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UNIFACS

Materiais Metálicos

AULA 9Ensaios Mecânicos

Lucas Nao Horiuchilucas.horiuchi@braskem.com.br

04/Jun/10

8. Ensaios Mecânicos

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AvaliaçõesTipo de avaliação Peso Data

• Avaliação escrita (P1) 2,5 09/abr

• Avaliação escrita (P2) 2,0 21/mai

• Avaliação escrita (P3) 1,5 18/jun

ARHTE/Seminário 1,0 11/jun

• 2ª Chamada 01/jul

• Avaliação Final 3,0 09/jul

8. Ensaios Mecânicos

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Finalidade dos Ensaios dos MateriaisObter informações rotineiras (ensaios para controle

de produção e do produto): • Recebimento de materiais;• Controle de produtos acabados.

Obter novas informações sobre os materiais - Estudo / Pesquisa para Desenvolver:

• Novos materiais;• Novos processos de fabricação;• Novos tratamentos.

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Classificação dos Ensaios dos Materiais

Destrutivos (causam inutilização total ou parcial da peça):• Tração;• Dobramento;• Flexão;• Torção;• Fadiga;• Impacto;• Compressão;• Dureza (nem sempre destrói a peça); e• Outros;

Quanto a integridade geométrica ou dimensional da peça ou componente ensaiado:

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Classificação dos Ensaios dos Materiais

Não Destrutivos (propriedades físicas/ detectar falhas internas da peça):

• Raio X;• Raio Gama (Gamagrafia);• Ultra-som;• Partículas magnéticas (Magnaflux);• Líquidos penetrantes;• Elétricos;

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Classificação dos Ensaios dos Materiais

Não avaliam propriedades mecânicas dos materiais , fornecendo apenas indicações do comportamento do material quando submetido a um processo de fabricação:

• Estampabilidade;• Dobramento;• Usinabilidade;

Ensaios de fabricação:

8. Ensaios Mecânicos

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Ensaios de fabricação:

Classificação dos Ensaios dos Materiais

8. Ensaios Mecânicos

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Ensaios dos Materiais

Os ensaios mecânicos são realizados pela aplicação de um dos tipos de esforços possíveis:

• Tração;• Compressão;• Flexão;• Torção;• Cisalhamento;• Pressão interna;

Conceito:

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Como escolher o ensaio mecânico a ser utilizado?• Aplicação do material;• Tipo de esforço que vai sofrer;• Propriedades mecânicas que se deseja medir;

Para se especificar um material é necessário definir:- Os ensaios a serem realizados para verificar a conformidade

das suas propriedades;- Tamanho e quantidade da amostra (deve ser representativa);- Maneira de se retirar a amostra (local, forma de remoção,

geometria, acabamento);

Ensaios dos Materiais

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Classificação dos Ensaios dos MateriaisQuanto a velocidade de aplicação da carga: 1) Dinâmicos (carga aplicada rapidamente ou ciclicamente):• Fadiga;• Impacto;

2) Carga constante (carga aplicada durante um longo período):• Fluência;

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Alguns ensaios permitem obter dados numéricos utilizados no cálculo de tensões de trabalho e projeto de uma peça;

Projeto

Outros fornecem apenas resultados comparativos ou qualitativos do material e servem apenas para complementar o estudo do projeto

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Padronização de Ensaios (Normas)• Importância: linguagem comum entre

fornecedores e usuários de materiais (ensaios de recebimento);

• Normalização:- Especificação de materiais;- Métodos de ensaio e análise;- Normas de cálculo e segurança;- Terminologia técnica;- Simbologia;

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Importância:• Informações básicas sobre a resistência do material;• Facilidade de execução e reprodutividade dos

resultados;• Teste para controle de especificações.

Precauções:• Bom alinhamento, para evitar esforços assimétricos;• Controle da velocidade do ensaio (valores indicados

por normas específicas).

Resistência à Tração

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• Os ensaios são fortemente influenciados pela : - Temperatura;- Velocidade de deformação;- Anisotropia do material;- Tamanho do grão;- % de impurezas;

Norma ABNT NBR – 6152 (Materiais metálicos -ensaio de tração);

Norma ASTM E 8 – Ensaio de tração;

Resistência à Tração

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Anisotropia do material

Resistência à Tração

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• Fornece informações quantitativas das características mecânicas dos materiais:

- Limite de resistência à tração;- Limite de escoamento;- Módulo de elasticidade;- Resiliência;- Tenacidade;- Ductilidade.

Resistência à Tração

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• Esquema de um ensaio de tração. Neste caso o corpo de prova é tracionado pelo deslocamento de um barramento acionado pela rotação de parafusos sem fim.

