ENGENHARIA DE PRODUÇÃO

RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS I

LEISA GOMES

MARCELO SILVA VITOR AMARAL

RELATÓRIO TESTE DE TRAÇÃO

Itaperuna

2013

LEISA GOMES

MARCELO SILVA VITOR AMARAL

RELATÓRIO TESTE DE TRAÇÃO

Trabalho apresentado á Disciplina de Resistência dos Materiais I, como parte dos critérios de avaliação para aprovação.

Professora: M.Sc. Muriel B. de Oliveira

Itaperuna

2013

RESUMO

O presente trabalho visa apresentar um ensaio de tração realizado no

laboratório de engenharia da Faculdade. Neste ensaio foi possível registrar o

comportamento de um corpo de prova durante a aplicação de forças de tração

sobre o mesmo, com isso é possível determinar e dimensionar o material a ser

utilizado em diversas situações em obras de engenharia.

1.1. INTRODUÇÃO:

ENSAIO DE TRAÇÃO

O ensaio de tração é essencial para se conhecer as propriedades

mecânicas de um material, pois é o ensaio que leva uma amostra do material

em questão até o limite, sendo possível tirar várias conclusões do experimento.

Deste ensaio, é possível obter informações que dizem respeito à dureza,

ductilidade e resistência do material à tração. Pode-se obter o módulo de

resiliência, o módulo de elasticidade, a tensão de ruptura, a tensão máxima

suportada, a curva de deformação elástica, a curva de deformação plástica, a

tensão de ruptura, a tenacidade e a tensão de escoamento.

Com todas estas informações pode-se analisar o material com relação à

sua fragilidade quando submetido a condições extremas, podendo ser

observado seu comportamento nas diferentes situações. Outra aplicação do

ensaio de tração é com relação a soldas, podendo analisar se esta foi feita

corretamente ou se haverá rupturas quando submetida à condições extremas.

Os cálculos utilizando as informações citadas acima são baseados em

dois tipos de ensaios de tração, que serão abordados a seguir: ensaio de

tração convencional (que fornece a tensão de ruptura da engenharia) e ensaio

de tração real (que fornece a tensão de ruptura real).

Desenho esquemático da máquina de ensaio

Materiais e Métodos de Ensaio de tração:

O ensaio de tração convencional consiste em submeter uma amostra de

certo material à tensão até que a mesma se rompa. Primeiramente a amostra é

confeccionada para que possa ser inserida de forma correta no suporte da

máquina de tração, podendo ter a forma cilíndrica ou de uma chapa. No caso

de ser cilíndrico, o corpo de prova é rosqueado ao suporte para não haver

escorregamento, evitando incorreções nos resultados finais. Além disso, a

medição do corpo de prova deverá ser feita com um paquímetro e, no caso da

amostra cilíndrica, deve-se realizar mais de uma medida afim de minimizar os

erros de medida. Os pontos de medição costumam estar marcados nas

amostras e geralmente são nas extremidades e no centro do corpo de prova.

A máquina utilizada no ensaio de tração é hidráulica - nas máquinas

mais recentes os resultados saem prontamente no computador, inclusive os

cálculos possíveis de serem realizados – e a curva tensão x deformação sai

direto por uma caneta e um rolo de papel acoplado à máquina que varia

conforme se varia a tração, para que possam ser realizados cálculos

posteriormente ao experimento. A parte de baixo é fixa, enquanto que a parte

de cima é móvel. É possível notar também duas válvulas: uma delas é a

válvula de segurança; enquanto que a outra permite regular a pressão de óleo,

influenciando na velocidade média do ensaio. Esta máquina (Maquina de

Tração Universal) também possibilita que sejam realizados ensaios de flexão,

compressão, dobramento e cisalhamento.

Para iniciar o ensaio de tração, a máquina deverá estar devidamente

regulada e com a pressão hidráulica correta, para não haver erros de medidas.

A regulagem é feita movimentando a válvula – ao fechar a válvula, o

compartimento de óleo abre e ao abrir a válvula o compartimento de óleo se

fecha – sendo esta regulagem importante para realizar o experimento na

velocidade certa, evitando a ocorrência de erros e preservando a máquina (no

caso deste ensaio a velocidade foi de 1,4 kgf de óleo/ mm2/segundo). Se

ocorrer da luz que fica perto das válvulas piscar, significa que ocorreu um

problema hidráulico e a máquina necessita de manutenção.

O experimento completo costuma levar de 15 a 20 minutos, variando de

cada máquina o tempo para se regular a pressão (carga) utilizada. A carga

varia de 0 kgf até 8000 kgf (com precisão de 20kgf), sendo esta a escala 1 – há

outras duas escalas: a escala 2 que vai de 0 kgf até 20000 kgf (com precisão

de 80kg); a escala 3 que vai de 0 kgf até 40000 kgf (com precisão de 100 kgf) -

a qual está indicada, juntamente com as outras escalas, em um grande

manômetro localizado na parte frontal superior da máquina.

Neste manômetro há dois ponteiros: o ponteiro da frente marca a carga

máxima e não se movimenta sozinho; o ponteiro de trás marca a carga

momentânea, e empurra o ponteiro da frente. No início do processo pode-se

notar que os ponteiros variam a taxas relativamente grandes. Porém, quando a

variação do ponteiro começa a ser menor é sinal de que a amostra está

passando da deformação elástica para a deformação plástica. Após atingir a

carga máxima, o ponteiro de trás começa a retornar vagarosamente, até que

ocorra a ruptura. O ponteiro da frente fica estático na carga máxima, para

facilitar a anotação dos dados. No momento da ruptura o ponteiro de trás pára

para que o resultado seja anotado e em seguida este deve voltar à origem,

juntamente com o ponteiro da frente.

