Ensaio de Tração

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ENSAIO DE TRAÇÃO

1.

1. INTRODUÇÃOINTRODUÇÃO

Este relatório tem por objetivo a análise da caracterização mecânica dos materiais –

especificamente dos metais – através do ensaio de tração. Tal ensaio é amplamente utilizado

na indstria e consiste na deformação de um

na indstria e consiste na deformação de um corpo de prova até a corpo de prova até a sua ruptura! mediante umasua ruptura! mediante uma

car"a de tração

car"a de tração "radativamente crescente"radativamente crescente

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# ensaio de tração a$ui analisado foi realizado com um corpo de prova composto por realizado com um corpo de prova composto por aço%aço%

1&'&! conforme a norma ()* +,# -/'%10'&1. 2s forças aplicadas ao lon"o do ensaio e o

alon"amento são medidos na própria má$uina! permitindo a "eração de um "ráfico tensão%

deformação do material em estudo! a partir

deformação do material em estudo! a partir dos dados coletados.dos dados coletados.

3om tais propriedades em mãos! possibilita%se o estudo da ade$uada aplicação do 3om tais propriedades em mãos! possibilita%se o estudo da ade$uada aplicação do mat

materierial al em em difdifereerententes s sitsituaçuaç4es4es! ! seseja ja parpara a o o uso estruuso estruturtural al ou ou parpara a a a conconforformaçmação ão ee usina"em do material! por e5emplo.

usina"em do material! por e5emplo.

3om a crescente "lobalização e internacionalização do comércio de produtos e serviços! 3om a crescente "lobalização e internacionalização do comércio de produtos e serviços! ev

evididenencicia%a%se se a a imimpoportrtânâncicia a dadas s nonormrmasas nonos s ensensaioaios s de de carcaractacterierizaçzação ão mecmecâniânica ca dosdos

mat

materieriaisais! ! popois is proproporporciocionam nam maimaior or se"se"uraurançança! ! conconfiafiabilbilidaidade de e e intintercercambambialialidaidade de dosdos

resultados.

'.

'. OBJETIVOSOBJETIVOS #

# objobjetietivo vo do do enensaisaio o de de tratraçãção o é é menmensursurarar! ! atratravéavés s do do "rá"ráficfico o tentensãosão%de%deforformaçmaçãoão!! propriedades mecânicas importantes para o uso apropriado do material em estudo! tais como0 propriedades mecânicas importantes para o uso apropriado do material em estudo! tais como0 módulo de elasticidade6 limite de escoamento6 limite de resist7ncia 8 tração6 limite de ruptura6 módulo de elasticidade6 limite de escoamento6 limite de resist7ncia 8 tração6 limite de ruptura6 módulo de tenacidade6 módulo de resili7ncia6 alon"amento total e estricção.

módulo de tenacidade6 módulo de resili7ncia6 alon"amento total e estricção. .

. METODOLOGIAMETODOLOGIA a.

a. 9*E9*E9922*2:*2:;# <# 3;# <# 3#*9#*9# <E 9# <E 9*#=*#=22

# material disponibilizado para o "rupo foi

# material disponibilizado para o "rupo foi uma c>apa de aço 1&'& com 1mmuma c>apa de aço 1&'& com 1mm

de espessura. # aço 1&'& é composto por '&? de carbono! p

de espessura. # aço 1&'& é composto por '&? de carbono! p ossui e5celenteossui e5celente plasticidade e soldabilidade.

plasticidade e soldabilidade. @ utilizado em componentes mecânicos! tais como@ utilizado em componentes mecânicos! tais como en"rena"ens! ei5os! virabre$uins! pinos "uia! anéis de en"rena"em! entre outros. en"rena"ens! ei5os! virabre$uins! pinos "uia! anéis de en"rena"em! entre outros.

3omposição AuBmica do 2ço 1&'& 3omposição AuBmica do 2ço 1&'&

2 norma

2 norma utilizada para utilizada para a a realização do realização do ensaio ensaio e e a a construção do construção do corpo de corpo de prova prova foi foi aa da 2)(T ()* +,# -/'%10'&1 CDateriais metálicos – Ensaio de tração 8 temperatura da 2)(T ()* +,# -/'%10'&1 CDateriais metálicos – Ensaio de tração 8 temperatura ambiente! se"undo essa norma! o ensaio deve ser realizado 8 temperatura ambiente! entre ambiente! se"undo essa norma! o ensaio deve ser realizado 8 temperatura ambiente! entre 1&F3 e GF3.

