O Relatório Fluência

Relatório Fluência

Nome: Guilherme Botelho Rosler ______________________________________RA: 28607___________

Introdução

Analisando as deformações e as variáveis envolvidas no processo, a temperatura é um fator que   influencia grandemente. Quando acontece uma variação da deformação com a aplicação de uma tensão constante, acontece a fluência, o que representa as mudanças que ocorrem na estrutura interna do material após vários momentos da aplicação das forças. Como a deformação de fluência pode ser observada em qualquer material, seu estudo se torna importantíssimo para projetos, principalmente no que tange ao dimensionamento dos componentes e aos critérios de falha. Este fenômeno não é desejável e é um fator de redução da vida útil do material, pois através das deformações excessivas a utilização do material pode ser prejudicada. É um fenômeno mais relevante para os casos de materiais que trabalham ou são exigidos a temperaturas mais elevadas e a tensões mecânicas aproximadamente estáticas como por exemplo os geradores a vapor, rotores de turbinas de aeronaves, turbinas a vapor e a gás, condutores de altas temperaturas, fornos, caldeiras, componentes de motores de combustão interna, estruturas gerais de veículos espaciais e trocadores de calor. Como, apesar de a tensão ser constante, o corpo ainda assim pode sofrer deformação, é imprescindível o estudo da estrutura interna do corpo

– o que ajuda a entender o porquê do fenômeno

Para realizar experimentos de fluência é necessário viabilizar a aplicação de uma carga de tração constante ao corpo de prova. O CP fica dentro de uma câmara aquecida por uma resistência elétrica, numa temperatura constante e controlada. A medida que a tensão é aplicada, um extensômetro acompanha as deformações e exporta os dados para um computador, que plota um gráfico de deformação em função do tempo. O cuidado em colocar o extensômetro no CP deve ser alto, visto que é um instrumento de precisão e pode ser danificado quando em altas temperaturas, sendo assim ele é acoplado por meio de hastes de extensão. Quando é acoplado, deve se tomar cuidado com marcas que podem ser feitas durante o processo no corpo de prova, o que pode induzir ruptura nesses pontos. A homogeneidade térmica deve ser prevalecida, aquecendo o CP de forma a proporcionar o equilíbrio térmico em toda a peça, e é importante que não haja superaquecimento.

Há dois tipos de ensaio que são utilizados, o que leva a ruptura e o de fluência propriamente dito. O último, baseia-se em aplicar uma carga constante em uma temperatura constante e assim a deformação é avaliada durante a realização do ensaio. A duração desse tipo de ensaio é muito longa e geralmente leva mais de mil horas. Sendo assim, é normal que o tempo de vida útil da peça seja igual ao do ensaio. Quando o tempo é muito longo, é normal fazer extrapolações e os resultados são plotados no gráfico de deformação pelo tempo de ensaio.

Seguindo a mesma linha de ensaio, o ensaio de ruptura é semelhante, mas os corpos de prova são ensaiados até romperem. Para isso, são usadas tensões maiores e a velocidade de fluência é maior. Comparando os dois ensaios, enquanto a deformação atingida pelos corpos de prova no ensaio de fluência gira em torno de 1%, o ensaio de ruptura por fluência pode chegar a 50%. A temperatura e a tensão são mantidas constantes e o tempo de ensaio é determinado. Sua rapidez chama a atenção, quando é comparado ao outro ensaio, mas há a necessidade de utilizar mais corpos de prova, ensaiar com cargas diferentes para ser possível se atingir valores significativos.

Os mecanismos que explicam o processo de deformação por fluência envolvem aspectos como transporte de massa, deslizamento das discordâncias e deslizamento do contorno de grão. O transporte de massa é associado a defeitos pontuais que são orientados no campo de tensões e não necessariamente envolvem a movimentação das discordâncias. É um parâmetro que é muito sensível ao aumento da temperatura, o que pode potencializar o mecanismo.

Quando há um aumento na deformação plástica do corpo de prova e de um metal qualquer, o número de discordâncias cresce e a densidade das mesmas aumenta, o que causa a dificuldade da movimentação de outras discordâncias nos planos de escorregamento. No deslizamento do contorno de grão, a deformação acontece com a movimentação relativa entre os grãos, quando há uma força cisalhante aplicada, o que é também potencializado com o aumento da temperatura.

Outros fatores influenciam na fluência dos metais, como temperatura de fusão, modulo de elasticidade, tamanho de grão e composição química. De forma geral, quanto maior temperatura de fusão, módulo de elasticidade e maior tamanho de grão, melhor a resistência à fluência.

Os resultados seguintes foram obtidos num ensaio de fluência de uma liga de Alumínio submetida à tensão de 2,75 MPa, à temperatura de 480ºC.

[pic 1]

Tempo (min)	Extensão
0	0,01
2	0,22
4	0,34
6	0,41
8	0,48
10	0,55
12	0,62
14	0,68
16	0,75
18	0,82
20	0,88
22	0,95
24	1,03
26	1,12
28	1,22
30	1,36
32	1,53
34	1,77

Analisando os pontos lineares e plotando uma curva, pode se achar sua linha de tendência e pelo coeficiente linear da mesma, é possível descobrir sua velocidade:

[pic 2]

Velocidade= 0,0338m-1

Parte B – Fluência de Polímeros

No caso de polímeros amorfos, tais quais plásticos e borrachas, a deformação por fluência é bem relevante numericamente; pela estrutura interna mais fraca (ligações de Vander Waals são menos fortes do que ligações metálicas), os polímeros são bem mais sensíveis à fluência. Para esses materiais, grandes deformações fluentes ocorrem acima da temperatura de transição vítrea, temperatura que separa a região de comportamento sólido do comportamento líquido, em qualquer sólido análogo ao vidro. Sendo assim, a mínima diferença na temperatura pode ser crítica para a estabilidade nas propriedades dos polímeros.