Ensaio de tração

MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO
INSTITUTO FEDERAL SUL-RIO-GRANDENSE
CURSO TÉCNICO DE ELETROMECÂNICA
DISCIPLINA DE MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO MECÂNICA
Ensaio de tração NBR 5162
Em um ensaio de tração, um corpo de prova é submetido a um esforço que o alonga (estica )
até a sua ruptura, ou seja até que o material rompa.
Tensão (σ sigma): É a intensidade da força interna que atua sobre a área analizada.
Portando calcula-se a tensão aplicada através da equação:
Corpo de prova: É uma amostra do material, geralmente com forma cilíndrica e com
dimensões específicas, definidas de acordo com a norma utilizada para o ensaio (ISO, ABNT,
DIN...) para que os resultados obtidos possam ser comparados ou, se necessário, reproduzidos.
Figura 01 – representação esquemática de um corpo de prova astes de ser submetido ao ensaio de tração.
Deformação (ξ épson):
É a variação do comprimento do material devido a força nele aplicada. Esta
variação é proporcional ao módulo de elasticidade de cada material, normalmente expressa em
mm/mm (ou seja é um adimensional).
Módulo de elasticidade (E ):
É a máxima tensão que o material pode suportar sem sofrer deformações plásticas, é
constante e próprio de cada material, normalmente expresso em GPa ou Kgf/mm2
Metal
(a 20 °C)
Alumínio
Cádmio
Cromo
Cobre
Ouro
Ferro
Módulo de Elasticidade E
GPa
70,3
49,9
279,1
129,8
78
211,4
Módulo de Elasticidade E
Kgf/mm2
7140
5040
28350
13160
7910
21420
Magnésio
Niquel
Prata
Titaneo
Tungstênio
Vanadio
44,7
199,5
82,7
115,7
411,0
127,6
4550
20230
8400
11760
41720
12950
A relação entre a tensão e a deformação e dada pela equação: σ = E. ξ
Figura 02 – Esquema de uma máquina de ensaio de tração:
Procedimento do ensaio:
O corpo de prova é fixado na máquina por suas extremidades através de garras de fixação.
A máquina é projetada para alongar o corpo de prova a uma taxa constante através da
aplicação de esforços crescentes na sua direção axial, sendo medidas as deformações
correspondentes.
O corpo de prova sujeito a essa força sofre deformações, variação de suas dimensões.
Os esforços ou cargas (Forças), são mensurados (medidos) na própria máquina assim como a
deformação do material. O ensaio ocorre até a ruptura do material.
Resultados:
Em um ensaio de tração, obtém-se o gráfico tensão-deformação, na qual é possível analisar o
comportamento do material ao longo do ensaio.
Figura 03 – Diagrama tensão deformação característico de um material frágil
Curva característica de um material frágil: É quando o material resiste a tensão até o limite de
proporcionalidade elástica, após este valor (de tensão) o material é incapaz de suportar e rompe.
Observamos que esta curva apresenta duas regiões, uma correspondente ao regime elástico,
que indica o limite de resistência elástica e o ponto de ruptura (limite de resistência de ruptura).
Figura 03: Corpo de prova instantes antes da ruptura
Curva característica de um material dúctil, pois apresenta além da deformação elástica, a
capacidade de deformar-se plasticamente, até o limite de tensão de ruptura, onde o material rompe.
Regiões:
● Regime elástico: Região onde acontece uma deformação elástica, proporcional a
intensidade da força aplicada, ali, cessando a força o material volta a sua forma original sem
deformações permanentes.
● Escoamento: O escoamento é o fenômeno caracterizado pela deformação permanente do
material sem que haja aumento de carga, fenômeno que antecede o regime plástico.
● Regime plástico: Região onde o material sofre deformação plástica, com o aumento da
força aplicada as transformações no material são permanentes.
● Encruamento (estricção): Ponto do ensaio onde ocorre significativa redução na área do
corpo de prova, quanto mais dúctil foi o material maior será a região de estricção.
● Limite de resistência: É o maior valor de tensão que o material eé capaz de suportar.
● Ruptura: Ponto limite do material, momento onde ocorre o rompimento do corpo de prova.
Lei de Hooke
A lei de hooke supõe que os materias tenham um comportamento perfeitamento elástico e
enuncia que a deformação apresentada por um material é diretamente proporcional à tensão nele
aplicada.
Desta forma, sempre que considerarmos a região elástica expressa no diagrama tensão X
deformação, e esta região apresentar uma linha retilinia (comportamento linear) dis-se que o
material analizado obedece a lei de Hooke.
Considerações finais:
● O ensaio de tração é um ensaio destrutivo, ou seja, para que se possa verificar as
propriedades dos materiais é necessário leva-os até a Ruptura (destruição).
● Nem todos os ensaios são destrutivos, outros ensaios testam as características dos
materiais sem danifica-lo (raio X, liquido penetrante, ultrasom,...)
● As normas técnicas mais comuns aplicadas aos ensaios de tração são elaborados por:
ASTM (American Society for Testing and Materials)
ABNT (Associação Brasileira de Normas Técnicas)
● A Tenacidade é a propriedade que apresenta a capacidade total do material em absorver
energia (deformar-se elasticamente ou plasticamente) antes na ruptura e pode ser calculada através
da área obtida no diagrama tensão x deformação.
Verificando o entendimento:
1) Porque o corpo de prova utilizado no ensaio de tração apresenta uma região com diâmetro
reduzido?
2) Explique o que é deformação: Qual a diferença entre a deformação plástica e a deformação
elástica?
3) Se utilizarmos dois materiais diferentes para o corpo de prova em um ensaio de tração, um é
o alumínio e o outro o vanádio. Qual apresentará menor deformação? Justifique:
4) Observando os gráficos obtidos no ensaio de tração, diga qual a principal diferença entre um
material frágil e um material dúctil:
5) Dois materiais (A e B) foram submetidos a um ensaio de tração e apresentaram
as seguintes curvas de tensão-deformação:
Qual dos materiais apresenta maior deformação permanente?
A()
B()
Figura do exercício 5