, 2021. 
Gráfico 03 – Tensão x deformação do corpo de prova 3.
Fonte: Edição Própria, 2021. 
3.5. Módulo de Elasticidade, Limite de Escoamento e Limite de Resistência 
	Com base nos gráficos e tabelas construídos, foram calculados os valores do módulo de elasticidade, limite de escoamento e limite de resistência á tração para cada corpo de prova. Como mostrado na tabela abaixo.
Tabela 09 – Resultados obtidos.
	Material
	Módulo de Elasticidade
	Limite de Escoamento
	Limite de Resistência
	Aço Carbono ASMT A36
	373151,91 MPa
	249 MPa
	418 MPa
	Alumínio 2024
	104691,38 MPa
	462 MPa
	537 MPa
	Alumínio 6061
	200969,62 MPa
	446 MPa
	524 MPa
	Titânio 6AI-4V
	112709,43 MPa
	904 MPa
	974 MPa
Fonte: Edição Própria, 2021. 
4. CONCLUSÃO
Após a conclusão do experimento conseguimos verificar o comportamento frágil ou dúctil dos corpos de prova ensaiados. Como por exemplo a comparação entre o alumínio e o aço carbono, onde vemos que o aço carbono é mais dúctil, sendo assim consegue sofrer mais deformação até sua ruptura. Já o alumínio é mais frágil, sofre menos deformação até sua ruptura. Como observamos nos gráficos de tensão x deformação realizados durante o experimento. 
Outro ponto importante foi conhecer as propriedades mecânicas dos materiais, assim podemos determinar onde pode ser aplicado cada tipo de material.
REFERÊNCIAS
Laboratório Virtual: 	Ensaio de Tração. AVA (Ambiente de Aprendizagem Virtual), Barra Mansa. Disponível em: < https://www.virtuaslab.net/ualabs/ualab/100/60b40e3a34b4c.html>. Acesso em: 14 de maio de 2021.
CALLISTER, William Jr. Ensaio de Tração. Ciência e Engenharia de Materiais, São Paulo. Disponível em: < https://www.infoescola.com/fisica/ensaio-de-tracao/>. Acessado em: 20 de maio de 2021.
INFOSOLDA. Ensaio de Tração. 25 de fevereiro de 2013, Rio Claro. Disponível em: < https://infosolda.com.br/biblioteca-digital/livros-senai/ensaios-nao-destrutivos-e-mecanicos-livros-senai/209-ensaio-mecanico-tracao >. Acessado: 23 de maio de 2021.
Tensão (Mpa) x Deformação (mm)
Tensão (Mpa)	
0	0.01	0.02	0.03	0.35	0.9	1.45	2.0099999999999998	2.5499999999999998	3.11	3.65	4.1900000000000004	4.75	5.12	829	3187	4845	5928	6119	8414	9252	9243	9944	9243	9179	8860	8350	7840	
Tensão (Mpa) x Deformação
Tensão (Mpa)	
0	0.1	0.21	0.32	0.76	0.98	1.63	2.2799999999999998	2.73	3.36	4.04	4.6900000000000004	5.33	1530	6311	8924	9370	10199	10454	11155	11474	11665	11856	11856	11856	11793	
Tensão (Mpa) x Deformação (mm)
Tensão (Mpa)	
0	0.02	0.04	0.06	0.09	0.13	0.35	0.72	1.1000000000000001	1.45	1.82	2.0099999999999998	2.36	2.72	319	1594	3187	4462	6056	6374	6693	7012	7012	7331	7331	7267	7012	6693	
Tensão (Mpa) x Deformação (mm)
Tensão (Mpa)	
0	0.06	0.14000000000000001	0.18	0.24	0.28000000000000003	0.41	1.02	1.55	2.25	2.74	3.05	3.9	4.0999999999999996	4.4000000000000004	4.5599999999999996	4.5999999999999996	1275	5737	11028	13896	17020	18804	20717	22310	22310	22310	21227	21035	20398	200	79	19123	18167	17211