relatorio tensão

relatorio tensão

Universidade Estadual Paulista“Júlio de Mesquita Filho”Faculdade de EngenhariaCampus de Guaratinguetá

Nome: Augusto Araujo Peres Gonçalez

Matrícula: 10240-1

Turma: 344

Propriedades Mecânicas dos MateriaisProf. Tomaz Manabu Hashimoto

Ensaio de Tração

Resumo

Este relatório envolve ensaios de tração, tendo sido estudados os ensaios de tração real e convencional. Nele se encontra a teoria básica dos experimentos feitos, os resultados obtidos com anexo do gráfico impresso pela máquina do ensaio de tração e discussões sobre a diferença entre ambos os ensaios.

Objetivo

Aplicar ensaios de tração convencional e real sobre corpos de prova diferentes. Analisar os resultados, vendo a diferença entre os tipos de ensaio e entre os corpos de prova.

Introdução Teórica

Há diversos ensaios possíveis para a obtenção de informações sobre a resistência de certos materiais. Um deles é o Ensaio de Tração.

Tal ensaio é de grande importância e amplamente utilizado, pois fornece informações básicas sobre a resistência de materiais, além de utilizar de menos cálculos do que outros tipos de ensaio (como o de torção).

Consiste em aplicar uma força trativa uniaxial de modo que seja continuamente crescente. Essa força provoca deformações no material que devem ser medidas após o ensaio (quando ocorre a ruptura) ou até mesmo durante. O corpo de prova geralmente é uma peça de dimensões padronizadas, podendo este ser de forma cilíndrica ou chata, permitindo assim comparações entre ensaios e materiais diferentes. Tal ensaio é feita em uma máquina própria que também forma um gráfico de Carga x Alongamento.

Cada material apresenta certas características próprias que são de grande importância para a Engenharia, inclusive para o Ensaio de Tração. Dentre tais características, é importante ressaltar a dutibilidade. É a propriedade que certos materiais tem de se deformarem plasticamente (seu oposto é fragilidade). Quanto mais dúctil for o material, mais o mesmo pode se deformar antes de ocorrer uma ruptura. Pelo contrário, quanto mais frágil for o material, menos ele se deformará antes que ocorra a ruptura. A dutibilidade pode ser analisada por dois parâmetros: alongamento (deformação) e estricção (redução de área).

Imagem 1 – Máquina que realiza Ensaios de Tração

Ao se aplicar a tensão sobre o corpo de prova, a deformação inicial se dará de forma uniforme em todo o corpo. Isso ocorre até o momento em que o corpo é submetido a uma carga máxima. A partir desse momento, a deformação começa a ser localizada, ocorrendo um fenômeno chamado de estrição, que nada mais é do que a diminuição da seção transversal do material até que o mesmo se rompa. Em corpos dúcteis, a estrição é bem visível, sendo que quanto mais dúctil, mais deformação localizada o material irá sofrer antes que se rompa. Em materiais mais frágeis, a estrição pode chegar a não ser perceptível.

Durante o ensaio, o corpo de prova passa por certos pontos específicos. Dentre os mesmos é importante ressaltar:

Limite de escoamento - para materiais que apresentam descontinuidade na curva do gráfico tensão x deformação, é definido como o valor da tensão para o qual ocorre um considerável aumento da deformação sem que haja o aumento da tensão aplicada. Para materiais sem descontinuidade na curva, é estabelecido um limite convencional de escoamento, diferindo de acordo com o material. O valor convencionado (n) corresponde a um alongamento percentual. Os valores de uso mais freqüente são:

n=0,2%, para metais e ligas metálicas em geral;·n=0,1%, para aços ou ligas não ferrosas mais duras;·n = 0,01%, para aços-mola.

Imagem 2 – Tensão de escoamento Imagem 3 – Tensão de escoamentocom variação repentina de tensão sem variação repentina de tensão

Carga máxima - momento em que o material deixa de ter deformação uniforme em todo o material e passa a ter deformação localizada, podendo a partir desse momento apresentar ou não estricção. No gráfico, é representado pelo ponto com maior tensão.

Ruptura – como o próprio nome diz, é o momento em que o material sofre sua deformação máxima e rompe.

