Aula 04 – Ensaio de materiais
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Material para a aula
• Amostra de 1070 e 1020
Fazer o ensaio de análise por centelha no
laboratório
• Elástico
Fazer prática de deformação elástica ou
plástica.
• Corpo de prova de tração rompido
ENSAIOS DE MATERIAIS
Pelos ensaios é que se verifica se os materiais
apresentam as propriedades que os tornarão adequados
ao seu uso.
Nos séculos passados, como a construção dos
objetos era essencialmente artesanal, não havia um
controle de qualidade regular dos produtos fabricados. A
qualidade era avaliada pelo uso.
Atualmente, entende-se que o controle de qualidade
precisa começar pela matéria-prima e deve ocorrer
durante todo o processo de produção, incluindo a
inspeção e os ensaios finais nos produtos acabados.
ENSAIOS DE MATERIAIS
Os ensaios dos materiais são procedimentos
padronizados que compreendem testes, cálculos,
gráficos e consultas a tabelas, tudo isso em
conformidade com normas técnicas.
Realizar um ensaio consiste em submeter um objeto
já fabricado ou um material que vai ser processado
industrialmente a situações que simulam os esforços que
eles vão sofrer nas condições reais de uso, chegando a
limites extremos de solicitação.
Onde são feitos os ensaios?
Os ensaios podem ser realizados na própria oficina
ou em ambientes especialmente equipados para essa
finalidade: os laboratórios de ensaios.
Onde são feitos os ensaios?
Os ensaios podem ser realizados em protótipos, no
próprio produto final ou em corpos de prova e, para
serem confiáveis, devem seguir as normas técnicas
estabelecidas.
NORMAS TÉCNICAS
Quando se trata de realizar ensaios mecânicos, as
normas mais utilizadas são as referentes à especificação
de materiais e ao método de ensaio.
Um método descreve o correto procedimento para
se efetuar um determinado ensaio mecânico.
Desse modo, seguindo-se sempre o mesmo método,
os resultados obtidos para um mesmo material são
semelhantes e reprodutíveis onde quer que o ensaio seja
executado.
NORMAS TÉCNICAS
As normas técnicas mais utilizadas pelos laboratórios
de ensaios provêm das seguintes instituições:
ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas;
ASTM – American Society for Testing and Materials;
DIN – Deutsches Institut für Normung;
ASME – American Society of Mechanical Engineer;
ISO – International Organization for Standardization;
JIS – Japanese Industrial Standards;
SAE – Society of Automotive Engineers;
Além dessas, são também
particulares
de
indústrias
governamentais.
utilizadas normas
ou
companhias
ENSAIOS DE MATERIAIS QUE
PODEM SER REALIZADOS EM
OFICINA
1. Ensaio por lima
2. Ensaio pela análise da centelha
1. ENSAIO POR LIMA
É utilizado para verificar a dureza por meio do corte
do cavaco.
Quanto mais fácil é retirar o cavaco, mais mole o
material. Se a ferramenta desliza e não corta, podemos
dizer que o material é duro;
2. ENSAIO PELA ANÁLISE DA
CENTELHA
É utilizado para fazer a classificação do teor de
carbono de um aço, em função da forma das centelhas
que o material emite ao ser atritado num esmeril.
2. ENSAIO PELA ANÁLISE DA
CENTELHA
Ir ao laboratório e fazer o ensaio.
ENSAIOS DE MATERIAIS
“ Por meio dos ensaios realizados em
oficina não se obtêm valores precisos,
apenas conhecimentos de características
específicas dos materiais”.
ENSAIOS DE MATERIAIS
Quanto à
Integridade
Destrutivos
NãoDestrutivos
Provocam a
inutilização
parcial ou total
da peça
Não
comprometem
a integridade
da peça
TIPOS DE ENSAIOS
Ensaios Destrutivos: Ensaios destrutivos são aqueles que
deixam algum sinal na peça ou corpo de prova submetido
ao ensaio, mesmo que estes não fiquem inutilizados, tais
como:
- Tração;
- Compressão;
- Cisalhamento;
- Dobramento;
- Flexão;
- Embutimento;
- Torção;
- Dureza;
- Fluência;
- Fadiga;
- Impacto;
- Macro e micrografia.
TIPOS DE ENSAIOS
Ensaios Não Destrutivos: Ensaios não destrutivos são
aqueles que após sua realização não deixam nenhuma
marca ou sinal e, por conseqüência, nunca inutilizam a
peça ou corpo de prova. Por essa razão, podem ser
usados para detectar falhas em produtos acabados e
semi-acabados. Os ensaios não destrutivos tratados são:
- Visual;
- Líquido Penetrante;
- Partículas Magnéticas;
- Ultra-som;
- Radiografia industrial.
ENSAIO DE TRAÇÃO
Conceito: O ensaio de tração consiste em submeter o
material a um esforço que tende a alongá-lo até a
ruptura. Os esforços ou cargas são medidos na própria
máquina de ensaio.
Os ensaios de tração permitem conhecer como os
materiais reagem aos esforços de tração, quais os limites
de tração que suportam e a partir de que momento
rompem-se.
Equipamento: é realizado na Máquina Universal de
Ensaios.
