ENSAIOS E SELEÇÃO DOS MATERIAIS

ENSAIOS E SELEÇÃO DOS MATERIAIS

1ª AVALIAÇÃO

1ª Questão: 2,0 pontos.

Deve ser construído um dispositivo para ensaios de tração que tenha capacidade para suportar uma carga máxima de 220.000 N. O projeto exige dois postes de sustentação cilíndricos, cada um dos quais deve sustentar metade da carga máxima. Além disso, devem ser usadas barras redondas de aço carbono SAE 1045, lixadas e polidas; o limite de escoamento e o limite de resistência à tração mínimos desta liga são de 310 MPa e 565 MPa. Especifique o diâmetro apropriado para esses postes de sustentação.

Obs.: utilizar um C.S. relativamente conservador de 5, já que é necessário assegurar que o dispositivo tenha operação segura, sem que ocorra deflexão plástica das barras redondas.

O primeiro passo será determinar um fator de segurança, N, que permita adeterminação de uma tensão de trabalho. Além disso, para assegurar que tal dispositivo terá uma operação segura, devemos minimizar qualquer deflexão plastica das barras redondas durante o ensaio. Portanto, devemos adotar um fator de segurança relativamente conservador, como por exemplo N=5. Logo, nossa tensão de trabalho (σ1) será:

σ1 = σe / N

σ1 = σe / N = 310 MPa / 5 = 62 MPa (9000 psi)

logo, a partir da definição da equação,

Ao = (d/2)² x π = F / σ1

Onde d representa o diametro da barra redonda e F a força aplicada. Cada uma das duas barras redondas deve suportar metade da força, ou 110.000 N (25.000 psi), logo resolvendo d teremos:

d = 2 √ F / π σ1

d = 2 √ 110.000 N / π (62 x 10⁶ Nm²)

d = 4,75 x 10ˉ² m

d = 47,5 mm (1,87 pol.)

logo, o diametro de cada barra redonda deve ser de 47,5 mm ou 1,87 pol.

2ª Questão: 2,0 pontos.

Uma barra de metal recozido de 6 x 25 x 200 mm no ensaio de tração conduz a uma carga de 80.000 N no ponto de carga máxima e a um comprimento instantâneo de 300 mm. Um fabricante deseja produzir barras com dimensões iguais à da barra ensaiada e que suportem tensões reais de até 700 MPa sem se romper, partindo de uma barra de 25 mm de largura, porém com espessuras maiores, laminando-as em seguida a frio. Qual a máxima espessura possível antes da laminação?

3ª Questão: 2,0 pontos.

Um ensaio de tração real em um corpo-de-prova cilíndrico conduziu aos seguintes resultados:

Diâmetro inicial (do) = 13 mm

Diâmetro no ponto de carga máxima (du) = 11,5 mm Diâmetro final na ruptura (df) = 9,6 mm Carga máxima (P) = 67.500 N

Determine a carga no instante da fratura do corpo-de-prova.

4ª Questão: 2,0 pontos.

Estime a dureza Brinell e o limite de resistência à tração de uma peça de aço ABNT 1075 resfriada ao ar, a partir da região austenítica. (Consulte a tabela dos valores de dureza dos microconstituintes dos aços e a tabela que relaciona dureza e resistência à tração). Qual seria o aumento percentual no limite de resistência à tração caso esse aço fosse submetido a um tratamento térmico que provocasse à formação de perlita grosseira?

Relação entre microconstituintes e dureza Brinell para aços-carbono

Microconstituintes Dureza Brinell – HB

Ferrita 80

Perlita grosseira 240

Perlita fina 380

Martensita 595

Valores experimentais de α para alguns materiais (Adaptado de Callister, 1994).