Anlise de Ensaio Convencional de Trao

Higor Barbosa de Souza1

1Universidade de Braslia (UnB)

CEP 72444-240 Gama Leste, Braslia DF Brasil

Higor.ig09@gmail.com

1. Introduo

O ensaio de trao consiste, basicamente, em se tracionar um corpo de prova (CP) de seo

circular at a sua ruptura. As deformaes promovidas no material so uniformemente distribudas em

todo o seu corpo. A uniformidade termina no momento em que atingida a carga mxima suportada pelo

material A ruptura sempre se d na regio mais estreita do material, a menos que um defeito interno no

material, fora dessa regio, promova a ruptura do mesmo, o que raramente acontece.

Para este relatrio, foram apresentados dados do ensaio de dois corpos de provas distintos com o

objetivo de caracterizar as propriedades mecnicas dos mesmos bem como seu tipo de material baseado

nos resultados obtidos. A tabela 1 abaixo mostra as dimenses iniciais e finais de cada corpo de prova.

Tabela 1. Dimenses iniciais e finais dos corpos de prova

Comprimento

Inicial [mm]

Comprimento

final [mm]

Dimetro

Inicial [mm]

Dimetro

Final [mm]

CP 1 120.47 128.65 9.9 7.6

CP 2 121.10 128.89 9.6 8.3

2. Curva tenso-deformao

No ensaio de trao, o registro da curva tenso/deformao feito atravs de medies

simultneas da fora F aplicada e da variao do comprimento sofrido pelo corpo de prova durante a

realizao do ensaio.

A tenso , que expressa em pascal (MPa), calculada dividindo a fora F ou carga aplicada, pela rea da seco inicial S0 da parte til do corpo de prova.

A deformao , determinada dividindo a variao de comprimento do corpo de prova, pelo prprio comprimento inicial L0.

Obtm-se ento o grfico tenso-deformao apresentado abaixo na figura 1.

Figura 1. Grfico e tenso-deformao para os CP1 e CP2

3. Propriedades Mecnicas

3.1 Mdulo de Elasticidade (E)

Mxima tenso que o material pode suportar sem apresentar deformao permanente aps a

retirada da carga. O mdulo de elasticidade pode ser expresso como sendo:

Para uma tenso de 276.6 MPa tem-se uma deformao de 0.0025, logo encontra-se um modulo

de elasticidade E=110.6 GPa para o CP 1. Para uma tenso de 271.9 MPa tem-se uma deformao de

0.0023, logo encontra-se um modulo de elasticidade E=118.2 GPa para o CP 2.

3.2 Coeficiente de Poisson ( )

Mede a rigidez do material na direo perpendicular direo de aplicao de carga uniaxial.

Pode ser calculado da seguinte maneira:

Para o CP 1 a deformao axial de 0.067879 e a longitudinal -0.2323 logo o coeficiente de

Poisson encontrado . De forma semelhante, para o CP 2, 0.47.

3.3 Mdulo de Elasticidade Transversal (G)

Corresponde rigidez de um material quando submetido a um esforo de cisalhamento. Seu

valor pode ser calculado da seguinte forma:

Sabendo E e para ambos materiais, os valore obtidos para o modulo de elasticidade transverso foram, para o CP 1 e para o CP 2.

3.4 Ductilidade (%L)

Capacidade que um material tem de se deformar plasticamente ate sua ruptura. Pode ser expresso

na forma % de alongamento:

Aplicando a equao obtm-se para o CP 1 e para o CP 2.

3.5 Tenso de Escoamento ( )

assim denominado o fenmeno que ocorre quando o ensaio de trao do material se encontra

no perodo de transio da fase elstica para a plstica. Existem dois mtodos para se determinar o limite

de escoamento. O primeiro o mtodo do Johnson. E o segundo, utilizado neste relatrio, conhecido

como Mtodo do desvio. E consistem em traar, a partir do ponto de 0,2% de deformao a partir da origem, uma reta paralela poro reta da curva da zona elstica. O ponto onde ela encontra o grfico

definido como o Limite de Escoamento Convencional 0,2%.

Aplicando o mtodo do desvio, o resultado pode ser visto na figura 1 onde possvel se obter

valores para a tenso de escoamento de = 532.7 MPa para o CP 1 e = 587.5 MPa para o CP 2.

