ENSAIO DE TORÇÃO

UNIVERSIDADE FEDERAL DO PIAUÍ - UFPIDEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECÂNICACURSO: ENGENHARIA MECÂNICADISCIPLINA: COMPORTAMENTO MECANICO DOS MATERIAISPROFESSOR: FRANCISCO RICCELLY

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ENSAIO DE EMBUTIMENTO

ADAILSON MORAIS VINICIUS LAÉRCIO

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• INTRODUÇÃO• OBJETIVO• ENSAIO DE TORÇÃO• NORMAS• EQUIPAMENTOS• CORPO DE PROVA• PROPRIEDADES• TIPO DE RUPTURA

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Introdução

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• Inovação tecnológica;• Construção;• Qualidade do produto;• Eficientes e eficaz;• Padronizados de produção;• Propriedades;

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Objetivo

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• Determinação das propriedades mecânicas dos materiais;• É recomendado para peças que vão sofrer esforço de torção;• É utilizado para o controle de qualidade e pesquisas

especificas na engenharia.

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Ensaio de torção

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Mede-se o ângulo de deformação (θ) como função do momento torsor aplicado (.

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Ensaio de torção

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• Determinação das propriedades;• Obtenção do gráfico (semelhante o de tração).

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Influencias:

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• Temperatura;• Velocidade de deformação;• Tamanho do grão;• % impurezas;• Tratamento térmico sofrido;• Condições ambientais.

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Normalização

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• ASTM E 588 – 83

• ABNT NBR 6003:1984

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Normalização

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• ASTM E 588 – 83• Fixação do CP na maquina;• A distancia entre a fixações será (L);• Rotação ou giro do CP; • Equipamento com leitura de giro(ex. encoder);• Como a tensão maxima de cisalhamento ocorre na

superficie;• Velocidade baixa e medida em rpm ou rps.

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Normalização

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• ABNT NBR 6003:1984• Utilizada para ensaios simples em arames de aços;• Objetivo determinar a ductilidade do arame de aço;

• Aplicado para diâmetros ou dimensões ≥ 0,4mm e

geralmente não superior a 10mm;• Utilizar arames novos ou retirados de cabo de aço.

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Equipamento

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• Máquina• Dispositivos de medidas

(Deformação e Ângulo de torção)• Troptômetro (Rotação CP)

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Corpo de prova

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• Pode ser Circular solido, Circular tubular ou retangular;• Deve ter um secção circular com comprimento L para

facilitar;• O mais utilizado em laboratório é o Circular tubular;

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Propriedades mecânicas

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• Momento de torção );• Tensão máxima de cisalhamento• Tensão de cisalhamento (τ);• Deformação (γ);• Ângulo de torção (θ);• Modulo de elasticidade transversal (G);• Limite de proporcionalidade ( ); • Limite de escoamento ( );• Modulo de resiliência ( );• Modulo de ruptura ( );• Modulo de tenacidade ( );• Ângulo de torção na ruptura (θr);• Tensão de cisalhamento (τ);• Deformação (γ);

max( );

p

etR

U

Zona elástica

'r

Zona plásticatt

U

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Propriedades mecânicas

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Distribuição das tensões, no ensaio de torção, nas zonas elástica e plástica, em um corpo circular

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Ensaios de torção em produtos acabados

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Os ensaios são efetuados em:• Barras de torção;• Eixos;• Hastes;• Brocas;• Chaves;• Peças;• Parafusos;• Outros.

Podem ser Classificados como ensaios industriais.

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Aspecto da fratura no corpo de prova na torção

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Conclusão

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Conclui-se que o ensaio sobre torção, de um modo geral, é de fato um

procedimento indispensável na linha de produção de muitos produtos

existentes no mundo, e que, para se atingir os mais altos padrões de

qualidade e uma menor porcentagem de defeitos e garantias, há a

necessidade do uso dos mesmos.

O ensaio de embutimento tem como finalidade, avaliar a estampabilidade de materiais metálicos por meio de máquinas que simulam esse processo em um corpo de prova (blank) a ser embutido

Figura 1: Materiais estampados

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A chapa a ser ensaiada é presa entre uma matriz e um anel de fixação, que tem por finalidade impedir que o material deslize para dentro da matriz. Depois que a chapa é fixada, um punção aplica uma carga que força a chapa a se abaular até que a ruptura aconteça.