• O corpo de prova é submetido a uma força de tração uniaxial, continuamente crescente, com registro simultâneo da deformação do mesmo.

• Ocorrência de tensões uniformes até uma carga máxima;

• Estricção, em materiais dúcteis;

• Ruptura na região estrita.

Resistência à Tração

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O ensaio é realizado em corpos de prova padronizados, de modo que os resultados possam ser comparados e reproduzidos.

Resistência à Tração

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Corpos de prova típicos empregados em ensaios de tração. Por acordo internacional, exceto em casos especiais, adota-se a relação L0= 5,65(S0)1/2 o que torna L0=5d para corpos de prova de seção circular.

Extensômetro

Resistência à Tração

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• Resistência: representada por tensões, definidas em condições particulares;

• Elasticidade: deformação desaparece quando a tensão é retirada;

• Plasticidade: capacidade de deformar permanente sem se romper;

• Resiliência: capacidade de absorver deformação no regime elástico;

• Tenacidade: energia total necessária para provocar a fratura do material.

Propriedades Mecânicas

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Curva típicatensão/deformação

convencionais

“E” é a maior rigidez ou a resistência do material zona

de deformação elástica

Zona plásticaZona elástica

Deformação ()

Ten

são

(σ)

Tensão limite de Proporcionalidade ()

a

b

b

a

Lei de HookeNa zona elástica

coeficiente angular da reta

é igual ao Módulo

de elasticidade / de Young

(E)

Resistência à Tração

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Curva típicatensão/deformação

convencionais

Tensão limite de escoamento (e)

Tensão de ruptura (r)

Limite de Resistência a tração (e)

Deformação até a fratura ()

Deformação uniforme ()

Deformação ()

Ten

são

(σ)

Formação da constrição

(“empescoçamento”)

Tensão limite Proporcionalidade (1)

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Etapas de comportamento durante o ensaio de tração de um material dúctil

Resistência à Tração

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Curva x para aço de baixo carbono (efeito do encruamento, alterando o limite de escoamento).

Resistência à Tração

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Ductilidade

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Ensaio de Compressão

Tensão X Deformação

• Mesmas características do ensaio de tração;

• Diferença: utilizado para materiais frágeis, ou materiais a serem forjados.

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Ensaio de Dureza• Brinell (HB ou BHN)

- Esfera de aço duro (WC– carboneto

de tungstênio);

Princípio: aplica-se uma carga no penetrador esférico de diâmetro “D”, sobre a superfície da peça. Mede-se a dureza em função da área de diâmetro “d” deixado pelo penetrador;

- É um ensaio padronizado e bem aceito.

)/().(.

.2 2

22mmkgf

dDDD

PH

0,3D<d<0,6DP/D2=constante

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• Brinell (HB ou BHN)- Limitações em peças finas, peças muito duras (esfera

grande, deforma a esfera), nas extremidades da peça.

Ensaio de Dureza

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• Vickers (HV)– Penetrador em forma de pirâmide de diamante;– Mede a dureza em escala de: 5 até 1500 Vickers

• Com cargas de 10 a 120 kgf.

– A dureza Vickers é dada pelo quociente da carga pela área da impressão;

– Usa um microscópio com escala para mede diagonal do losângulo.

)/(8544,1

1362..2

22

2

mmkgfL

PH

ondeL

senPH

V

oV

Ensaio de Dureza

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• Dureza RockwellO princípio é semelhante ao Brinell;Mede-se a profundidade de penetração.Vantagens:

- Rapidez na análise;- Facilidade na execução;- Isenção de erros pessoais;- Capaz de diferenciar pequenas diferenças de dureza;- Não causa danos sensíveis na superfície da peça;- Penetrador de diamante (baixa deformação).

Ensaio de Dureza

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• Rockwell (HRC ou HRB)– Rockwell B – penetrador é uma esfera de aço.– Rockwell C – penetrador é um cone de diamante (Brale).

Ensaio de Dureza

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• Rockwell BEnsaio de Dureza

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• Rockwell CEnsaio de Dureza

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• Dureza X Lim. Resistência

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• Método de Dureza X Aplicação

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Definição: fenômeno de deformação plástica, lenta e progressiva de ligas metálicas, sob ação da temperatura, a carga constante.

EstágiosEnsaio de Fluência

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Ensaio de Impacto

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Transição Frágil-ductil: aço A36

Aço A36: 0,25%C, 1,0%Mn, 0,3%Si

Ensaio de Impacto

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Obrigado pela atenção!!

Dúvidas?