Elementos De Maquinas

DEFORMAÇÃO

Para se prevenir falhas por Deformação Elástica é realizado o teste de tração.

Em um ensaio de tração, um corpo de prova ou provete é submetido a um esforço que tende a alongá-lo ou esticá-lo até à ruptura. Geralmente, o ensaio é realizado num corpo de prova de formas e dimensões padronizadas, para que os resultados obtidos possam ser comparados ou, se necessário, reproduzidos. Este é fixado numa máquina de ensaios que aplica esforços crescentes na sua direção axial, sendo medidas as deformações correspondentes. Os esforços ou cargas são mensurados na própria máquina, e, normalmente, o ensaio ocorre até a ruptura do material.

Exemplo prático Material; Régua, Elástico.

Quando se aplica uma força de tração no elástico, o seu comprimento aumenta; se parar de aplicar a força, ele volta a sua posição inicial. Ao aplicar uma força maior seu comprimento se alonga e a sua seção se estreita. Mesmo parando com a força inicial do elástico, ele não volta mais a sua posição inicial. Ele fica com uma deformação residual permanente. E se continuar com uma força nele, ele vai acabar se rompendo.

Num laboratório de teste isso é tudo mais complexo. Os ensaios são feitos com equipamentos que registram todas as informações necessárias. A partir daí é analisada a resistência do material.

Figura: máquina teste de tração retirada de: http://www.metalab.com.br/analise-de-materiais/ensaios-mecanicos/

Na fase de teste forma-se um diagrama chamado diagrama de tensão e deformação.

Figura: Gráfico diagrama de Tensão Deformação

Quando um corpo de prova passa por um ensaio de tração, a máquina de ensaio fornece um gráfico que estabelece a relação entre força aplicada e as deformações ocorridas durante o ensaio. A partir do gráfico são avaliadas propriedades mecânicas durante o ensaio. O que interessa durante a análise do gráfico é a relação entre a tensão e a deformação.

T= F/S

T- Tensão

F- Força

S= Área de seção sobre a qual é aplicada.

ESCOAMENTO

Limite de escoamento, também chamado de tensão de cedência ou tensão de limite elástico, ou tensão de escoamento, é a tensão máxima que o material suporta ainda no regime elástico de deformação, se houver algum acréscimo de tensão o material não segue mais a lei de HOOKE, e começa a sofrer deformação plástica deformação definitiva. Onde k é o módulo de elasticidade ou Módulo de Young.

ENDENTAÇÃO

A dureza de um material é uma propriedade difícil de definir, que tem diversos significados dependendo da experiência da pessoa envolvida. Em geral, dureza implica em resistência à deformação e, para os metais, esta propriedade é uma medida de sua resistência à deformação plástica, ou permanente. Para alguém preocupado com os mecanismos de teste de materiais, dureza significa geralmente a resistência à endentação, e para o engenheiro de projeto, ela frequentemente significa uma quantidade fácil de ser medida e especificada, que indica algo a respeito da resistência e do grau de tratamento térmico de um material metálico.

Existem três tipos de gerais de medida de dureza, dependendo da maneira pela qual o ensaio é conduzido:

(a) dureza ao risca mento;

(b) dureza à endentação e,

(c) dureza dinâmica ou por rebote.

Somente a dureza por endentação, nos materiais metálicos, tem interesse significativo para a engenharia.

FRATURA FRÁGIL E FRATURA DÚCTIL

Todos os materiais se rompem quando submetidos a um carregamento no qual a tensão seja maior que aquela da sua resistência mecânica.

O comportamento ao longo desse processo pode classificar os materiais em dois grandes grupos: há os que fraturam sem ‘ceder’ e os que ‘cedem’ nitidamente antes de se fraturar. Ao primeiro grupo denominamos materiais frágeis (que apresentam fratura frágil) e, ao segundo, materiais dúcteis.

Exemplo material frágil: Vidro

Exemplo de material dúctil: Cobre (a ductilidade está associada à capacidade que um material apresenta, de ser transformado em fios).

Uma boa maneira para se observar a diferença no comportamento entre os materiais é submetendo-os a um ensaio de tração. Fazendo-se um gráfico da força em função do deslocamento, é possível caracterizar um material entre os dois grupos. Material frágil rompe-se com pequeno deslocamento e mostram maior resistência mecânica.

Figura: Diagrama força versus deslocamento frágil (curva a) dúctil (curva b).

A maioria dos materiais metálicos, ao ser submetido a uma tensão crescente, se comporta dentro do grupo dos que ‘cedem’ antes de romper. Porém, certas ligas, especialmente quando tratadas termicamente, são muito resistentes, porém, frágeis. Com tratamentos térmicos adequados essa situação pode ser revertida em diferentes graus! Os resultados poderiam ser vistos como linhas intermediárias e os materiais combinariam as melhores propriedades ‘entre os dois mundos’.

FADIGA

Fadiga mecânica é a degradação das propriedades mecânicas levando à falha do material ou de um componente sob carregamento cíclico.

No geral, fadiga é um problema que afeta qualquer componente estrutural ou parte que move. Exemplos: automóveis nas ruas, aviões (principalmente nas asas) no ar, navios em alto mar, constantemente em choque com as ondas, reatores nucleares etc... (perceba então a importância do fenômeno de fadiga). Pode-se afirmar que 90% das falhas em serviço de componentes metálicos que experimentam movimento de um jeito ou de outro é devido à fadiga. Frequentemente, a superfície de fratura por fadiga irá mostrar algumas características macroscópicas de fácil identificação e associação ao fenômeno da fadiga, tais