O Ensaio de Tração

1. Introdução

O Ensaio de Tração é um ensaio amplamente utilizado na indústria de componentes mecânicos, pois oferece diversos dados sobre as características mecânicas de um material. Estas características incluem:

- Limite de Resistência a Tração (LRT);

- Limite de Escoamento;

- Módulo de Elasticidade (E) ;

- Módulo de Resiliência;

- Módulo de Tenacidade;

- Tensão de Ruptura;

- Coeficiente de Encruamento (n) ;

- Coeficiente de Resistência (k) ;

- Entre outros.

Além disso, é de fácil aplicabilidade, uma realização relativamente rápida, e conta também com uma diversidade elevada de materiais que podem ser ensaiados através deste (metais, polímeros, madeira, compósito, etc.), o que o faz ser bastante útil para a o controle das especificações de entrada de matéria-prima[1].

O ensaio de tração cuja a norma ABNT NBR 6892-1:2013 consiste na aplicação gradativa de uma carga de tração uniaxial ás extremidades de um corpo-de-prova normatizado (NBR-6152) até a ruptura, procedimento este que é realizado através de uma máquina de tração.

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Figura 1 – Esboço de um corpo-de-prova para ensaio de tração.

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Figura 2 – Esboço para uma máquina de tração

O uso de monitoramento da máquina através de um computador nos fornecerá os dados obtidos do ensaio, que nos levará às características anteriormente citadas para aquele material. Geralmente é interessante realizar o ensaio em mais de um corpo-de-prova e utilizar modelos estatísticos para apresentar os resultados, para evitar leitura errônea das características que podem ser em alguns casos modificadas por questões como uma amostra com problema de fabricação, problema no tratamento térmico, impurezas, etc.

A partir dos dados advindos dos ensaios de tração, são construídos gráficos de tensão e deformação que mostram como o material reage para uma determinada carga. Os materiais possuem um padrão de comportamento para baixas tensões e para tensões mais elevadas, até o ponto de ruptura. Para regiões de baixas tensões aplicadas, a lei de Hooke pode ser relacionada. Sendo regiões em que ao cessar a tensão o material recupera a forma inicial. Trata-se de comportamento elástico, em que a deformação do material varia linearmente com a tensão aplicada e a constante de proporcionalidade se chama módulo de elasticidade ou módulo de Young.

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Em que  é a tensão aplicada, o módulo de Young e  a variação de comprimento do material. Como  não tem unidade relacionada, o módulo de Young tem as mesmas unidades da tensão aplicada. [pic 4][pic 5][pic 6][pic 7]

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Figura 3 – Esboço para um diagrama Tensão x Deformação.

Outras informações conseguidas através do diagrama:

Módulo de Resiliência: Resiliência diz sobre a capacidade de um material se comportar de forma elástica, ou seja, a capacidade de um material se deformar e voltar ao seu estado original (sem deformação plástica/permanente), e o seu módulo significa a quantidade de energia absorvida pelo material em comportamento elástico, e seu valor pode ser obtido através da área abaixo da curva até o limite de proporcionalidade (ou a tensão de escoamento, dependendo do material).

Módulo de Tenacidade: Semelhante ao módulo de resiliência, porém seu significado condiz com o total da energia absorvida pelo material durante todo o processo, ou seja, durante o regime elástico adicionado do seu regima plástico, até sua ruptura, o seu valor também pode ser obtido através da área sob a curva até a tensão de ruptura. Entre outros.

2. Objetivos

Demonstrar o comportamento de um corpo de prova durante um ensaio de tração e assim determinar valores de propriedades mecânicas (LRT, TE, E, Ductilidade, Estricção, TR, Resiliência e Tenacidade).

3. Materiais e métodos

O experimento consistiu em um ensaio de tração de corpos de prova cilíndricos de aço. A máquina usada em nosso experimento foi uma máquina universal de ensaios disponível no laboratório da universidade.

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Figura 4: Maquina utilizada para ensaio de tração.

Outros parâmetros para realização do ensaio é temperatura ambiente de 23°C, a velocidade de deslocamento da maquina utilizado foi de 10mm/min.

4. Resultados e discussões

Tabela 1: Dimensões dos corpos de prova antes e depois do ensaio de tração

Dimensões [pic 10]	Corpo de prova A (mm)	Corpo de prova B (mm)	Corpo de prova C (mm)
b - Antes do ensaio de tração	37,40	37,50	36,00
d - Antes do ensaio de tração	6,00	6,05	6,00
b - Depois do ensaio de tração	37,45	38,00	36,05
d – Depois do ensaio de tração	6,00	5,90	6,00

Os três corpos de provas com suas dimensões especificadas na tabela 1 após serem submetidos ao teste de tração resultaram nas tabelas 2 e 3, a seguir:

Tabela 2: Coletânea das imagens dos gráficos obtidos pela máquina de tração universal e pelo tratamento computacional