4- propriedades mecanicas
-
Upload
toninho-porpino -
Category
Documents
-
view
226 -
download
0
Transcript of 4- propriedades mecanicas
-
7/31/2019 4- propriedades mecanicas
1/46
1
3-PROPRIEDADESMECNICAS DOS METAIS
-
7/31/2019 4- propriedades mecanicas
2/46
EleaniMariadaCosta
PGE
TEMA/PUCRS
2
PROPRIEDADESMECNICASPOR QU ESTUDAR? A determinao e/ou conhecimento das
propriedades mecnicas muito importantepara a escolha do material para umadeterminada aplicao, bem como para o projetoe fabricao do componente.
As propriedades mecnicas definem o
comportamento do material quando sujeitos esforos mecnicos, pois estas estorelacionadas capacidade do material de resistirou transmitir estes esforos aplicados sem
romper e sem se deformar de formaincontrolvel.
-
7/31/2019 4- propriedades mecanicas
3/46
EleaniMariadaCosta
PGE
TEMA/PUCRS
3
Principais propriedadesmecnicas Resistncia trao Elasticidade Ductilidade Fluncia Fadiga Dureza
Tenacidade,....
Cada uma dessas propriedades est associada habilidadedo material de resistir s foras mecnicas e/ou de
transmiti-las
-
7/31/2019 4- propriedades mecanicas
4/46
EleaniMariadaCosta
PGE
TEMA/PUCRS
4
TIPOS DE TENSES QUE UMAESTRUTURA ESTA SUJEITA
Trao Compresso Cisalhamento Toro
-
7/31/2019 4- propriedades mecanicas
5/46
EleaniMariadaCosta
PGE
TEMA/PUCRS
5
Como determinar aspropriedades mecnicas? A determinao das propriedades mecnicas
feita atravs de ensaios mecnicos. Utiliza-se normalmente corpos de prova
(amostra representativa do material) para oensaio mecnico, j que por razes tcnicas eeconmicas no praticvel realizar o ensaio naprpria pea, que seria o ideal.
Geralmente, usa-se normas tcnicas para oprocedimento das medidas e confeco do corpode prova para garantir que os resultados sejamcomparveis.
-
7/31/2019 4- propriedades mecanicas
6/46
EleaniMariadaCosta
PGE
TEMA/PUCRS
6
NORMAS TCNICASAs normas tcnicas mais comuns so
elaboradas pelas:
ASTM (American Society for Testing andMaterials)
ABNT (Associao Brasileira deNormas Tcnicas)
-
7/31/2019 4- propriedades mecanicas
7/46
EleaniMariadaCosta
PGE
TEMA/PUCRS
7
TESTES MAIS COMUNS PARA SEDETERMINAR AS PROPRIEDADESMECNICAS DOS METAIS
Resistncia trao (+ comum,determina a elongao)
Resistncia compresso Resistncia toro Resistncia ao choque
Resistncia ao desgaste Resistncia fadiga Dureza Etc...
-
7/31/2019 4- propriedades mecanicas
8/46
EleaniMariadaCosta
PGE
TEMA/PUCRS
8
CLASSIFICAO DOSEnsaios Mecnicos
Fonte: Carlos Alexandre dos Santos-Pucrs
-
7/31/2019 4- propriedades mecanicas
9/46
EleaniMariadaCosta
PGE
TEMA/PUCRS
9
RESISTNCIA TRAO medida
submetendo-se omaterial uma cargaou fora de trao,
paulatinamentecrescente, quepromove umadeformaoprogressiva de
aumento decomprimento NBR-6152 para
metais
-
7/31/2019 4- propriedades mecanicas
10/46
EleaniMariadaCosta
PGE
TEMA/PUCRS
10
ESQUEMA DE MQUINAPARA ENSAIO DE TRAO
PARTES BSICAS
Sistema de aplicao de carga dispositivo para prender o corpo de prova Sensores que permitam medir a tenso
aplicada e a deformao promovida(extensimetro)
-
7/31/2019 4- propriedades mecanicas
11/46
EleaniMariadaCosta
PGE
TEMA/PUCRS
11
RESITNCIA TRAOTENSO () X Deformao ()
= F/Ao Kgf/cm2 ouKgf/mm2 ou N/ mm2
Como efeito da aplicao de uma tenso tem-se adeformao (variao dimensional).
