Ensaio De Tração

O ensaio de tração tem como objetivo o estudo da resistência de um determinado material e a análise do seu comportamento quando submetido à tração. Esse estudo complementa a análise exigida em grande parte das empresas metalmetalúrgicas, assim como a qualificação de um material perante a exigência de empresas e projetos.

Desenvolvimento Teórico

O teste de tração como ensaio mecânico, pode ser considerado como um dos melhores ensaios visando a relação custo-benefício uma vez que o seu custo efetivo, tomadas as devidas condições e exigências, pode ser muito menor que outros ensaios de mesmo cunho. Um laboratório dotado de uma máquina de ensaio de tração, pode cobrar valores muito aceitáveis frente as exigências financeiras do setor, quando o ensaio se resumir a algumas considerações essenciais, de baixa complexidade. O cliente que exigir maiores informações e, portanto, maior dedicação, deverá arcar com o ônus da sua exigência, sabendo que os dados e resultados finais ainda serão financeiramente mais atrativos que outros testes similares.

O ensaio de tração consiste basicamente em tracionar um corpo de prova denominado como CP, a uma velocidade constante, até a ruptura. Existem diversos tipos de corpos de prova utilizados na prática, porém todos atendem aos requisitos estabelecidos pela ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas e as suas NB – Normas Brasileiras.

Durante o ensaio, é possível realizar diversas medições que caracterizam o material ensaiado. Os parâmetros utilizados e resultados obtidos podem ser encontrados com maior detalhamento no Anexo I deste documento.

Nesta seção, serão ainda apresentados alguns dos parâmetros utilizados e sua descrição teórica, de modo a objetivar o enfoque prático deste ensaio.

Parâmetros elásticos e de escoamento

De modo geral, são parâmetros inconclusivos para medições e conclusões na região plástica do material ensaiado. Porém, são de suma importância nos cálculos de tensões e dimensionamento de cargas. Nesta ciência, são encontrados sob a forma de valores de engenharia e valores reais. Contudo, neste caso, os valores de engenharia e os valores reais são numericamente muito próximos, pois os valores de deformação encontrados são da ordem de 0,2%

Módulo de elasticidade (E):

Também conhecido como Módulo de Young devido ao físico e médico Thomas

Young (1773-1829). Parâmetro que indica a rigidez do material e é inversamente proporcional à temperatura. Pouco dependente de pequenas variações na composição química de elementos cristalinos, como, por exemplo, na composição de aços e ligas. Segundo a expressão simplificada da lei de Hooke, o módulo de elasticidade pode ser expresso como:

onde é a tensão na qual se obtém a deformação real. Esta deformação pode ser medida por meio de extensômeros para evitar que a deformação do sistema de testes altere os valores do módulo de elasticidade medidos, garantindo precisão e segurança durante o ensaio.

Módulo de Elasticidade Transversal (G):

Corresponde à rigidez do material quando submetido a um carregamento de cisalhamento, expresso como:

Onde e é as tensão e a respectiva deformação cisalhante sofrida pelo corpo de prova. Se um material sofre um esforço de cisalhamento puro, na região elástica, o ângulo de distorção e a tensão τ são proporcionais.

Coeficiente de Poisson (ν):

Representado pela letra grega ν (ni), o coeficiente de Poisson é a razão entre a deformação específica lateral e longitudinal sendo, para a maior parte dos materiais, em torno de 0,3.

Sendo ε2 a deformação específica lateral e ε1 a deformação específica longitudinal. De modo geral e explicativo temos:

Limite de escoamento

Principal parâmetro quando no projeto estrutural de uma peça, o limite de escoamento, também conhecido como tensão de escoamento é um dos dados principais obtidos no ensaio de tração.

O limite de escoamento define em um projeto fatores de suam importância para os bons resultados e a segurança do dispositivo ou máquina.

Os materiais podem ser divididos em dois grandes grupos segundo suas características intrínsecas à tensão de escoamento: os materiais dúcteis e os materiais frágeis.

Os materiais dúcteis são aqueles que na curva Tensão x Deformação, apresentam patamar de escoamento, que dá início à fase plástica do material. Quando estes materiais sofrem tensão superior à tensão de escoamento, sofrem deformação plástica, gerando deformação residual. Melhores conclusões podem ser geradas pela observação do gráfico abaixo:

Diagrama tensão-deformação para uma liga típica de alumínio – de modo geral, aproximação para materiais dúcteis.

1. Tensão máxima de tração 2. Limite de escoamento 3. Tensão limite de proporcionalidade 4. Ruptura 5. Deformação residual (tipicamente 0,002).

O outro grupo é o de materiais frágeis. Estes materiais não apresentam patamar de escoamento, de modo que no ensaio de tração ,a sua fratura, ou ruptura, ocorre instantes após a tensão máxima de tração. Não há escoamento puro e, conseqüentemente, não há escoamento residual. O gráfico abaixo pode exemplificar a teoria:

Diagrama tensão-deformação para um material frágil

1. Tensão máxima de tração 2. Ruptura.

Alguns materiais dúcteis ainda se expressam sob dois modos