ESCOLA DE ENGENHARIA DE PIRACICABA Fundação Municipal de Ensino de Piracicaba

Curso de Engenharia Mecânica Turma 1 – Noturno

Ensaio de Tração

Piracicaba, 14/05/2010.

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Sumário

Introdução 3

1.0 Fundamentos teóricos 3

1.1 Tensão.................................................................................. 3

1.2 Deformação.......................................................................... 3

1.3 Lei de Hooke..........................................................................3

1.4 Diagrama Tensão x Deformação.........................................4

1.5 Ensaio de Tração..................................................................5

2.0 Material 4

3.0 Procedimentos experimentais 6

4.0 Resultados 7

5.0 Conclusão 11

6.0 Referências Bibliográficas 11

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Introdução

Este experimento tem como objetivo realizar o ensaio de tração em aços,

pois dessa forma poderemos analisar as deformações do material conforme o

aumento da carga.

1.0 Fundamentos teóricos

1.1 Tensão

Tensão é a distribuição da força P por unidade de área S, como o próprio

nome diz, ela é expressa algebricamente pela seguinte fórmula:

Eq. 01

Sendo σ a tensão normal de tração ou compressão em determinado eixo,

viga etc. Essa fórmula tem valor apenas para carregamentos orientados ao longo

do eixo longitudinal da peça, ou seja, ao longo do eixo que passa pelo centro de

gravidade da peça.

1.2 Deformação

Deformação é a mudança nas dimensões de um determinado corpo devido

à ação de um carregamento. Para o nosso ensaio, será utilizada a deformação do

comprimento do eixo, sua área inicial e final.

1.3 Lei de Hooke

Essa tão importante Lei, estudada pelo cientista inglês Robert Hooke

relaciona a linearidade entre tensão normal que age na peça e sua deformação

dentro do regime elástico, gerando um valor chamado de módulo de elasticidade

transversal.

3

Eq. 02

Sendo:

E = módulo de elasticidade transversal;

σ = tensão normal;

ε = deformação de tração.

1.4 Diagrama Tensão x Deformação

O diagrama tensão deformação mostra a proporcionalidade entre a tensão

e a deformação, portanto ilustra a Lei de Hooke. Ele é linear no regime elástico e

polinomial no regime plástico. O diagrama é ilustrado na figura abaixo:

Fig. 01

Sendo:

σe = tensão de escoamento;

σR = tensão de ruptura;

σu = tensão última (máxima tensão atingida);

εR = deformação de ruptura.

4

1.5 Ensaio de Tração

O ensaio de tração consiste em aplicar um carregamento P dirigido do

centro do corpo de prova para fora, passando pelo seu eixo longitudinal. Esse

carregamento é aumentado até levar a ruptura do material.

Como foi dito acima, o corpo de prova chega à ruptura conforme a carga P

aumenta, ou seja, ela deforma o material até a tensão de ruptura. Essa

deformação é expressa na forma percentual pela seguinte expressão:

Eq. 03

Sendo:

ε = deformação de tração percentual;

ΔL = variação do comprimento;

L0 = comprimento inicial.

Além da mudança no comprimento, também ocorre a variação da área,

chamada de Estricção, com o aumento da carregamento, ela vai diminuindo, a

Estricção percentual é dada pela seguinte expressão:

Eq. 04

5

2.0 Material

1 corpo de prova de aço 1020;

1 corpo de prova de aço 1045

1 paquimetro;

1 máquina para ensaio de tração.

3.0 Procedimentos experimentais

Inicialmente deve-se medir o corpo de prova para se obter o diâmetro que

será usado no cálculo da área. Essa medição deve ser feita em no mínimo dois

pontos do cilindro (corpo de prova), para que possamos ter um diâmetro médio.

Além do diâmetro, devemos medir o comprimento inicial do cilindro, pois o

utilizaremos no cálculo da deformação.

Após a realização de todas as medidas, deve-se levar o corpo de prova a

máquina de tração. A mesma aplicará um esforço longitudinal no corpo de prova

até a ruptura do mesmo.

Ao longo do experimento devem-se ser feitas leituras da deformação

conforme o aumento da carga. Essa leitura é feita em um relógio comparador

fixado junto a máquina.

Ao término do experimento é feita a medição do comprimento final e do

diâmetro final, com esses dados somos capazes de calcular a deformação, a

estricção e esboçar o diagrama tensão x deformação.

6

4.0 Resultados

Os resultados obtidos no experimento estão sintetizados nas tabelas

abaixo:

Tabela 1: Dados dos corpos de prova.

