ENSAIOS

MECNICOS

Introduo

Como voc se sentiria se um produto que voc acabou de

desenvolver quebrasse ao ser utilizado logo nas

primeiras vezes?

Nos sculos passados, a construo dos objetos era

essencialmente artesanal, no havia um controle de

qualidade e avaliava-se a qualidade do produto

simplesmente pelo prprio uso.

Introduo

Criao de mtodos padronizados para o controle de

qualidade dos produtos em decorrncia de:

Novas matrias-primas;

Desenvolvimento dos processos de fabricao.

Atualmente, entende-se que o controle de qualidade

precisa comear pela matria-prima e deve ocorrer

durante todo o processo de produo, incluindo a

inspeo e os ensaios finais nos produtos acabados.

Os ensaios so importantes para verificar se os materiais

apresentam as propriedades que os tornaro adequados

ao seu uso.

Para que Servem os Ensaios?

Garantir que os produtos foram fabricados com as caractersticas

necessrias para suportar os esforos aos quais sero

expostos.

Os ensaios mecnicos dos materiais so procedimentos padronizados

para testes em conformidade com normas tcnicas.

Um ensaio consiste em submeter um objeto j fabricado ou um

material que vai ser processado industrialmente a situaes que

simulam os esforos que eles vo sofrer nas condies reais de

uso, chegando a limites extremos de solicitao.

Onde so Realizados os Ensaios?

Na prpria oficina;

Em laboratrios de ensaios certificados.

Os ensaios podem ser realizados em:

Corpos de prova (CP)

Prottipos

Produto final

Prottipo a verso preliminar de um produto, produzida em

pequena quantidade, e utilizada durante a fase de testes e

desenvolvimento.

Corpo de Prova uma amostra do material que se deseja testar,

com dimenses e forma especificadas de acordo com normas

tcnicas.

Tipos de Ensaios Mecnicos

Os ensaios mecnicos podem ser classificados em 2 tipos:

Ensaios destrutivos;

Ensaios no destrutivos.

Ensaios destrutivos so aqueles que deixam algum sinal na pea ou

corpo de prova submetido ao ensaio, mesmo que estes no fiquem

inutilizados.

Exemplos: trao / compresso / dobramento / dureza / impacto.

Ensaios no destrutivos so aqueles que aps sua realizao no

deixam nenhuma marca ou sinal e, assim, nunca inutilizam a pea

ou corpo de prova. Por essa razo, podem ser usados para detectar

falhas em produtos acabados e semiacabados.

Exemplos: visual / lquido penetrante / ultrassom

ENSAIO DE

TRAO

Ensaio de Trao

Consiste na aplicao de carga de trao uniaxial crescente

em um corpo de prova especifico at a ruptura.

O corpo de prova preso pelas extremidades nas garras de fixao do

dispositivo de testes. A mquina de ensaio de trao alonga o corpo de

prova a uma taxa constante.

A mquina de ensaio fornece um grfico que mostra as relaes entre a

fora aplicada e as deformaes ocorridas (variao no comprimento).

A determinao das propriedades do material ensaiado obtida pela

relao entre a tenso e a deformao.

Corpos de Prova

O ensaio de trao feito em corpos de prova com caractersticas

especificadas de acordo com normas tcnicas para que os resultados

obtidos possam ser comparados ou reproduzidos.

Utilizam-se corpos de prova de seo circular ou de seo retangular,

dependendo da forma e tamanho do produto do qual foram retirados.

A parte til do corpo de prova (Lo) a regio onde so feitas as medidas

das propriedades mecnicas do material.

Entre as cabeas e a parte til h um raio de concordncia para evitar

que a ruptura ocorra fora da parte til do corpo de prova.

Corpos de Prova

As cabeas so as regies extremas, que servem para fixar o corpo de

prova mquina, de modo que a fora de trao atuante seja axial.

Devem ter seo maior do que a parte til para que a ruptura do corpo

de prova no ocorra nelas. Suas dimenses e formas dependem do

tipo de fixao mquina. Os tipos de fixao mais comuns so:

cunha rosca flange

Deformao

Um corpo preso numa das extremidades, submetido a uma fora

aplicada na direo do eixo longitudinal (fora axial).

A aplicao de uma fora axial de trao num corpo preso produz uma

deformao no corpo, isto , um aumento no seu comprimento com

diminuio da rea da seo transversal.

Este aumento de comprimento recebe o nome de alongamento.

Deformao

Efeito do alongamento num corpo submetido a um ensaio de trao.

O alongamento (extenso nominal) () calculado subtraindo o comprimento inicial do comprimento final e dividindo o resultado

pelo comprimento inicial.

L0 representa o comprimento inicial antes do ensaio;

L representa o comprimento final aps o ensaio;

L a variao de comprimento do corpo de prova.

ouL

L

L

L

00

0L

100100 L

(%)00

0

L

L

L

L

Deformao

H dois tipos de deformao, que se sucedem quando o material

submetido a uma fora de trao: a elstica e a plstica.

Deformao Elstica: (no permanente) Uma vez cessados os

esforos, o material volta sua forma e dimenso original.

Deformao Plstica: ( permanente) Uma vez cessados os

esforos, o material recupera a deformao elstica, mas fica com

uma deformao residual plstica, no voltando mais sua forma

original.

Tenso Nominal de Trao

Tenso () uma relao entre uma fora de trao (F) que atua sobre a rea inicial da seo transversal do material (A0).

ou Pa

Aplicando a equao descrita acima pode-se encontrar os valores da

tenso e fazer o grfico conhecido como tenso-deformao.