Há na verdade dois tipos de Ensaio de Tração: o Convencional e o Real. O Ensaio de Tração Convencional consiste na aplicação da carga no corpo de prova de forma ininterrupta, tendo como base as dimensões originais da peça (antes de ocorrer o ensaio). O Ensaio de Tração Real consiste na mesma aplicação de carga, porém o experimento é interrompido algumas vezes para a realização das medidas do material. A diferença entre os dois ensaios é que o Ensaio Convencional não mostra as características de deformação do material de forma correta, já o Real é mais confiável. Isso é decorrente do fato de que o Ensaio Real é baseado apenas nas dimensões originais da peça. Tal procedimento não é preciso, uma vez que tais dimensões sofrem grandes alterações no decorrer do ensaio. Quando o material sofre o fenômeno da estrição, sua área transversal diminui, fazendo com que, no caso do ensaio realizado de forma contínua, a carga necessária para continuar a deformação também diminua, fazendo com que a tensão convencional também diminua, produzindo uma queda na curva do gráfico de Tensão x Deformação após o ponto de carga máxima.

O que ocorre na verdade, é um aumento da resistência por deformação (chamado de encruamento) contínuo até a fratura. Isso faz com que a tensão necessária para continuar a deformação aumente, não ocasionando a queda na curva Tensão x

Imagem 4 – Corpo de prova cilíndrico

Deformação como ocorre no Ensaio Convencional.

A tensão de tração convencional é calculada pelo quociente entre a carga aplicada e a área inicial da seção transversal (). Já a deformação convencional é calculada pelo quociente entre a variação do comprimento e o comprimento inicial (). A tensão de tração real é calculada como o quociente entre a carga P em um determinado instante e a área da seção transversal do material naquele mesmo instante ().

Descrição Experimental

Ensaio de Tração Convencional

No primeiro ensaio realizado utilizou-se um corpo de prova cilíndrico de aço 1020 cozido. Primeiramente é necessário medir o comprimento inicial (L0) e o diâmetro inicial (D0) da peça testada, para isso utiliza-se um paquímetro. O diâmetro foi medido três vezes, tirando a média entre as medidas. Tendo sido feitas as medidas, prende-se o material na Máquina Universal para Ensaios de Tração e Compressão. Em seguida ajustam-se as válvulas de comando da máquina: a válvula de segurança e a de descarga. Em seguida ajustam-se os ponteiros da máquina, a carga a ser aplicada no corpo de prova e a folha de papel milimetrado na qual será feito o gráfico de força x deslocamento que deverá ser convertido em tensão x deformação. Após essas etapas serem concluídas, aciona-se a máquina. Enquanto a carga é aplicada no material, verifica-se o ponto onde ocorre a carga de escoamento, indicada pelo ponteiro superior. Quando o material se rompe, anota-se a carga máxima, indicada pelo ponteiro inferior. Retira-se o material da máquina, juntam-se as duas partes do material e mede-se novamente com o paquímetro o diâmetro final (Df) na região de ruptura e o seu comprimento final (Lf).

O segundo ensaio segue os mesmos procedimentos. Nele foi utilizado um corpo de prova de alumínio puro cilíndrico.

Ensaio de Tração Real

Esse procedimento é semelhante com o Ensaio de Tração Convencional, havendo apenas o diferencial de haver interrupções na aplicação de carga.

Prende-se o corpo de prova de aço 1020 recozido na máquina, posiciona-se a ponta da caneta da máquina no papel milimetrado e começa-se a aplicação da carga. Após a tensão ter passado pela tensão de escoamento, deixa-se a tensão aumentar um pouco a mais e interrompe-se a aplicação de carga. Após alguns segundos, liga-se a máquina novamente. A interrupção é feita mais três vezes contando certos intervalos entre os mesmos. A cada interrupção, realiza-se a medida do diâmetro do corpo de prova três vezes, tirando sua média após isso. Tendo o experimento alcançado a tensão máxima, deixa-se o experimento continuar sem interrupções. Com o corpo de prova já rompido, medem-se seu comprimento final e seu diâmetro final duas vezes.