Vamos iniciar a estudar os vários
tipos de ensaios iniciando com o
ensaio de tração.
ENSAIO DE TRAÇÃO
O ensaio de tração é
realizado num
equipamento chamado:
Máquina Universal de
Ensaios.
Vídeo Telecurso 2000
Ensaios de Materiais
03 Ensaio de tração
propriedades
mecânicas (vídeo todo)
ENSAIO DE TRAÇÃO
Material a Ensaiar: são realizados em todos os
tipos de materiais, aços, alumínio, etc.
Estes ensaios são realizados em corpos de prova
normalizados de secção retangular ou cilíndrica.
C: 12,5mm
B: 55,0mm
G: 25mm
A: 32mm
R: 6mm
T: 7mm
ENSAIO DE TRAÇÃO - GRÁFICO
Este gráfico é conhecido por diagrama tensãodeformação. A partir do gráfico e da amostra é
possível obter uma série de propriedades.
ENSAIO DE TRAÇÃO PROPRIEDADES AVALIADAS
Deformação elastica
Deformação plástica
Limite elástico
Escoamento
Tensão de escoamento
Módulo de elasticidade
Tensão de resistência
Tensão de ruptura
Resiliência
Ductilidade
Alongamento
Estricção
Tenacidade
Deformação elástica
Há dois tipos de deformação, que se sucedem
quando o material é submetido a uma força de tração: a
elástica e a plástica.
Deformação elástica: não é permanente. Uma vez
cessados os esforços, o material volta à sua forma
original.
1
2
3
Deformação plástica
Deformação plástica: é permanente. Uma vez
cessados os esforços, o material recupera a
deformação elástica, mas fica com uma deformação
residual
plástica, não voltando mais à sua forma
original.
1
2
3
Limite Elástico
Observe no diagrama o ponto A no final da parte reta
do gráfico. Este ponto representa o limite elástico. O
limite elástico recebe este nome porque, se o ensaio for
interrompido antes deste ponto e a força de tração for
retirada, o corpo volta à sua forma original, como faz um
elástico.
Escoamento
Terminada a fase elástica, tem início a fase plástica,
na qual ocorre uma deformação permanente no
material, mesmo que se retire a força de tração.
No início da fase plástica ocorre um fenômeno
chamado escoamento. O escoamento caracteriza-se por
uma deformação permanente do material sem que haja
aumento de carga, mas com aumento da velocidade de
deformação.
Durante o escoamento a carga oscila entre valores
muito próximos uns dos outros.
Escoamento
Esse fenômeno e nitidamente observado em
alguns metais de natureza dúctil, como aços baixo
teor de carbono. Caracteriza-se por um grande
alongamento sem acréscimo de carga.
Tensão de Escoamento
É o valor da tensão o qual inicia-se o
escoamento.
Módulo de Elasticidade - E
O módulo de elasticidade é a medida da
rigidez do material.
Quanto maior for o módulo, menor será a
deformação elástica resultante da aplicação de
uma tensão e mais rígido será o material.
ENSAIO DE TRAÇÃO
Aspecto do corpo de prova ensaiado.
Tensão de Resistência
Após o escoamento ocorre o encruamento, que
é um endurecimento causado pela quebra dos grãos
que compõem o material quando deformados a frio.
O material resiste cada vez mais à tração
externa, exigindo uma tensão cada vez maior para se
deformar.
Nessa fase, a
tensão recomeça a
subir, até atingir
um valor máximo
num ponto
chamado de limite
de resistência (B).
Tensão de Ruptura
Continuando a tração, chega-se à ruptura do
material, que ocorre num ponto chamado limite de
ruptura (C). Note que a tensão no limite de ruptura é
menor que no limite de resistência,
devido à diminuição
da área que ocorre
no corpo de prova
depois que se atinge
a carga máxima.
32
Resiliência
É a capacidade do material absorver e devolver
energia sem deformação permanente. Essa
propriedade tem validade no campo elástico.
Ductilidade
É a capacidade do material se deformar sob a
ação de cargas.
É a capacidade que o material apresenta de
deformar-se plasticamente ou permanentemente
antes de sua ruptura.
Ductilidade
A ductilidade pode ser expressa
numericamente
em
termos
de
ALONGAMENTO ou como ESTRICÇÃO.
Alongamento
É a variação do comprimento do corpo de prova. Quanto
maior o alongamento, mais dúctil é o material.
Estricção
É a redução percentual da área da seção transversal do
corpo de prova na região onde vai se localizar a ruptura.
A estricção
determina a
ductilidade do
material.
Quanto maior
for a
porcentagem de
estricção, mais
dúctil será o
material.
Estricção
Tenacidade
É a capacidade do material de absorver energia antes
de sua ruptura (resiliência + ductilidade).
Uma outra definição para esse termo, é a capacidade
que o material apresenta de resistir a esforços de
impacto.
Região de
deslizamentos e
discordâncias
Revisando
Início do processo de
ruptura
Ruptura total
Região de
encruamento
A – Limite Elástico.
A’ – Limite de
Proporcionalidade.
B – Limite de Resistência.
C – Limite de Ruptura.
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Gráfico Tensão x Deformação
para Aços
Gráfico Tensão x Deformação
para Ligas Metálicas