A deformao pode serexpressa:O nmero de milmetrosa de deformaopor milmetros de comprimento
O comprimento deformado como umapercentagem do comprimento original
Deformao( )= lf-lo/lo=l/lo
lo= comprimento inicial
lf= comprimento final
Fora ou cargarea inicial da seo reta transversal
-
7/31/2019 4- propriedades mecanicas
12/46
EleaniMaria
daCosta
PGE
TEMA/PUCRS
12
Comportamento dos metais quandosubmetidos trao
Resistncia trao
Dentro de certos limites,
a deformao proporcional
tenso(a lei de Hooke
obedecida)
Lei de Hooke: = E
-
7/31/2019 4- propriedades mecanicas
13/46
EleaniMaria
daCosta
PGE
TEMA/PUCRS
13
A deformao pode ser:
Elstica Plstica
-
7/31/2019 4- propriedades mecanicas
14/46
EleaniMaria
daCosta
PGE
TEMA/PUCRS
14
Deformao Elstica e Plstica
DEFORMAO ELSTICA Prescede deformao
plstica
reversvel Desaparece quando a tenso
removida praticamente proporcional
tenso aplicada (obedece a leide Hooke)
DEFORMAO PLSTICA
provocada por tenses que
ultrapassam o limite de elasticidade irreversvel porque resultado do
deslocamento permanente dostomos e portanto no desaparecequando a tenso removida
Elstica Plstica
-
7/31/2019 4- propriedades mecanicas
15/46
EleaniMaria
daCosta
PGE
TEMA/PUCRS
15
Mdulo de elasticidade ouMdulo de Young
E= / =Kgf/mm2
o quociente entre a tensoaplicada e a deformaoelstica resultante.
Est relacionado com a rigidez
do material ou resist. deformao elstica
Est relacionadodiretamente com as forasdas ligaes interatmicas
Lei de Hooke: = E
P A lei de Hooke s vlida at este ponto
Tg = E
-
7/31/2019 4- propriedades mecanicas
16/46
EleaniMaria
daCosta
PGE
TEMA/PUCRS
16
Mdulo de Elasticidade paraalguns metaisQuanto maior o mdulo de elasticidade mais rgido omaterial ou menor a sua deformao elstica quandoaplicada uma dada tenso
MDULO DE ELASTICIDADE
[E]GPa 106 Psi
Magnsio 45 6.5
Alumnio 69 10
Lato 97 14
Titnio 107 15.5
Cobre 110 16
Nquel 204 30
Ao 207 30
Tungstnio 407 59
-
7/31/2019 4- propriedades mecanicas
17/46
EleaniMaria
daCosta
PGE
TEMA/PUCRS
17
Comportamento no-linear Alguns metais
como ferro fundidocinzento, concreto
e muitos polmerosapresentam umcomportamento nolinear na parte
elstica da curvatenso xdeformao
-
7/31/2019 4- propriedades mecanicas
18/46
EleaniMaria
daCosta
PGE
TEMA/PUCRS
18
Consideraes gerais sobremdulo de elasticidadeComo consequncia do mdulo de
elasticidade estar diretamenterelacionado com as foras interatmicas:
Os materiais cermicos tem alto mdulode elasticidade, enquanto os materiaispolimricos tem baixo
Com o aumento da temperatura o mdulode elasticidade diminui
-
7/31/2019 4- propriedades mecanicas
19/46
EleaniMaria
daCosta
PGE
TEMA/PUCRS
19
Anisotropia no Mdulo deElasticidade em material monocristalino o
mdulo de elasticidade depende
da direo de aplicao datenso nos eixoscristalogrficos, pois a interaoatmica varia com a direo.
Neste caso especifica-se asconstantes elsticas
-
7/31/2019 4- propriedades mecanicas
20/46
EleaniMaria
daCosta
PGE
TEMA/PUCRS
20
O COEFICIENTE DE POISSON PARAELONGAO OU COMPRESSO
Qualquerelongao oucompresso deuma estruturacristalina emuma direo,causada poruma forauniaxial, produz
um ajustamentonas dimensesperpendiculares direo dafora
x
z
-
7/31/2019 4- propriedades mecanicas
21/46
EleaniMaria
daCosta
PGE
TEMA/PUCRS
21
O COEFICIENTE DE POISSON PARATENSES DE CISALHAMENTO
Tenses decisalhamentoproduzemdeslocamentode um plano detomos emrelao ao planoadjacente
A deformaoelstica decisalhamento
dada ( ):
= tg
Mdulo deCisalhamento ou derigidez
Como para metais ~0,3 G~0,4E
-
7/31/2019 4- propriedades mecanicas
22/46
EleaniMaria
daCosta
PGE
TEMA/PUCRS
22
Mdulo de Cisalhamento
conhecido tambm como mdulode elasticidade transversal.