1N = 0,102 Kgf ou 1 Kgf = 9,807N

1N/m2 = 1Pa

1MPa = 1N/mm2 = 0,102 Kgf/mm2 ou 1 Kgf/mm2 = 9,807 MPa = 9,807N/mm2

0A

F =

2m

N =

Diagrama Tenso Nominal Deformao Nominal

Quando um corpo de prova submetido a um ensaio de trao, a

mquina de ensaio fornece um grfico de tenso e deformao

que mostra as relaes entre a fora aplicada e as deformaes

ocorridas durante o ensaio.

Este grfico conhecido por diagrama tenso-deformao.

No ensaio de trao convencionou-se

que a rea da seo utilizada para os

clculos a da seo inicial (A0).

Regio de Comportamento Elstico

O ponto A representa o limite elstico.

At este ponto, a deformao elstica independente do tempo, ou

seja, quando uma carga aplicada, a deformao elstica

permanece constante durante o perodo em que a carga mantida

constante.

Aps a remoo da carga, a deformao totalmente recuperada, ou

seja, a deformao retorna imediatamente para o valor zero.

Regio de Comportamento Elstico

Na fase elstica os metais obedecem a Lei de Hooke. Suas

deformaes so diretamente proporcionais s tenses aplicadas.

A constante de proporcionalidade E o mdulo de elasticidade, ou

mdulo de Young, fornece uma indicao da rigidez do material.

Quanto maior for o mdulo, menor ser deformao elstica resultante

da aplicao de uma tenso.

Quanto maior for o mdulo, menor ser a deformao elstica

resultante da aplicao de uma tenso e mais rgido ser o material.

(E rigidez do material)

xE=

Limite de Proporcionalidade

A lei de Hooke s vale at um determinado valor de tenso,

denominado limite de proporcionalidade, que o ponto

representado no grfico por A, a partir do qual a deformao deixa

de ser proporcional carga aplicada.

Regio de Comportamento Plstico

Acima de uma certa tenso, os materiais comeam a se deformar

plasticamente, ou seja, ocorrem deformaes permanentes. O ponto

na qual estas deformaes permanentes comeam a se tornar

significativas chamado de limite de escoamento.

Durante a deformao plstica, a tenso necessria para continuar a

deformar um metal aumenta at um ponto mximo, chamado de

limite de resistncia trao, na qual a tenso a mxima na curva

tenso-deformao de engenharia.

Isto corresponde a maior tenso que o material pode resistir; se esta

tenso for aplicada e mantida, o resultado ser a fratura.

Aps este ponto, comea a se formar uma estrico, na qual toda a

deformao subsequente est confinada e nesta regio ocorrer

ruptura.

A tenso corresponde a fratura chamada de limite de ruptura.

Escoamento

Terminada a fase elstica, tem incio a fase plstica, na qual ocorre

uma deformao permanente no material, mesmo que se retire a

fora de trao.

No incio da fase plstica ocorre um fenmeno chamado escoamento.

O escoamento caracteriza-se por uma deformao permanente do

material sem que haja aumento de carga, mas com aumento da

velocidade de deformao.

Limite de Escoamento

Valores Convencionais O limite de escoamento delimita o incio da deformao permanente.

Ele obtido verificando-se a parada do ponteiro na escala da fora

durante o ensaio e o patamar formado no grfico exibido pela

mquina.

Limite de Escoamento - Valores Convencionais

O valor convencionado (n) corresponde a um alongamento percentual.

O valor de uso mais frequente :

n = 0,2%, para metais e ligas metlicas em geral;

Graficamente, o limite de escoamento pode ser determinado pelo

traado de uma linha paralela ao trecho reto do diagrama tenso-

deformao, a partir do ponto n. Quando essa linha interceptar a

curva, o limite de escoamento estar determinado.

Limite de Resistncia Trao

Aps o escoamento ocorre o encruamento, que um endurecimento

causado pela quebra dos gros que compem o material quando

deformados a frio.

O material resiste cada vez mais trao externa, exigindo uma

tenso cada vez maior para se deformar.

Nessa fase, a tenso recomea a subir, at atingir um valor mximo no

ponto (B) chamado de limite de resistncia trao.

0

TA

F = L max

Limite de Ruptura

Continuando a trao, chega-se ruptura do material, que ocorre num

ponto chamado limite de ruptura (C).

A tenso no limite de ruptura menor que no limite de resistncia,

devido diminuio da rea que ocorre no corpo de prova depois que

se atinge a carga mxima.

Estrico

a reduo percentual da rea da seo transversal do corpo de prova na

regio aonde vai se localizar a ruptura.

A estrico determina a ductilidade do material.

Quanto maior for a porcentagem de estrico, mais dctil ser o material.

( % de estrico dctil o material)

Fratura

Consiste separao ou fragmentao de um corpo slido em duas ou mais

partes, sob ao de uma tenso e pode ser considerada como sendo

constituda da nucleao e propagao da trinca.

Pode ser classificada em duas categorias gerais: fratura dctil e frgil.

A fratura dctil caracterizada pela ocorrncia de uma aprecivel

deformao plstica antes e durante a propagao da trinca.

A fratura frgil nos metais caracterizada pela rpida propagao da

trinca, sem deformao macroscpica e muito pouca microdeformao.

Reduo de rea

Tenso Real

Relao Tenso-Deformao

para algumas Ligas

Exemplo de Tabela para Relatrio

Ensaio de Trao

Nominal e real