Ensaio De Tração
Trabalho Escolar: Ensaio De Tração. Pesquise 860.000+ trabalhos acadêmicosPor: • 27/9/2013 • 1.433 Palavras (6 Páginas) • 453 Visualizações
EM423
Resistência dos Materiais
Faculdade de Engenharia Mecânica
UNICAMP
1
o
Semestre de 2007
Trabalho:
Relatório de ensaio de tração com
materiais poliméricos.
Grupo:
Atahualpa Moura Mendes 042117
Gustavo Henrique Rossini 043911
Hermann J. B. D. Simon 044028
Murilo Lahr 045465
Tatiana Ramos Pacioni 046591 Caracterização de Materiais Poliméricos 2
ÍNDICE
1) OBJETIVOS ........................................................................................................... 3
2) INTRODUÇÃO ...................................................................................................... 3
3) EQUIPAMENTOS E MATERIAIS ...................................................................... 5
3.1) ENSAIOS DE TRAÇÃO .......................................................................................5
3.2) MATERIAIS POLIMÉRICOS ............................................................................6
4) PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL ................................................................ 7
5) ANÁLISE DOS RESULTADOS E DISCUSSÃO ................................................. 8
6) MEMÓRIA DE CÁLCULO ................................................................................ 14
A) Cálculo do módulo de elasticidade .................................................................... 14
B) Cálculo da resistência máxima ou no escoamento ............................................ 14
C) Cálculo da deformação na resistência máxima ou no escoamento .................. 15
D) Cálculo da resistência na ruptura ..................................................................... 15
E) Cálculo da deformação na ruptura ................................................................... 15
F) Cálculo da tenacidade ........................................................................................ 16
7) CONCLUSÃO ...................................................................................................... 16
8) REFERÊNCIAS BIBIOGRÁFICAS ................................................................... 18 Caracterização de Materiais Poliméricos 3
1) OBJETIVOS
A caracterização de materiais poliméricos permite a obtenção de propriedades
importantes destes materiais. Nesta experiência foi utilizado um ensaio para a obtenção das
propriedades dos polímeros: o ensaio de Tração que relacionou as características dos
polímeros através da resposta dos mesmos quando submetidos a diferentes tensões e
deformações.
2) INTRODUÇÃO
O Ensaio de Tração é amplamente utilizado para o levantamento de informações
básicas sobre a resistência dos materiais e como um teste de aceitação de materiais que se
faz pelo confronto das propriedades determinadas pelo ensaio e ajustes especificados em
projeto. O ensaio consiste na aplicação de uma carga uniaxial crescente a um corpo de
prova especificado, ao mesmo tempo em que são medidas as variações no comprimento.
As especificações quanto à forma e dimensões dos corpos de prova, velocidade de
tensionamento, base de medida, etc., são ditadas pela norma técnica correspondente, que
no caso de materiais metálicos é a NBR 6152 da Associação Brasileira de Normas
Técnicas.
No ensaio de tração, uma amostra do material (corpo de prova) é submetida a um
esforço longitudinal (figura 1). As extremidades recebem garras do equipamento de
medição. A figura a seguir mostra um arranjo básico e apenas ilustrativo, sem escalas.
Figura 1 - Ilustração de um corpo de prova submetido a um ensaio de tração. Caracterização de Materiais Poliméricos 4
A partir das medidas de cargas e os respectivos alongamentos, constrói-se a curva
tensão-deformação, como mostra a figura 2, a qual mostra essa relação para diferentes
tipos de polímeros.
Figura 2 - Tensão versus deformação para polímeros (a) frágeis, (b) plásticos, (c)
elastômeros.
Um material é dito ter comportamento elástico se, uma vez removido o esforço, as
dimensões retornam àquelas antes da aplicação do mesmo, isto é, não há deformações
permanentes. O trecho 0-L da figura 3 é a região elástica do material, ou seja, o
comprimento retorna ao valor L0 se o ensaio for interrompido nessa região. A tensão
máxima na mesma é o limite de elasticidade σL do material. Dentro da região elástica, no
trecho 0P, a tensão é proporcional à deformação, isto é, o material obedece à lei de Hooke.
Figura 3 - Região elástica de um material.
A partir do ponto L tem-se o início da região plástica ou escoamento do material,
em que as deformações são permanentes. É usual considerar início ou limite de escoamen
a
c
bCaracterização de Materiais Poliméricos 5
to σE a tensão que produz uma deformação residual ε = 0,002 ou 0,2% (ponto E conforme
figura 4).
Depois do limite de escoamento há uma significativa redução da área da seção
transversal e a tensão real segue algo como a curva tracejada da figura 4. Mas a convenção
é usar tensão aparente, em relação à área inicial.
Figura 4 - Região plástica.
Em B da figura 4 tem-se a tensão máxima e, em R, a ruptura do corpo de prova. A
tensão σB é a tensão máxima, também denominada resistência à tração do material. A
tensão em R é a tensão de ruptura.
3) EQUIPAMENTOS E MATERIAIS
3.1) ENSAIOS DE TRAÇÃO
Para os ensaios de tração utilizou-se uma Máquina de Ensaio modelo DL-2000 da
EMIC – Equipamentos e Sistemas de Ensaio Ltda., com velocidade de deslocamento de até
500 mm/min e célula de carga com capacidade máxima de até 200 kgf. Atende às normas
da ASTM e ABNT.