-
7/31/2019 4- propriedades mecanicas
23/46
EleaniMaria
daCosta
PGE
TEMA/PUCRS
23
Foras de compresso,cisalhamento e toro
O comportamento elstico tambm
observado quando forascompressivas, tenses decisalhamento ou de toro so
impostas ao material
-
7/31/2019 4- propriedades mecanicas
24/46
EleaniMaria
daCosta
PGE
TEMA/PUCRS
24
O FENMENO DEESCOAMENTO
Esse fenmeno nitidamenteobservado em alguns metais de
natureza dctil, como aos baixoteor de carbono. Caracteriza-se por um grande
alongamento sem acrscimo decarga.
-
7/31/2019 4- propriedades mecanicas
25/46
EleaniMaria
daCosta
PGE
TEMA/PUCRS
25
Outras informaes que podem serobtidas das curvas tensoxdeformao
Tenso de escoamentoy= tenso de escoamento
(corresponde a tenso mximarelacionada com o fenmeno de
escoamento)
De acordo com a curva a, onde no observa-se nitidamente o fenmeno de escoamento
Alguns aos e outros materiais exibem ocomportamento da curva b, ou seja, o limitedeescoamento bem definido (o materialescoa- deforma-se plasticamente-sempraticamente aumento da tenso). Neste caso,geralmente a tenso de escoamentocorresponde tenso mxima verificada durantea fase de escoamento
No ocorre escoamentopropriamente dito
Escoamento
-
7/31/2019 4- propriedades mecanicas
26/46
EleaniMaria
daCosta
PGE
TEMA/PUCRS
26
Limite de Escoamento
quando no observa-se
nitidamente o fenmeno
de escoamento, a tenso de
escoamento corresponde
tenso necessria para promover
uma deformao permanente de
0,2% ou outro valor especificado(obtido pelo mtodo grfico
indicado na fig. Ao lado)
Fonte figura: Prof. Sidnei Paciornik do Departamento de Cincia dos Materiaise Metalurgia da PUC-Rio
-
7/31/2019 4- propriedades mecanicas
27/46
EleaniMaria
daCosta
PGE
TEMA/PUCRS
27
Limite de Escoamento
-
7/31/2019 4- propriedades mecanicas
28/46
EleaniMaria
daCosta
PGE
TEMA/PUCRS
28
Outras informaes que podem serobtidas das curvas tensoxdeformao
Resistncia Trao(Kgf/mm2)
Corresponde tensomxima aplicada aomaterial antes daruptura
calculada dividindo-sea carga mximasuportada pelo materialpela rea de seo reta
inicial
-
7/31/2019 4- propriedades mecanicas
29/46
EleaniMaria
daCosta
PGE
TEMA/PUCRS
29
Outras informaes que podem serobtidas das curvas tensoxdeformao
Tenso de Ruptura(Kgf/mm2)
Corresponde tenso que
promove a ruptura domaterial O limite de ruptura
geralmente inferior aolimite de resistncia emvirtude de que a rea daseo reta para ummaterial dctil reduz-seantes da ruptura
-
7/31/2019 4- propriedades mecanicas
30/46
EleaniMaria
daCosta
PGE
TEMA/PUCRS
30
Corresponde aoalongamento total do
material devido deformao plstica
%alongamento=
(lf-lo/lo)x100onde lo e lfcorrespondemao comprimento inicial efinal (aps a ruptura),
respectivamente
Ductilidade em termos de alongamento
ductilidade
Outras informaes que podem ser obtidas dascurvas tensoxdeformao
-
7/31/2019 4- propriedades mecanicas
31/46
EleaniMaria
daCosta
PGETEMA/PUCRS
31
Ductilidade expressa comoalongamento
Como adeformao final localizada, o valor
da elongao stem significado seindicado ocomprimento de
medida Ex: Alongamento:
30% em 50mm
-
7/31/2019 4- propriedades mecanicas
32/46
EleaniMaria
daCosta
PGETEMA/PUCRS
32
Ductilidade expressa comoestrico Corresponde reduo na rea da seo
reta do corpo, imediatamente antes daruptura
Os materiais dcteis sofrem grandereduo na rea da seo reta antes daruptura