Resultados Experimentais

Ensaio de tração convencional

Aço 1020 cozido

Antes do experimento

Diâmetro inicial – 1ª medida = 10,06mm 2ª medida = 10,01mm Média (D0) = 10,02mm 3ª medida = 10,00mm

Comprimento Inicial (L0) = 50,78mm Deformação Inicial = 0,00mm

Depois do experimento

Diâmetro final (Df) = 7,26mm

Comprimento Final (Lf) = 69,46mm Deformação Final = 0,37mm

Carga de Escoamento = 2260kgf Tensão de Escoamento = 28,66kg/mm2

Carga Máxima = 3450kgf Tensão Máxima = 43,75kg/mm2

Carga de Ruptura = 2460kgf Tensão de Ruptura = 31,20kg/mm2

Alumínio Puro

Antes do experimento

Diâmetro inicial – 1ª medida = 10,04mm 2ª medida = 10,07mm Média (D0) = 10,06mm 3ª medida = 10,07mm

Comprimento Inicial (L0) = 50,91mm Deformação inicial = 0,00mm

Depois do experimento

Diâmetro final (Df) = 7,64mm

Comprimento Final (Lf) = 56,70mm Deformação Final = 0,11mm

Carga Máxima = 2980kgf Tensão Máxima = 37,49kg/mm2

Carga de Ruptura = 2220kgf Tensão de Ruptura = 34,49kg/mm2

Ensaio de Tração Real

Aço 1020 Recozido

Antes do experimento

Diâmetro inicial – 1ª medida = 9,98mm 2ª medida = 10,02mm Média (D0) = 10,06mm 3ª medida = 9,94mm

Comprimento Inicial (L0) = 49,56mm Deformação Inicial = 0,00mm

Depois do experimento

D1(mm)

D2 (mm)

D3 (mm)

Dmed(mm)

P1=2600kgf

σ1 =34,12kg/mm2

9,87

9,85

9,82

9,85

P2 =2900kgf

σ2 = 38,52kg/mm2

9,85

9,83

9,70

9,79

P3 =3200kgf

σ3 = 44,12kg/mm2

9,68

9,60

9,54

9,61

P4 =3400kgf

σ4 = 49kg/mm2

9,43

9,44

9,34

9,40

Pmáx =3440kgf

σ5 = 53,60kg/mm2

9,25

9,11

8,76

9,04

Pesc = 2120kgf

Prupt = 3460kgf

Tabela 1 – Diâmetros medidos durante as interrupções do procedimento

Diâmetro final= 6,03mm

Comprimento Final = 66,87mm Deformação Final = 0,35mm

Discussões Experimentais

A partir dos ensaios de dureza convencional, foi possível determinar que o aço 1020 é mais dúctil do que o alumínio puro. Nota-se isso pela deformação ocorrida nos materiais antes da ruptura. O aço 1020 sofre uma deformação maior do que a do alumínio antes de cada um romper.

Nota-se também que o no ensaio de tração sobre o alumínio, não ocorre uma variância na tensão no momento em que ocorre a tensão de escoamento. A tensão então é calculada do modo convencional: a tensão correspondente a 0,2% da deformação permanente.

Analisando as tensões, diâmetros e comprimentos finais, comprova-se a veracidade do ensaio de tração real, uma vez que os resultados demonstram o fenômeno do encruamento. Tal fato fica visível principalmente no gráfico. A curva tensão x deformação do gráfico do Ensaio de Tração Convencional sofre um declive que o Ensaio Real não sofre. Isso é decorrente do fato de que a resistência por deformação aumenta conforme o corpo deforma, fazendo com que a tensão necessária para que haja a deformação aumente.

Conclusão

Através desse experimento, foi possível determinar a utilidade do Ensaio de Tração. Utilizando tal ensaio, é possível determinar o quão dúctil ou frágil é um material, além de determinar a força máxima que o material pode agüentar antes que comece a se deformar (tanto de forma uniforme quanto de forma localizada) ou chegar à ruptura. Com relação aos corpos de prova utilizados no experimento, pode-se chegar à conclusão de que o alumínio é mais frágil em relação ao aço 1020, uma vez que o segundo suporta uma tensão maior e deforma mais antes de ocorrer a ruptura, sendo assim mais dúctil e resistente do que o alumínio. Pode-se também concluir que o Ensaio de Tração Real tem um resultado mais aceitável do que o Ensaio Convencional, sendo que através desses ensaios pode-se confirmar o fenômeno do encruamento, que é o que faz a curva de tensão x deformação do Ensaio Real ser mais alto do que o Convencional, uma vez que a tensão necessária para que o material se rompa é maior.

Bibliografia

www.scribd.com/.../Aula-05-Ensaio-de-tracao-analise-dos-resultados

cursos.unisanta.br/mecanica/ciclo8/Capitulo1-parte2.pdf

http://pt.scribd.com/doc/3969817/Aula-05-Ensaio-de-tracao-analise-dos-resultados

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