Conformação Mecanica

Laboratório de Conformação e Usinagem

Ensaios de tração

Amanda Silva Tavares

Número: MEC 2014 01

Belo Horizonte, 06 de Agosto de 2014.

Introdução

Ensaio de tração consiste na aplicação de carga de tração uniaxial crescente em um corpo de prova especifico até a ruptura. A uniformidade termina no momento em que é atingida a carga máxima suportada pelo material, quando começa a aparecer o fenômeno da estricção ou da diminuição da seção do corpo.

Figura 1 – Alongamento em um corpo de prova submetido a um ensaio de tração

Nos corpos de provas normalmente a seção reta é circular, porém corpos de provas retangulares também são usados.

Quando um corpo de prova é submetido a um ensaio de tração, a máquina de ensaio fornece um gráfico que mostra as relações entre a força aplicada e as deformações ocorridas durante o ciclo.

Mas o que interessa para determinação das propriedades do material ensaiado é a relação entre a tensão e a deformação.

A tensão corresponde à força dividida pela área da seção sobre a qual a força é aplicada

Aplicando a equação descrita acima é possível encontrar os valores da tensão e fazer o gráfico conhecido como tensão-deformação.

Figura 2 – Curva tensão x Deformação

Existem dois comportamentos no gráfico acima. Eles são chamados de: fase elástica e fase plástica.

Figura 3 – Comportamento fase elástica e fase plástica

O ponto A representa o limite elástico. Até este ponto, assume-se que a deformação elástica é independente do tempo, ou seja, quando uma carga é aplicada, a deformação elástica permanece constante durante o período em que a carga é mantida constante. Também é assumido que após a remoção da carga, a deformação é totalmente recuperada, ou seja, a deformação imediatamente retorna para o valor zero.

A deformação convencional ou nominal é dada:

Onde:

L0 – comprimento inicial

L – comprimento final para cada carga P aplicada.

Acima de certa tensão, os materiais começam a se deformar plasticamente, ou seja, ocorrem deformações permanentes. O ponto na qual estas deformações permanentes começam a se tornar significativas é chamado de limite de escoamento. Durante o escoamento a carga oscila entre valores muito próximos um dos outros.

Durante a deformação plástica, a tensão necessária para continuar a deformar um metal aumenta até um ponto máximo, chamado de limite de resistência à tração, na qual a tensão é a máxima na curva tensão-deformação de engenharia. Neste ponto ocorre o encruamento que é um endurecimento causado pela quebra de grãos que compõem o material quando deformados a frio. O material resiste cada vez mais à tração externa necessitando de uma tensão cada vez maior para se deformar. Isto corresponde a maior tensão que o material pode resistir. Se esta tensão for aplicada e mantida, o resultado será a fratura. Toda a deformação até este ponto é uniforme na seção. No entanto, após este ponto, começa a se formar uma estricção, na qual toda a deformação subsequente está confinada e, é nesta região que ocorrerá ruptura. A tensão corresponde à fratura é chamada de limite de ruptura.

Figura 4 – Gráfico tensão x deformação

O ponto A’ representa o limite de proporcionalidade. A partir dele a deformação deixa de ser proporcional a carga aplicada.

Note que a tensão no limite de ruptura é menor do que no limite de resistência. Isto ocorre devido à diminuição de área que acontece no corpo de prova depois que se atinge a carga máxima.

Com este ensaio é possível obter também: tenacidade que é a quantidade de energia absorvida por um material à medida que se fratura. Resiliência que é a capacidade de um material em absorver energia quando ele é deformado elasticamente. Tenacidade é calculada através da área total da curva e resiliência através da área da parte linear da curva (fase elástica).

Objetivos

Obter e comparar os gráficos de tensão x deformação dos aços 1020 e 1045.

Metodologia

O primeiro corpo de prova (aço 1020) foi fixado em uma máquina por suas extremidades, numa posição que permitisse ao equipamento aplicar-lhe uma força axial para fora, de modo a aumentar seu comprimento. A carga aplicada foi aumentada pela máquina até a ruptura do material.

A máquina de ensaio estava conectada a um computador que foi traçando o diagrama de força X deslocamento através de um software, à medida que o ensaio foi realizado.

O mesmo procedimento foi feito em seguida com o segundo corpo de prova (aço 1045).

Após obter os dois gráficos que estão anexados nas ultimas páginas foi traçado o gráfico de tensão X deformação e feita à comparação entre os mesmos.

Figura 5 – Equipamento usado para ensaio de tração; corpo de prova aço 1020; corpo de prova aço 1045.