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Ensaios Mecânicos de Materiais

Aula 13 – Ensaio de Fluência

Prof. MSc. Luiz Eduardo Miranda J. Rodrigues

Tópicos Abordados Nesta Aula

� Ensaio de Fluência.� Propriedades Avaliadas do Ensaio.� Metodologia de Ensaio.

Aula 13 Prof. MSc. Luiz Eduardo Miranda J. Rodrigues


Definição de Fluência


A fluência é a deformação plástica que ocorre nummaterial, sob tensão constante ou quase constante, emfunção do tempo. A temperatura tem um papelimportantíssimo nesse fenômeno.A fluência ocorre devido à movimentação de falhas, quesempre existem na estrutura cristalina dos metais. Não


sempre existem na estrutura cristalina dos metais. Nãohaveria fluência se estas falhas não existissem.Existem metais que exibem o fenômeno de fluênciamesmo à temperatura ambiente, enquanto outros resistema essa deformação mesmo a temperatura elevadas.

Tempo e Temperatura


Em condições reais de uso, os produtos sofremsolicitações diversas por longos períodos de tempo. Ouso mostra que, em algumas situações, os produtosapresentam deformação permanente mesmo sofrendosolicitações abaixo do seu limite elástico.


Essas deformações ocorrem mais freqüentemente emsituações de uso do produto que envolvam altastemperaturas. E quanto maior a temperatura, maior avelocidade da deformação.

Influência da TemperaturaAula 13 Prof. MSc. Luiz Eduardo Miranda J. Rodrigues

Nos ensaios de fluência, o controle da temperatura émuito importante. Verificou-se que pequenas variações detemperatura podem causar significativas alterações navelocidade de fluência.

Exemplo disso é o aço carbono submetido ao ensaio defluência, a uma tensão de 3,5 kgf/mm2, durante 1.000fluência, a uma tensão de 3,5 kgf/mm2, durante 1.000horas: à temperatura de 500ºC, apresentou umadeformação de 0,04% e à temperatura de 540ºCapresentou uma deformação de 4%.


O Ensaio de Fluência


Na maioria dos casos, avalia-se a fluência deum material submetendo-o ao esforço de tração.


Os corpos de prova utilizados nos ensaios defluência são semelhantes aos do ensaio detração.

Equipamento para Ensaio


O equipamento para a realizaçãodeste ensaio permite aplicar umacarga de tração constante ao corpo deprova.

O corpo de prova fica dentro de umforno elétrico, de temperatura


forno elétrico, de temperaturaconstante e controlável. Umextensômetro é acoplado aoequipamento, para medir adeformação em função do tempo.

Equipamento para Ensaio


� O equipamento para a realizaçãodeste ensaio permite aplicar umacarga de tração constante ao corpode prova. O corpo de prova ficadentro de um forno elétrico, detemperatura constante econtrolável. Um extensômetro éacoplado ao corpo de prova.


acoplado ao corpo de prova.

� Como os extensômetros sãoinstrumentos de precisão, nãosuportam altas temperaturas. Porisso são ligados ao corpo de provapor meio de hastes de extensão

Extensão do Ensaio


Os ensaios de fluência são muito longos, podendodurar de um mês até pouco mais de um ano.

Por isso seu uso se restringe a atividades depesquisa e desenvolvimento de novos materiais ou


pesquisa e desenvolvimento de novos materiais ouligas metálicas.

Ensaio de Fluência


Este ensaio consiste em aplicar uma determinadacarga em um corpo de prova, a uma dadatemperatura, e avaliar a deformação que ocorredurante a realização do ensaio.


É importante ressaltar que, neste ensaio, tanto acarga como a temperatura são mantidasconstantes durante todo o processo.

Duração do Ensaio


A duração deste ensaio é muito variável: geralmenteleva um tempo superior a 1.000 horas. É normal oensaio ter a mesma duração esperada para a vida útil doproduto.

Às vezes, quando não é possivel esperar muito tempo,


Às vezes, quando não é possivel esperar muito tempo,utilizam-se extrapolações, isto é, o ensaio é feito duranteum tempo mais curto e, a partir da deformação obtidanesse intervalo, estima-se o comportamento do materialpor um tempo mais longo (vida útil do produto) e avalia-se a quantidade de deformação esperada ao longo destetempo.

Resultado do Ensaio


O resultado do ensaio é dado por uma curva de deformação(fluência) pelo tempo de duração do ensaio.


Precisão do Ensaio


Para obter resultados significativos, é necessário realizardiversos ensaios no material, com diferentes cargas etemperaturas. As curvas assim obtidas devem representaras diversas situações práticas de uso do produto.

O objetivo do ensaio, em muito casos, é determinar as


O objetivo do ensaio, em muito casos, é determinar astensões necessárias para produzir uma deformação de0,5%, 1,0% e, em alguns casos, até 2,0%, por um dadoperíodo de tempo, em função da temperatura. Com isso épossível determinar a vida útil e a máxima condição de usodo produto.

Ensaio de Ruptura por Fluência


Este ensaio é semelhante ao anterior, só que neste caso oscorpos de prova são sempre levados até a ruptura.

Para isso, utilizam-se cargas maiores e, portanto, sãoobtidas maiores velocidades de fluência.


Deformação e Resultados


A deformação atingida pelos corpos de prova é bem maior:enquanto no ensaio de fluência a deformação do corpo deprova poucas vezes ultrapassa 1%, nos ensaios de rupturapor fluência pode atingir 50%.

A tensão e a temperatura são mantidas constantes neste


A tensão e a temperatura são mantidas constantes nesteensaio. Os resultados obtidos no ensaio são: tempo para aruptura do corpo de prova, medida da deformação emedida da estricção, em certos casos.

Gráfico Característico do Ensaio


O gráfico deste ensaio relaciona a carga com o tempo de ruptura. Éconstruído a partir dos resultados de diversos testes.


Aplicações do Ensaio de Fluência


- Caldeiras, turbinas a vapor, destilarias: ~ 500ºC- Turbinas a Gás: ~ 800ºC- Motores, turbinas a gás mais potentes: ~ 1000ºC- Foguetes e mísseis: > 1000ºC


Aplicações do Ensaio de Fluência


Filamento de tungstênioTemperatura de fusão ~ 3.000 °C(3273 K)

O filamento apresenta fluência natemperatura de trabalho.


temperatura de trabalho.O peso-próprio dos filamentos causadeformação, até os mesmos setocarem e provocar a “queima dalâmpada”.

Exemplo de Fluência


Geleiras apresentam fluência Antártida, e se movimentamHá deslizamentos e avalanches de geleiras.


Materiais Resistentes à Fluência


Alta temperatura de fusão.Baixa taxa de difusão (CFC melhor que CCC).


Fratura por Fluência


A ruptura por fluência ocorre principalmente devido a micro trincas e crescimento de vazios ao longo dos contornos de grãos – fratura intergranular.


Próxima Aula

� Ensaio de Líquido Penetrante.



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