1&F3 e GF3.

9ara a fabricação do corpo de prova realizamos primeiro a marcação com o riscador! 9ara a fabricação do corpo de prova realizamos primeiro a marcação com o riscador! marcando na c>apa recebida um retân"ulo de '&&mm 5 '&mm. 3ortamos esse retân"ulo marcando na c>apa recebida um retân"ulo de '&&mm 5 '&mm. 3ortamos esse retân"ulo ut

utililizizanando do a a "u"uilil>o>otitinana. . 2 2 prpró5ó5imima a etetapapa a do do prprococesesso so fofoi i a a ususinina"a"em em na na frfresesadadororaa ferramenteira! utilizando%se de uma fresa de 'Gmm de aço rápido! rotação de H/&rpm e com ferramenteira! utilizando%se de uma fresa de 'Gmm de aço rápido! rotação de H/&rpm e com avanço de &mmImin. 2pós os processos acima descritos!

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b. D@T#<# <E E(,2+#

2 má$uina >idráulica de tração foi o e$uipamento utilizado para a realização do ensaio de tração! também con>ecida como má$uina universal. Dá$uina essa movida pela pressão do óleo! li"ada diretamente a um dinamJmetro responsável pela medição da força! em (eKtons! aplicada ao corpo de prova.

#s dados de deslocamento das "arras Ce conse$Lentemente do material em relação 8 força aplicada foram re"istrados no computador da oficina. Mtilizamos também pa$uBmetro para verificação das medidas anteriores e posteriores ao ensaio.

+nicialmente medimos a lar"ura e espessura iniciais do corpo de prova! localizando assim a área inicial da seção. 2pós a medição! o corpo de prova foi fi5ado na má$uina utilizando suas e5tremidades! de maneira a manter a perpendicularidade em relação 8 ma$uina! permitindo assim a aplicação de forças puramente a5iais. Noi aplicada então uma pré car"a de G&O"f.

# ensaio foi realizado de acordo com a norma acima especificada! e até a ruptura do corpo de prova.

H. PROPREDADES OBTIDAS COM O ENSAIO DE TRAÇÃO

2pós a realização do ensaio de tração! os dados coletados foram salvos em um ar$uivo! possibilitando a construção de um "ráfico de tensão%deformação e a obtenção das se"uintes propriedades do material0

a Módulo de Elastiidade !E"0 constante de proporcionalidade direta entre a tensão aplicada ao material e a sua deformação. Esta propriedade é valida en$uanto o material está no re"ime elástico e é i"ual ao coeficiente an"ular do se"mento linear da curva de tensão%deformação.

b Li#ite de Esoa#e$to0 nBvel de tensão onde a deformação plástica tem inBcio. Esta propriedade é obtida na interseção da curva de tensão%deformação e uma reta paralela ao seu se"mento linear construBda a partir de uma deformação de &!&&'. c Li#ite de Resist%$ia a t&a'(o0 é a tensão no ponto má5imo da curva tensão%

deformação de en"en>aria.

d Li#ite de Ru)tu&a0 tensão de ruptura do corpo de prova.

e Módulo de Te$aidade0 ener"ia de deformação por unidade de volume e5i"ida para tencionar um material desde um estado com aus7ncia de car"a até o limite de ruptura. @ i"ual 8 área sob a curva tensão%deformação de en"en>aria computada até o limite de ruptura.

f Módulo de Resili%$ia0 ener"ia de deformação por unidade de volume e5i"ida para tencionar um material desde um estado com aus7ncia de car"a até a tensão do limite de escoamento. @ i"ual a área sob a curva tensão%deformação de en"en>aria computada até o limite de escoamento.

" Alo$*a#e$to Total0 aumento percentual do comprimento do corpo de prova. > Est&i'(o0 diminuição da seção transversal.

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G. RESULTADOS0

2 partir do "ráfico de Tensão 5 <eformação do material em estudo! é possBvel determinar o Dódulo de Elasticidade Cou Poun"! Qimite de Escoamento! Qimite de *esist7ncia! Qimite de *uptura! Dódulo de Tenacidade e Dódulo de *esili7ncia. 2bai5o se"ue o "ráfico $ue possibilita a visualização dos valores obtidos para tais propriedades do material em $uestão.