Com a amostra devidamente colocada no suporte, inicia-se o ensaio,

com as cargas sendo anotadas para que seja feita uma tabela após o ensaio

de tração e os valores estejam de acordo com os valores obtidos no gráfico. A

amostra deve ter seu comprimento e seu diâmetro – este último três vezes -

medidos (com paquímetro) e anotados antes e após o experimento, para efeito

de comparação. Após a ruptura da amostra, retira-se o gráfico obtido

diretamente pela utilização da máquina e podem ser realizados os cálculos

visando obter informações e tirar conclusões com relação ao material em

questão. Importante lembrar que, no ensaio de tração convencional, a área

utilizada nos cálculos é a área inicial e a não a área real (que sofreu estricção

e, portanto, é menor).

No caso do ensaio de tração real o procedimento é praticamente o

mesmo com diferenças em relação à medição do diâmetro - que deve ser feita

medindo-se periodicamente, de acordo com cargas pré-determinadas (durante

as medições, o ensaio é pausado), sendo que no ensaio em questão foram

realizadas 4 pausas e 5 medições (a última pausa foi quando houve a ruptura).

Ao final do processo, a área utilizada para os cálculos deverá ser a área real

obtida ao fim do ensaio, possibilitando obter a tensão de ruptura real.

Fonte http://www.ebah.com.br/content/ABAAABv1QAC/relatorio-pmm-tracaofim

DESENVOLVIMENTO

Na aula de resistência dos materiais realizada no laboratório no dia

29/05/2013, pude acompanhar a realização de um ensaio de tração realizado

por uma máquina de tração, abaixo são apresentados os dados do ensaio:

Número do Ensaio: 00000061

Data da realização: 29/05/2013 segunda-feira

Identificação do ensaio: 02

Célula de carga: 10000 kgf

Velocidade de deslocamento: 5,00 mm/min

Temperatura: 25ºC

Trabalho realizado: Tração

Umidade relativa: 50%

Equipamento utilizado:

Máquina de ensaio Kratos (TRCv61296-USB)

Corpo de prova Cilíndrico

o Dados iniciais (antes do ensaio):

Comprimento 0,03 m ou 30 mm

Diâmetro 0,064 m ou 6,4 mm

o Dados finais (após o ensaio):

Comprimento 0,0472 m ou 47.2 mm

Diâmetro 0,029 m ou 2,9 mm

Destrutivo? Sim

Uso do extensômetro dispensado em função da finalidade do

ensaio.

Microcomputador contendo o programa da máquina de ensaios.

Relatório emitido pelo equipamento após o ensaio

Com os dados obtidos durante o ensaio é possível calcular a tensão

máxima suportada pelo material durante o ensaio abaixo é apresentada a

forma de cálculo:

Primeiramente apresentamos a fórmula básica para cálculo. O

comprimento inicial (Lo) foi medido antes de se submeter o corpo de

prova ao ensaio. Portanto, para calcular o alongamento, resta saber

qual o comprimento final (Lf).

Como podemos ver no relatório o alongamento apresentado é de 5,7%

portanto substituindo os valores é possível constatar algebricamente que o

valor apresentado pela máquina está correto

A= 0,0472 – 0,03

0,03

A= 5,7%

Agora iremos calcular a estricção (redução de área) que também é uma medida da ductilidade do material. É representada pela letra Z, e calculada pela seguinte fórmula:

Onde So é a área de seção transversal inicial e Sf a área de seção final.

Z= 2,83x10^-5 – 1,8x10^-5

2,83x10^-5

Z= 36%

Abaixo é realizado o cálculo da tensão máxima exercida sobre o material

Tx= P= 19.417,48 = 686,13 Mpa

A 2,83x10^-5

Foto 1.2: Início do Ensaio

Fonte: Foto tirada no laboratório durante a aula

Fonte: Foto Detalhe corpo de prova início do ensaio.tirada no laboratório durante a aula

Foto 1.3: Corpo de prova utilizado

Fonte:Foto tirada no laboratório durante a aula

Foto 1.3: Corpo de prova rompido após o ensaio

Fonte:Foto tirada no laboratório durante a aula

Conclusões

Do experimento foi possível perceber a importância de se realizar o ensaio com

calma, evitando a ocorrência de pequenos erros que poderiam vir a ter sérias

consequências futuramente. A interpretação correta dos gráficos também pode

fornecer as mesmas informações que as tabelas, sendo que em muitos casos

com maior rapidez e eficiência, se tornando atraente para as indústrias. É

imprescindível o cuidado a ser tomado com a manipulação dos dados, mesmo

após a realização do ensaio, no momento dos cálculos para que as

informações obtidas dos mesmos estejam corretas.

Referencial

-Aula 3 do professor Alfeu Saraiva Ramos, referente ao ensaio de tração

-Anotações feitas durante os laboratórios de Propriedades Mecânicas dos

Materiais

-Metallic Materials (Materiais Metalicos) – autoria: Ross, Robert B. – editora:

Latimer Trend & Co Ltd - Londres (Inglaterra), 1968 – páginas 1-7 e 396-400 e

432-452

http://www.fisica.ufs.br/CorpoDocente/egsantana/solido/din_rotacion/

alargamiento/alargamiento.htm

CONCLUSÃO

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

Fonte http://www.ebah.com.br/content/ABAAABv1QAC/relatorio-pmm-tracaofim