Estrico= rea inicial-rea finalrea inicial
-
7/31/2019 4- propriedades mecanicas
33/46
EleaniMaria
daCosta
PGETEMA/PUCRS
33
Outras informaes que podem serobtidas das curvas tensoxdeformao
Resilincia Corresponde capacidade do
material de absorver energiaquando este deformadoelasticamente
A propriedade associada dada pelo mdulo de resilincia(Ur)
Ur=
esc
2/2E
Materiais resilientes soaqueles que tm alto limite deelasticidade e baixo mdulo deelasticidade (como os materiaisutilizados para molas)
esc
-
7/31/2019 4- propriedades mecanicas
34/46
EleaniMaria
daCosta
PGETEMA/PUCRS
34
Outras informaes que podem serobtidas das curvas tensoxdeformao
Tenacidade
Corresponde capacidadedo material de absorverenergia at sua ruptura
tenacidade
-
7/31/2019 4- propriedades mecanicas
35/46
EleaniMaria
daCosta
PGETEMA/PUCRS
35
Mdulo de tenacidadeMateriais dcteis
Ut= esc + LRT . f em N.m/m3
2
-
7/31/2019 4- propriedades mecanicas
36/46
EleaniMaria
daCosta
PGETEMA/PUCRS
36
Mdulo de tenacidadeMateriais frgeis
Ut= 2/3 . LRT. f em N.m/m3
-
7/31/2019 4- propriedades mecanicas
37/46
EleaniMaria
daCosta
PGETEMA/PUCRS
37
Algumas propriedadesmecnicas para alguns metais
-
7/31/2019 4- propriedades mecanicas
38/46
EleaniMaria
daCosta
PGETEMA/PUCRS
38
VARIAO DA PROPRIEDADESMECNICAS COM A TEMPERATURA
-
7/31/2019 4- propriedades mecanicas
39/46
EleaniMaria
daCosta
PGETEMA/PUCRS
39
TENSO E DEFORMAOREAIS OU VERDADEIRAS A curva de tenso x
deformao convencional,estudada anteriormente,no apresenta uma
informao real dascaractersticas tenso edeformao porque sebaseia somente nascaractersticas
dimensionais originais docorpo de prova ou amostrae que na verdade socontinuamente alteradasdurante o ensaio.
-
7/31/2019 4- propriedades mecanicas
40/46
EleaniMaria
daCosta
PGETEMA/PUCRS
40
TENSO E DEFORMAOREAIS
TENSO REAL (r)
r = F/Ai
onde Ai a rea daseo transversal
instantnea (m2)
DEFORMAO REAL (r)
d r = dl/l r = ln li/lo
Se no h variao de
volumeAi.li = Ao.lo r = ln Ai/Ao
-
7/31/2019 4- propriedades mecanicas
41/46
EleaniMaria
daCosta
PGETEMA/PUCRS
41
RELAES ENTRE TENSES EDEFORMAES VERDADEIRAS ECONVENCIONAIS
RELAO ENTRETENSO REAL ECONVENCIONAL
r = (1+ )
RELAO ENTREDEFORMAO REAL ECONVENCIONAL
r = ln (1+ )
Estas equaes so vlidas para situaes at
a formao do pescoo
-
7/31/2019 4- propriedades mecanicas
42/46
EleaniMaria
daCosta
PGETEMA/PUCRS
42
TENSO CORRETA PARA A REGIO DEDEFORMAO PLSTICA
r = krn
K e n so constantesque dependem domaterial e dependem
do tratamento dadoao mesmo, ou seja, seforam tratadostermicamente ouencruados
correta
A tenso correta de ruptura devido a outros componentesde tenses presentes, alm da
tenso axial
-
7/31/2019 4- propriedades mecanicas
43/46
EleaniMaria
daCosta
PGETEMA/PUCRS
43
K e n
K= coeficiente de resistncia
(quantifica o nvel de resistncia queo material pode suportar) n= coeficiente de encruamento
(representa a capacidade com que omaterial distribui a deformao)
-
7/31/2019 4- propriedades mecanicas
44/46
EleaniMaria
daCosta
PGETEMA/PUCRS
44
K e na para algunsmateriais
Material n K (MPa)Ao baixo teor de carbono
recozido0,26 530
Ao 4340 recozido 0,15 640Ao inox 304 recozido 0,45 1275
Alumnio recozido 0,2 180
Liga de Alumnio 2024 T 0,16 690
Cobre recozido 0,54 315
Lato 70-30 recozido 0,49 895
-
7/31/2019 4- propriedades mecanicas
45/46
-
7/31/2019 4- propriedades mecanicas
46/46
EleaniMaria
daCosta
PGETEMA/PUCR
S