A figura a seguir mostra os componentes básicos de uma máquina de ensaios. Caracterização de Materiais Poliméricos 6
Figura 5 - Máquina de ensaios de tração
A máquina de tração é hidráulica, movida pela pressão de óleo, e está ligada a um
dinamômetro que mede a força aplicada ao corpo de prova. Os modelos mais antigos
possuem um registrador gráfico que vai traçando o diagrama de força e deformação em
papel milimetrado à medida que o ensaio é realizado.
3.2) MATERIAIS POLIMÉRICOS
Para os ensaios de tração utilizaram os polímeros PEBD, HIPS e PP cujas
características estão especificadas a seguir.
• Polietileno de Baixa Densidade (PEBD):
O polietileno de baixa densidade é preparado por polimerização do etileno sob
pressão (200-350 MPa) a alta temperatura (200 ºC) em presença de oxigênio e peróxido
(MANO, 1999). A polimerização do etileno é extremamente rápida e altamente exotérmica
(KRESSER, 1969). É um sólido parcialmente cristalino (50-60%) que se funde a
aproximadamente 115ºC e se decompõe numa faixa de temperatura de 340-440ºC. Sua
temperatura de transição vítrea está em torno de –90ºC, com densidade na faixa 0,914-
0,928 (DANIELS, 1989). Em 1940, com o avanço da espectroscopia de infravermelho
revelou-se que o PEBD contém cadeias ramificadas, sendo poucas ramificações de cadeias
longas e muitas de cadeias curtas (BILLMEYER JR., 1984). Caracterização de Materiais Poliméricos 7
• Polipropileno (PP):
Os processos de polimerização industriais do polipropileno baseiam-se atualmente
em catálise heterogênea, utilizando catalisadores Ziegler-Natta de quarta geração. O
polipropileno possui um alto grau de cristalinidade, devido a isso apresenta um alto ponto
de fusão, resistência química e mecânica e rigidez. Essa combinação de propriedades
permite que o polímero seja orientado durante o processamento através de estiramento,
podendo ser transformado em fibras, artigos moldados por injeção ou por extrusão. Sua
temperatura de transição vítrea está em torno de –10ºC, com densidade igual a 0,902
(McMillan, 1996).
• Poliestireno (PS):
O poliestireno é um homopolímero resultante da polimerização do monômero de
estireno. Trata-se de uma resina, do grupo dos termoplásticos, cuja característica reside na
sua fácil flexibilidade ou moldabilidade sob a ação do calor. Os processos de moldagem
são principalmente a termoformagem a vácuo e a extrusão. Sob a ação do calor a resina
toma a forma líquida ou pastosa, moldando-se com facilidade em torno de um molde. É
duro e quebradiço com transparência cristalina, semelhante ao vidro. O poliestireno de alto
impacto (HIPS) contém de 5 a 10% de elastômero, que é incorporado através de mistura
mecânica ou diretamente no processo de polimerização através de enxerto na cadeia
polimérica. Obtém-se desse modo uma blenda.
0
4) PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL
O procedimento descrito a seguir foi realizado para o PEBD, o polipropileno (PP) e
o poliestireno de alto impacto (HIPS). Todo o ensaio foi controlado pelo software Mteste,
disponível no microcomputador ao lado do equipamento. O equipamento foi ligado antes
da execução do software.
Colocou-se adequadamente o corpo de prova preso às garras, ajustando
manualmente a altura da barra tracionada, de modo que as garras estivessem alinhadas e
que não houvesse nenhuma força atuando na célula de descarga. Definiu-se no software
MTest o método no qual foi realizado o ensaio (tração ou compressão), as dimensões do
corpo de prova, velocidade do ensaio e de retorno, os limites de operação do equipamento,
a forma de apresentação dos resultados, entre outros. Caracterização de Materiais Poliméricos 8
5) ANÁLISE DOS RESULTADOS E DISCUSSÃO
O ensaio de tração foi realizado de maneira totalmente computadorizada,
utilizando-se a máquina de ensaio modelo DL-2000 da EMIC – Equipamentos e Sistemas
de Ensaio Ltda., com velocidade de deslocamento de até 500 mm/min, célula de carga com
capacidade máxima de até 2000 kgf e que atende às normas da ASTM e ABNT. Os corpos
de prova utilizados procuraram atender à norma ASTM D638 e suas dimensões encontramse especificadas na tabela 1.
Tabela 1 – Dimensões dos corpos de prova utilizados no ensaio de tração.
Dimensão Ensaio PP PEBD HIPS
Largura
(mm)
1 13,00 13,05 13,10
2 13,00 13,00 13,10
3 13,00 13,00 13,10
4 - 13,00 -
Média 13,00 13,01 13,10
Espessura
(mm)
1 3,25 3,30 3,25
2 3,25 3,25 3,25
3 3,25 3,25 3,25
4 - 3,25 -
Média 3,25 3,26 3,25
Área de secção transversal (mm²)
1 42,25 43,06 42,58
2 42,25 42,25 42,58
3 42,25 42,25 42,58
4 - 42,25 -
Média 42,25 42,45 42,58
O software conectado à máquina de ensaio, MTest forneceu os seguintes gráficos
relacionando a força aplicada longitudinalmente ao corpo de prova à deformação absoluta
por este sofrida:
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