O Ensaio de Tração

Objetivo

Realizar ensaios de tração para diferentes tipos de materiais, analisando o gráfico de tensão X deformação.

Introdução

O ensaio de tração consiste em submeter um corpo de prova (figura 1) a um aumento de tensão até que o corpo sofra ruptura. Com a realização do experimento pode ser construída a curva relacionado tensão por deformação, nesta curva podem ser analisadas algumas das principais características do material como o seu regime elástico e resistência a tração.

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Figura 1 - Corpo de prova

Na zona de ruptura pode ser observado certo escoamento do material. A aplicação de uma forca axial de tração num corpo preso produz uma deformação no corpo, isto é, um aumento no seu comprimento com diminuição da área da seção transversal. Este aumento de comprimento recebe o nome de alongamento.

Elasticidade de um material é a sua capacidade de voltar a forma original em ciclo de carregamento e descarregamento. A deformação elástica é reversível, ou seja, desaparece quando a tensão é removida. A deformação elástica é consequência da movimentação dos átomos constituintes da rede cristalina do material, desde que a posição relativa desses átomos seja mantida.

Modulo de Elasticidade (E)

Esta é uma propriedade especifica de cada metal e corresponde a rigidez deste. Quanto maior o módulo menor será a deformação elástica.

Limite de Ruptura (σr)

O limite de ruptura corresponde a tensão na qual o material se rompe.

Modulo de Tenacidade (UT)

Tenacidade de um metal é a sua habilidade de absorver energia na região plástica. Já o modulo de tenacidade é a quantidade de energia absorvida por unidade de volume até a fratura.

Limite de Escoamento (σe)

O escoamento corresponde a transição entre a deformação elástica e a plástica. O limite de escoamento superior é a tensão máxima durante o período de escoamento, essa tensão é seguida por uma queda repentina da carga que representa o início da deformação plástica. Após isso a curva se estabiliza e o valor desta tensão equivale ao limite de escoamento inferior. Tais resultados não dependem apenas do material, mas também de outros fatores como a geometria e as condições do corpo de prova.

Modulo de Resiliência

Resiliência é a capacidade de um material absorver energia quando deformado elasticamente, e quando descarregado da tensão que provocou a deformação, devolver esta energia.

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Figura 2 – Curva representativa tensão x deformação

Materiais e Métodos

O técnico de laboratório realizou os ensaios de tração numa máquina universal de ensaios de tração do tipo Shimadzu AG-X de até 300KN, conectada a um computador que, simultaneamente ao ensaio, ia plotando o gráfico e nos fornecendo os dados.

Foram utilizados dois corpos de prova (como o da figura 1), todos com as mesmas especificações, porém com materiais distintos. Todos tinham 70mm de comprimento útil e 10mm de diâmetro, conforme a norma ABNT6152. Porém, o primeiro corpo era de aço com baixo teor de carbono, 1020. Já o segundo com médio teor de carbono, 1045.

Ao final de cada experimento, foram observados os gráficos e os dados plotados no software.

Resultados e Discussões

Ao final do ensaio, e diante de do software utilizado que nos possibilita extrair bastante informações do experimento, foram gerados dos gráficos sobrepostos referentes aos dois corpos de prova apresentados, aços 1020 e 1045, curvas vermelha e roxa, respectivamente, mostrado na figura 3.

A curva tensão x deformação evidencia bem os diferentes tipos de comportamento, resistência, quanto a quantidade de carbono, como mostrado no gráfico

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Figura 3 - Curvas Tensão x Deformação sobrepostas dos aços 1020(vermelha) e 1045(roxa).

Outro fator importante, foi o tipo de ruptura apresentado. Como era de se esperar, ambos os corpos de prova apresentaram fratura de caráter dúctil. Este tipo de fratura ocorre no início no centro da região estrita do corpo de prova, por meio de deformação de microcavidades que coalescem, conforme mostrado na figura 3, e seu crescimento se dá na região onde será constituída a zona fibrosa, perpendicularmente ao eixo do corpo de prova, formando assim a taça. Nessa zona, a propagação da trinca ocorre gradualmente e de maneira estável. Quando a propagação se torna mais rápida, aparece a zona radial. Isto acontece quando a trinca se aproxima da superfície externa do corpo de prova. Daí ela segue a direção de 45° do eixo, por escorregamento, devido ao cisalhamento, formando o cone.

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