O Aço que utilizamos no experimento realizado em laboratório foi o CA50

ESTUDO DO ENSAIO DE TRAÇÃO DO AÇO CA50

Resumo: O estudo em questão teve como objetivo, uma análise minuciosa do aço CA50, material que no qual é utilizado cotidianamente em nossa sociedade, na construção civil, por exemplo. Trata-se de matéria prima base para projetos simplórios até os mais abstratos. É de suma importância garantir a qualidade e integridade estrutural do material. Neste sentido, este trabalho visa avaliar a deformação do material. Os resultados obtidos a partir do ensaio, despontam que os aços ensaiados apresentam características inferiores as especificações do fabricante. Utilizou-se o Microsoft Excel para adequação das curvas experimentais e o software da máquina para plotar a curva teórica do movimento no plano inclinado.

Palavras chaves: Análise, Ensaio e Tração.

1. INTRODUÇÃO

O aço é uma liga ferro e carbono contendo de 0,008% a 2% de carbono, além de outros elementos residuais resultantes do processo de fabricação (o ferro fundido possui entre 2% e 6,7% de C).  O mesmo é diariamente utilizado na construção civil, matéria prima base para construção de grandes e pequenos portes.

O aço que utilizamos no experimento realizado em laboratório foi o CA50.

Conforme a cartilha da empresa ArcelorMittal que fabrica o aço ArcelorMittal 50 S ou ArcelorMittal 50 Soldável, é um produto certificado pela ABNT/Inmetro e possui um processo de fabricação diferente do CA50 convencional (2014, p.3-4). A própria descreve que o aço é produzido a partir de tarugos que passam por um processo de conformação mecânica a quente, caracterizado como laminação. Na Figura 1, tem-se um exemplo de produção do aço CA50.

A sua composição química obedece a limites superiores restritos e, no processo de laminação, após o último passe, a barra de aço é resfriada com água a alta pressão por meio de um processo controlado, com exceção da bitola 16,0mm em rolo que possui a soldabilidade garantida com adição de elemento de liga. Esse resfriamento reduz a temperatura superficial da barra, gerando uma camada refrigerada endurecida. O núcleo da barra, que permanece quente, aquece a camada endurecida, promovendo um alívio de tensões dessa camada, também conhecido como revenimento, tornando-a mais dúctil. O produto final é o ArcelorMittal 50 Soldável, com uma camada superficial que apresenta alta resistência ao escoamento e um núcleo de alta ductilidade (2014, p.4), que pode ser melhor compreendido na figura 1.

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Figura 1: Fluxo de Produção do aço CA50. Fonte: Cartilha ArceloMittal (2014).

O ensaio de tração concretizado em laboratório, tem como objetivo fornecer dados relativos à capacidade de um sólido de suportar solicitações aplicadas a uma estrutura, ou seja, consiste em submeter um corpo de prova de geometria definida a um esforço crescente na direção axial do corpo de prova, levando-o a se romper.

Os esforços utilizados para realização do experimento, são medidos na própria máquina que é denominada como máquina universal de ensaios. Os resultados são obtidos pela máquina e transmitidos por um software que emite gráficos com os resultados do teste.

O gráfico que é emitido pelo programa, é conhecido como diagrama tensão-deformação com os dados relativos às forças aplicadas e deformações sofridas pelo corpo de prova até a ruptura. Ao estimar-se esse gráfico, obterá o módulo de elasticidade, resistência mecânico, o limite de escoamento e a tensão de ruptura. Na figura 2, temos um exemplo do modelo de corpo de prova utilizado no experimento.

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Figura 2: Modelo de corpo de prova. Fonte: http://www.infosolda.com.br.

O corpo de prova é constituído de cabeças e parte útil, unidas por concordância. As cabeças são as partes extremas, utilizadas para fixar o corpo de prova à máquina. A parte útil é a secção reduzida do corpo de prova onde acontece a ruptura; esta é a região onde serão feitas as diversas determinações.

Neste mesmo experimento, houve o processo térmico denominado como têmpera. Trata-se de um processo térmico de aços para aumentar a dureza e a resistência dos mesmos.

A têmpera apresenta duas etapas: aquecimento e esfriamento rápido. O aquecimento tem como desígnio, obter a organização dos cristais do metal, numa fase chamada austenitização. O esfriamento brusco visa alcançar a estrutura martensita. O objetivo deste processo é conduzir o aço a uma fase, na qual se obtém o melhor arranjo possível dos cristais do aço, para obter a futura dureza.

1. Objetivo geral

O presente trabalho teve como desígnio, o estudo da generalidade do ensaio de curva tensão e deformação de uma amostra do aço CA50 utilizado no laboratório, cujo foco consistiu-se analisar a deformação do material.

1. Objetivos específicos

• Determinar o módulo de elasticidade do aço através de medidas do alongamento feitas com um extensômetro mecânico;
• Efetuar medidas de deformação axial através do extensômetro elétricos de resistência.

1. MATERIAIS E MÉTODOS

A experiência realizada em laboratório dividiu-se em duas aulas, uma no dia 21 e a outra no dia 28 de agosto 2017, com a finalidade de explanar aos alunos todos os detalhes minuciosos de um ensaio de tração em um corpo de prova de aço CA50. Para ambos analisou-se o método utilizado.

 Para o experimento realizou-se os seguintes procedimentos:

• Inicialmente, os dois corpos de prova foram medidos com um paquímetro universal com uma precisão de 0,05 mm. As medidas realizadas foram de comprimento total, comprimento útil e diâmetro maior.

• Logo após a medição dos corpos de prova, os mesmos foram fixados na máquina universal de ensaios. Para a sua fixação, foi necessário dois mordentes.
• Em seguida, a máquina foi zerada através de um software e posteriormente iniciou-se o processo de ensaio de tração no primeiro corpo de prova até que houvesse a ruptura.
• O segundo corpo de prova, (ensaiado no dia 28 de agosto de 2017) após a sua medição, foi colocado no forno para ser realizado o tratamento térmico, conhecido como têmpera.
• Finalizado o seu período de forno, o corpo de prova foi levado ao resfriamento.
• Em seguida, o material foi ensaiado e descarregado por volta de 350 MPa. Logo após, iniciou-se o ensaio novamente até a ruptura.
• Após a realização do ensaio de tração, os dois corpos de prova foram medidos outra vez para que fosse realizado os cálculos necessários.

1. RESULTADOS E DISCUSSÕES

Para a realização do ensaio, a máquina foi devidamente calibrada e o corpo de prova, do aço CA50, fixado nos mordentes. As medidas dois corpos de prova estão explícitas na Tabela 1.

Tabela 1: Medidas do Corpo de prova antes do ensaio de tração.

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