Figura 2: Processo de Embutimento

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Os ensaios de embutimento são realizados por meio de dispositivos acoplados a um equipamento que transmite força. Podem ser feitos na já conhecida máquina universal de ensaios, adaptada com os dispositivos próprios, ou numa máquina específica.

figura 3: Maquima de Embutimento

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Os principais métodos utilizados são os ensaios Erichsen e Olsen, mas também existem outros como o Fukui e Swift. E serão apresentados a seguir

Figura 4: Métodos de Embutimento

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Ensaio Erichsen

O ensaio Erichsen :consiste

em estirar um corpo de prova

em forma de disco até o

surgimento de uma ruptura

incipiente, medindo-se então

a profundidade do copo assim

formado.

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Figura 5: Embutimento de Erichen

• O disco de chapa é inicialmente fixado entre a matriz e o anel de sujeição com carga de1.000 kgf. O estampo tem formato esférico com diâmetro de 20mmm.

• O ensaio submete a peça primeiramente a um estiramento biaxial, e o resultado obtido éinfluenciado pela espessura da chapa

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Ensaio Olsen

O ensaio Olsen difere do Erichsen apenas quanto às dimensões do estampo que tem cabeça esférica com 22 mm (7/8“) de diâmetro.

Durante o teste são medidas continuamente a carga e a altura do copo.

Figura 6: Embutimento de Olsen

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Ensaio Swift:

Nesse caso, o resultado é obtido por meio da relação entre o diâmetro máximo do disco e o diâmetro do punção que provoca a ruptura da peça. Desse modo, esse método de ensaio exige a utilização de diversos corpos-de-prova, sendo muito utilizado para análise de casos de estampagem profunda

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Figura 7: Embutimento de Swift

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Ensaio FukuiEste tipo de ensaio consiste em conformar um disco

metálico como um cone com vértice esférico. Exige a utilização de diversos corpos-de-prova, e é usado também para análise de estampagem profunda.

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Figura 8: Embutimento de Fukiu

Lubrificação

O atrito entre o punção e a chapa poderia afetar o resultado do ensaio. Por isso, o punção deve ser lubrificado com graxa grafitada, de composição determinada em norma técnica, para que o nível de lubrificação seja sempre o mesmo O uso de outro lubrificante deve ser alvo de acordo entre fornecedor e consumidor e deve ser indicado no relatório.

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Aspectos críticos dos testes Erichsen e Olsen

Os parâmetros de teste não são suficientemente definidos. Estes parâmetros incluem a determinação do ponto final do teste, procedimentos de lubrificação, sujeição adequada do corpo de prova e controle de velocidade. Por exemplo, se os dispositivos de sujeição não engastam adequadamente as bordas do corpo de prova, o material flui para a cavidade da matriz de estampagem, aumentando a altura do domo na qual ocorre a falha.

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• O pequeno diâmetro do estampo pode introduzir um

componente de flexão quando a razão entre o raio do estampo

e a espessura da chapa for inferior a 10-15

• Uma área relativamente pequena da chapa metálica sob

investigação é avaliada para cada teste

• Frequentemente são necessárias correções dos valores obtidos

nos teste

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Principais Normas para os testes

ABNT - NBR5902 (mod.11/1980) - Determinação do índice de

embutimento em chapas de aço pelo método Erichsen - Aplica-se

a chapas de aço de espessura nominal entre 0,3 e 5,0 mm

ASTM - E643-84(2000) Standard Test Method for Ball Punch

Deformation of Metallic Sheet Material – Cobre a padronização

dos parâmetros do teste Olsen. É aplicável a chapas de espessuras

entre 0,008” e 0,80” (0,2mm e 2,0 mm).

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• ISSO - ISO 20482(2003) -Metallic materials -- Sheet and strip -- Erichsen cupping test - aplica-se a chapas de espessuras entre 0,1 e 2,0 mm

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Conclusão

Os ensaios de embutimento de materiais metálicas são imprescindíveis para evitar falhas que possam comprometer o produto final, livrando-se assim de possíveis prejuízos e desperdício de materiais durante o processo de fabricação do produto, seja esta por meio de estampagem por prensas ou por tornos de repuxo.

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