(o "ráfico anterior 8 es$uerda! podemos obter0

• Limite de Resistência Mecânica0 pela reta em vermel>o! resultando um valor de

&1!&- D9a6

• Limite de Ruptura0 pela reta em verde! obtendo um valor de 'R1!GG D9a

• Módulo de Young (ou Elasticidade)0 pelo coeficiente an"ular da reta laranja! no

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• Módulo de Tenacidade: é i"ual 8 inte"ral definida de & a &! 'G do polinJmio de

terceiro "rau! resultante da lin>a de tend7ncia do "ráfico de tensão deformação de en"en>aria. 2ssim0

9ortanto! o módulo de tenacidade é de R&!- D9a.

á 8 direita! temos parte do "ráfico no re"ime elástico! caracterizado por $uatro pontos desse re"ime do material. #btemos0

• Limite de Escoamento0 apro5imadamente '&' D9a! obtido através do ponto de

intersecção da reta paralela com a reta do re"ime elástico! saindo do ponto C&.&&'6 &.

#btemos outras propriedades a partir de formulas con>ecidas! tais como0

• Módulo de Resiliência0 pode ser calculado a partir da divisão do $uadrado do

limite de escoamento pelo dobro do módulo de Poun". 2ssim0

• Alongamento: #btivemos um alon"amento de '-!-H?. Mtilizamos o se"uinte

cálculo0

• Estricção: #correu uma estricção de G!'?. =eja0

. ! onde 2f U -!'Hmm'_{e 2& U 1!mm}'_{Cáreas final e inicial}

9ara a obtenção da curva real! consideremos $ue metais sólidos como o aço são basicamente incompressBveis! assim! seu volume pode ser considerado como constante.

=&!/'1G D9a

Qf U /!Rmm Q& U Rmm

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9ara determinação dos coeficientes da curva real! consideramos a se"uinte função0

Mtilizamos então o método dos mBnimos $uadrados! apro5imando essa função de um polinJmio de primeiro "rau! obtendo o "ráfico contido no ane5o e a e$uação0 V U &!1&5 W -!1-R. *esultando em XUHR-!RGRD9a e nU&!1&

-. COMENT+RIOS E CONCLUS,ES

P&o)&iedade #e-$ia Valo& o.tido Valo& es)e&ado Dódulo de elasticidade G'!& S9a '&G!&& S9a Qimite de escoamento '&' D9a '1&!&& D9a Qimite de resist7ncia &1!&- D9a &!&& D9a Qimite de ruptura 'R1!GG D9a R&!&& D9a Dódulo de tenacidade R&!- D9a 1'&!&& D9a Dódulo de resili7ncia &!/'1G D9a &!H D9a

2lon"amento '-!-H? 'G?

Estricção G!'? -H?

3oeficiente da curva verdadeira XUHR-!RGRD9a e nU&!1& XUG& D9a e nU&.'-#btivemos! neste relatório! al"umas propriedades mecânicas do aço 1&'&. Duitas delas se apro5imaram dos valores esperados Caté &? de variação! como os limites de escoamento e de resist7ncia! o módulo de resili7ncia! o alon"amento! a estricção e o coeficiente da curva verdadeira. Entretanto! >ouve "rande discrepância entre os valores esperando e obtido o módulo de elasticidade e no módulo de tenacidade! muito

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provavelmente por e$uBvocos na "eração e tratamento de dados e devido 8 propa"ação desses e$uBvocos.

2pesar dessas "randes variaç4es em al"umas propriedades mecânicas! consideram% se satisfatórios os resultados apresentados neste relatório! pois resulta de um ensaio realizado por alunos da "raduação para fins didáticos.

ANE/OS

Sráfico para determinação dos coeficientes da curva real

Tabelas de dados usadas para monta"em da curva real e de en"en>aria! 8 es$uerda e direita! respectivamente

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RE0ER1NCIAS BIBLIOGR+0ICAS

3allister! Y. <. 3i7ncia e En"en>aria de Dateriais0 uma introdução. GZ edição. *io de aneiro0 QT3! '&&'.

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Ensaio dos Materiais <isponBvel em0 >ttp0IIKKK.urisan.tc>e.brI[lemmIar$uivosIensaios\

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Aço !onstrução Mecânica <isponBvel em0 >ttp0IIKKK.""dmetals.com.brIaco%construcao%

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2)(T C2ssociação )rasileira de (ormas Técnicas ()* +,# -/'%10'&1 – Dateriais Detálicos – Ensaio de tração 8 temperatura ambiente.