REVISAO ENSAIO DE TRAÇÃO

INTRODUÇAO

Callister e Rethwisch (2013) ressaltam que um dos ensaios mecânicos de tensão-deformação mais comuns é conduzido sob tração e, por isso, é denominado ensaio de tração o qual é empregado para caracterizar várias propriedades mecânicas dos materiais.

Lopes (2011) destaca que os ensaios mecânicos permitem a determinação de propriedades mecânicas que se referem ao comportamento do material quando submetido à ação de esforços, e que são expressas em função de tensões e/ou deformações.

Os Ensaios de Tração fornecem dados quantitativos que permitem cálculos matemáticos para a determinação de parâmetros e coeficientes importantes.

O Ensaio de Tração é usado para caracterizar o material na sua própria fabricação, no controle de qualidade, no recebimento de material, na pesquisa de novos materiais, na identificação/caracterização de um material desconhecido e na investigação de falhas mecânicas.

CALLISTER JR, William D.; RETHWISCH, David G. Ciência e Engenharia de Materiais: uma introdução. Rio de Janeiro: LTC, 2013.

LOPES, Jorge Teófilo de Barros. Estrutura e propriedades dos materiais. Apostila. Disponível em: . Acesso em 12/10/2013.

ENSAIO DE TRAÇÃO

O ensaio de tração tem a finalidade de avaliar dados quantitativos sobre as propriedades mecânicas dos materiais metálicos, entre os diversos tipos de ensaios, ele é o mais utilizado, por ser um ensaio simples e de fácil realização, além de fornecer informações importantes para o projeto e fabricação de componentes.

O ensaio consiste na aplicação de uma carga de tração uniaxial crescente em um corpo de prova específico até a ruptura. As principais propriedades que podem ser encontradas com esse ensaio são: limite de resistência à tração (σu), limite de escoamento (σa), módulo de elasticidade (E), módulo de resiliência (Ur), módulo de tenacidade (Ut), ductilidade e o coeficiente de encruamento (n) (GARCIA et al, 2000).

O ensaio de tração gera um gráfico característico, apresentado na figura 15, em que é possível identificar os valores quantitativos das propriedades desejadas. Na curva, observamse quatro regiões de comportamentos distintos: OA – comportamento elástico; AB – escoamento de discordâncias; BU – região de encruamento uniforme; UF – encruamento não uniforme. O processo de ruptura tem início em U e termina no ponto F (GARCIA et al, 2000).

Figura 15 – Curva tensão-deformação convencional

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Fonte: Garcia (2000)

A região OA, representa a zona de deformação elástica, que é quando um material que sofreu uma deformação por uma determinada força, e logo após a retirada da força, o mesmo retorna as dimensões originais. O limite de proporcionalidade (σp) é a máxima tensão, em que uma tensão acima dela o material não obedece mais a Lei de Hooke, ou seja, não existe mais a linearidade entre a relação tensão-deformação (GARCIA et al, 2000).

Garcia, et al (2000) demonstra que, outra propriedade importante que temos na zona elástica, é o modulo de elasticidade (E) que indica a rigidez do material e depende fundamentalmente das ligações interatômicas, sendo ainda inversamente proporcional à temperatura, pode ser determinado como mostrado na equação 16:

𝐸 = 𝜎/𝜀 (16)

, onde σ é a tensão convencional e ε é a deformação convencional, em um determinado ponto da região linear do gráfico tensão-deformação.

O módulo de resiliência (Ur), que é a energia de deformação por unidade de volume para tracionar o metal da origem até o limite de proporcionalidade, é a medida da propriedade conhecida como resiliência que consiste na capacidade de um material absorver energia quando for deformado elasticamente. A área sob a curva tensão-deformação, da origem até o limite de proporcionalidade é a medida quantitativa, e pode ser expressa matematicamente como mostra a equação 17:

𝑈𝑟 = ∫ 𝜎. 𝑑𝜀 𝜀𝑝 0 = ∫ 𝐸. 𝜀. 𝑑𝜀 𝜀𝑝 0 = 𝜎𝑝2 2. 𝐸        (17)

, onde σp é a tensão limite de proporcionalidade e E é o módulo de elasticidade. Na região AB, temos o fenômeno localizado conhecido como escoamento, que é um aumento considerado grande na deformação, seguido por uma pequena variação na tensão.Nessa região, tem-se como principal informação, o limite de escoamento (σa) que é a máxima tensão em que o material pode suportar sem ter deformação permanente após a retirada da carga (GARCIA et al, 2000).

Materiais que possuem uma transição elastoplástica gradual, tem como gráfico característico, conforme a figura 16, eles não apresentam a região de escoamento bem definida como mostrado na figura 15. Onde o ponto P, representa o limite de proporcionalidade, geralmente não se consegue estabelecer o ponto P com precisão, com isto, não é possível identificar o limite escoamento (CALLISTER, 2011).

Uma convenção foi criada para resolver este problema, que consiste em traçar uma reta paralela a porção elástica da curva tensão-deformação, com uma pré-deformação específica de 0,002, a interseção dessa reta com a curva tensão-deformação, é definida como o limite de escoamento do referente material (CALLISTER, 2011).