3.6 Tenso Ultima ( )

Comumente chamada de limite de resistncia a trao e o valor do limite de resistncia d a

medida da carga mxima que o material pode atingir sob a restrita condio de um carregamento axial.

Com base no grfico de tenso-deformao apresentado na figura 1 possvel observar os picos

das curvas que correspondem as tenses ultimas sendo elas = 628.2 MPa para o CP 1 e = 929.7 MPa para o CP 2.

3.7 Tenso de Ruptura ( )

Continuando a trao, a carga aplicada passa do limite de resistncia a trao chegando a ruptura

do material, na chamada tenso de ruptura.

Novamente com base na figura 1 os pontos onde as curvas se encerram significam a falha do

material e seus valores correspondem a = 450.6 MPa para o CP 1 e = 741.7 MPa para o CP 2.

3.8 Tenacidade ( )

A tenacidade de um material a sua capacidade de absorver energia na zona plstica.

Seely (1947) props uma expresso aproximada para obter o valor de para metais dcteis:

Aplicando a frmula da tenacidade sabendo os valores das tenses anteriormente calculados

obtem-se MPa para o CP 1 e 48,79 MPa para o CP 2.

3.9 Resilincia ( )

Resilincia a capacidade de um metal absorver energia quando deformado elasticamente, isto

, dentro da zona elstica, e liber-la quando descarregado. calculada da seguinte maneira:

Aplicando a frmula da resiliencia sabendo os valores anteriormente calculados obtem-se

MPa para o CP 1 e 2.04 MPa para o CP 2.

Com todas as propriedades mecnicas calculadas, a tabela 2 rene todos os seus valores:

Tabela 2. Propriedades mecnicas dos dois corpos de prova

E [GPa] G[GPa] %L [MPa] [MPa] [MPa] [MPa] [MPa]

CP 1 110.6 42.8 0.29 6.8 39.40 1.81 532.7 628.2 450.6

CP 2 118.2 40 0.47 6.4 48.79 2.04 587.5 929.7 741.7

4. Caracterizao do material

Shigley et al. , (2005) caracteriza o ao AISI 1045 repuxado a frio com propriedades como

e bem semelhantes ao corpo de prova 1 apresentado neste relatrio. E segundo ST steel&tube o ao AISI 1080 trabalhado a frio tem limite de escoamento de , intervalo no qual o corpo de prova 2 se insere.

Logo, conclui-se que para ambos os corpos de prova o material caracterizado como um ao

AISI 1045 repuxado a frio.

5. Concluso

Com os dados de ensaios de trao para os dois corpos de prova, foi possvel de forma clara

identificar as propriedades mecnicas dos materiais, caracteriza-los e perceber o quo importante so os

ensaios mecnicos para a indstria, na caracterizao de materiais bem como investigao de possveis

aplicaes praticas baseadas nos resultados obtidos.

Observou-se tambm que os materiais ensaiados so dcteis e tenazes. Logo, so capazes de

absorver bastante energia na zona plstica.

Aps comparao dos dados com tabelas experimentais j existentes, conclui-se que os corpos

de provas se tratam de um ao AISI 1045 repuxado a frio. um ao de boa usinabilidade, boa resistncia

mecnica, mdia soldabilidade e alta forjabilidade. utilizado na fabricao de componentes de uso geral

onde seja necessria uma resistncia mecnica superior a dos aos de baixo carbono convencionais.

Aplicado principalmente em eixos em geral, pinos, cilindros, ferrolho, parafusos, grampos, braadeiras,

pinas, cilindros, pregos, colunas, entre outros..

6. Referencias

SHIGLEY J.E.; MISCHKE C.R.; BUDYNAS R.G.; Projeto de Engenharia Mecnica, 7 ed. So Paulo,

Bookman, 2005. p. 930.

ST steel&tube, Medium tensile steel AISI 1045. Disponvel em: < http://stainless.steelandtube.co.nz/wp-content/uploads/2014/06/MediumTensileSteelAISI1045.pdf >.

Acesso em 06 de setembro de 2015.

CLIO J.; Ensaio 03 Trao. Universidade Federal de Itajub, Instituto de Engenharia Mecnica. Disponvel em: < http://www.ebah.com.br/content/ABAAABXT0AI/relatorio-resistencia-dos-

materiais-ensaio-tracao >. Acesso em 06 de setembro de 2015.