Escola de Engenharia Industrial e Metalúrgica de Volta Redonda

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Universidade Federal Fluminense

Escola de Engenharia Industrial e Metalúrgica de Volta Redonda

Departamento de Engenharia Mecânica (VEM)

Relatório 3:

Ensaio de Tração.

Alunos:

Hannah Corrêa de M.M. Thomaz

Suellen do Nascimento A. Vieira

Gabriel Henrique do V. V. Amado

Bernardo A. Monteiro

Mariana Baêsso

Volta Redonda,

  2019

Sumário

1. Introdução
2. Objetivo
3. Revisão Bibliográfica
4. Materiais e Métodos

1.  Ensaio de Tração
2.  Caracterização do Ensaio

1. Resultado e Discussão
2. Conclusão
3. Bibliografia

1. Introdução:

        Neste experimento observaremos um ensaio de tração, que consiste em aplicar uma força uniaxial a um corpo de prova de aço galvanizado, deformando-o até o momento de sua fratura. Como resultado de um ensaio de tração, obtém-se um diagrama Tensão x Deformação e com isso, características e propriedades importantes do material ensaiado.

2. Objetivo:

        Realizar um ensaio de tração e analisar os dados coletados a fim de se conhecer as propriedades mecânicas do material do corpo de prova.

3. Revisão Bibliográfica:

        O ensaio de tração é a metodologia mais utilizada para a análise das propriedades mecânicas dos materiais. Isso porque é simples na sua aplicação e eficiente na coleta de informações sobre o material. Consiste na aplicação de uma carga uniaxial trativa crescente em um corpo de prova, coletando-se as informações da carga aplicada e sua respectiva deformação. No Brasil, os corpos de prova são padronizados de acordo com a norma MB-4 da ABNT que define formatos específicos, ou seção circular ou de seção quadrada. É utilizada a máquina universal de ensaios para sua realização e pode ser aplicado em todas as classes de materiais (metais, cerâmicos, polímeros, etc).

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Figura 1: corpo de prova de seção circular;

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Figura 2: corpo de prova de seção retangular;

Do ensaio é retirada a informação da tensão, que é o valor da força aplicada dividido pela área da seção transversal da peça, e a deformação, que é o quanto o comprimento da peça aumentou quando submetido à carga. Com isso é elaborado um gráfico relacionando essas duas variáveis e, dessa forma, pode-se observar o comportamento do material quando submetido a um esforço trativo. Na curva gerada é possível observar algumas regiões onde o material possui comportamentos específicos, significando diferentes fases do processo de deformação.

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Figura 3: exemplo do gráfico Tensão x deformação;

Região de comportamento elástico: parte que representa o comportamento do material quando submetido a cargas de baixa magnitude. Nessa etapa o material se deforma de maneira proporcional à tensão aplicada, de acordo com a Lei de Hooke, , sendo que E representa o módulo de elasticidade. Enquanto a tensão aplicada não superar o limite de escoamento, as ligações químicas não irão se romper e, com isso, as mudanças nas dimensões da peça não serão permanentes. [pic 5]

Região de deslizamento de discordâncias: a partir dessa região, as deformações ocorridas serão permanentes, uma vez que a peça estará sofrendo os efeitos da deformação plástica. Essa etapa é caracterizada pela movimentação das discordâncias, defeitos no empilhamento dos átomos na estrutura, pela rede cristalina e pelo rompimento sucessivo das ligações químicas.

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Figura 4: representação de uma discordância;

Região de encruamento uniforme: com a deformação plástica, o número de discordâncias é multiplicado e se concentram nos contornos dos grãos, com isso, uma começa a impedir a movimentação da outra assim elevando a resistência do material à tensão aplicada, esse fenômeno é conhecido como encruamento ou aumento de resistência a frio.

Região de encruamento não-uniforme: é a última etapa do processo de deformação e é caracterizado pelo surgimento e coalescência de trincas no material e pelo fenômeno de estricção, diminuição da área da seção transversal do material devido à constância do volume da peça.

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Figura 5: representação do fenômeno da estricção;

3.1. Limite de Proporcionalidade

        O limite de proporcionalidade é definido como a tensão máxima até a qual a curva de tensão x deformação tem um comportamento linear. Em geral, é coincidente com o limite de escoamento. Ele indica a transição do regime elástico para o regime plástico. O limite de proporcionalidade pode ser identificado no gráfico pelo ponto onde a curva de tensão x deformação deixa de ser linear, porém para alguns materiais essa mudança de comportamento da curva é imperceptível. Para esses casos, utiliza-se o método offset, que consiste em traçar uma linha paralela a região linear da curva, partindo de uma deformação de 0,2% () e o limite de proporcionalidade é, então, definido pelo valor de tensão no ponto interseção dessa reta paralela com a curva de tensão x deformação. Para alguns materiais, a curva pode apresentar uma região de variação de tensão na transição para a região plástica. Para esses materiais é identificado o limite de proporcionalidade superior e o limite de proporcionalidade inferior, e o limite de proporcionalidade é determinado pela média entre esses dois. [1][pic 8]

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Figura 6: Exemplo de obtenção do limite de proporcionalidade;

3.2 Módulo de elasticidade

        O módulo de elasticidade, também conhecido como Módulo de Young, pode ser entendido como a medida da rigidez de um material e está relacionado com as forças de ligação interatômicas. Ele pode ser obtido através da Lei de Hooke, que é válida, apenas, para a região elástica (linear) da curva de tensão x deformação. A equação (1) expressa o cálculo do módulo de elasticidade a partir da Lei de Hooke.  [1]