Dados dos Corpos de Prova (mm)

Aço 1020

Diâmetro Inicial

(D0)

Diâmetro Final (Df)

Comprimento Inicial (L0)

Comprimento Final (Lf)

Deformação Total (ΔLf)

Área Inicial

(S0)

Área Final (Sf)

10 6,8 55 62 7 78,534 36,367

Aço 1045

Diâmetro Inicial

(D0)

Diâmetro Final (Df)

Comprimento Inicial (L0)

Comprimento Final (Lf)

Deformação Total (ΔLf)

Área Inicial

(S0)

Área Final (Sf)

10 6,4 57 65,8 8,8 78,54 32,17

Tabela 2: Dados obtidos no ensaio do aço 1020.

Dados do Experimento para Aço 1020Deformação

(mm)Carga (Kgf)

Carga (N)

Tensão (Kgf/mm²)

Tensão (MPa)

0,00 0,00 0,00 0,00 0,000,10 3000,00 29411,76 38,20 374,480,20 3400,00 33333,33 43,29 424,410,40 3600,00 35294,12 45,84 449,380,60 3900,00 38235,29 49,66 486,830,80 4100,00 40196,08 52,20 511,791,00 4400,00 43137,25 56,02 549,241,20 4600,00 45098,04 58,57 574,201,40 4800,00 47058,82 61,12 599,171,60 4800,00 47058,82 61,12 599,171,80 4900,00 48039,22 62,39 611,652,00 4900,00 48039,22 62,39 611,652,20 4900,00 48039,22 62,39 611,652,40 4900,00 48039,22 62,39 611,652,60 4900,00 48039,22 62,39 611,652,80 4900,00 48039,22 62,39 611,653,00 4900,00 48039,22 62,39 611,65

7

3,20 4900,00 48039,22 62,39 611,653,40 4800,00 47058,82 61,12 599,173,60 4800,00 47058,82 61,12 599,173,80 4800,00 47058,82 61,12 599,174,00 4800,00 47058,82 61,12 599,174,20 4800,00 47058,82 61,12 599,174,40 4700,00 46078,43 59,84 586,694,60 4700,00 46078,43 59,84 586,694,80 4700,00 46078,43 59,84 586,695,00 4600,00 45098,04 58,57 574,205,20 4600,00 45098,04 58,57 574,205,40 4600,00 45098,04 58,57 574,205,60 4500,00 44117,65 57,30 561,725,80 4400,00 43137,25 56,02 549,246,00 4300,00 42156,86 54,75 536,766,20 4200,00 41176,47 53,48 524,276,40 4100,00 40196,08 52,20 511,796,60 4000,00 39215,69 50,93 499,31

Tabela 3: Dados obtidos no ensaio do aço 1045

Dados do Experimento para Aço 1045

Deformação (mm)

Carga (Kgf)

Carga (N)

Tensão (Kgf/mm²)

Tensão (MPa)

0,00 0,00 0,00 0,00 0,000,00 2200,00 21568,63 28,01 274,620,20 2200,00 21568,63 28,01 274,620,40 2800,00 27450,98 35,65 349,520,60 3600,00 35294,12 45,84 449,380,80 3900,00 38235,29 49,66 486,831,00 4300,00 42156,86 54,75 536,761,20 4500,00 44117,65 57,30 561,721,40 4700,00 46078,43 59,84 586,691,60 4900,00 48039,22 62,39 611,651,80 5000,00 49019,61 63,66 624,142,00 5000,00 49019,61 63,66 624,142,20 5100,00 50000,00 64,94 636,622,40 5100,00 50000,00 64,94 636,622,60 5100,00 50000,00 64,94 636,622,80 5100,00 50000,00 64,94 636,623,00 5100,00 50000,00 64,94 636,623,20 5100,00 50000,00 64,94 636,62

8

3,40 5100,00 50000,00 64,94 636,623,60 5200,00 50980,39 66,21 649,103,80 5200,00 50980,39 66,21 649,104,00 5200,00 50980,39 66,21 649,104,20 5200,00 50980,39 66,21 649,104,40 5200,00 50980,39 66,21 649,104,60 5200,00 50980,39 66,21 649,104,80 5200,00 50980,39 66,21 649,105,00 5100,00 50000,00 64,94 636,625,20 5100,00 50000,00 64,94 636,625,40 5100,00 50000,00 64,94 636,625,60 5100,00 50000,00 64,94 636,625,80 5100,00 50000,00 64,94 636,626,00 5100,00 50000,00 64,94 636,626,20 5000,00 49019,61 63,66 624,146,40 5000,00 49019,61 63,66 624,146,60 5000,00 49019,61 63,66 624,146,80 4900,00 48039,22 62,39 611,657,00 4800,00 47058,82 61,12 599,177,20 4800,00 47058,82 61,12 599,177,40 4700,00 46078,43 59,84 586,697,60 4600,00 45098,04 58,57 574,217,80 4500,00 44117,65 57,30 561,728,00 4400,00 43137,25 56,02 549,248,20 4300,00 42156,86 54,75 536,768,40 4200,00 41176,47 53,48 524,288,60 4100,00 40196,08 52,20 511,798,80 4000,00 39215,69 50,93 499,31

Graf. 01: Diagrama tensão x deformação do aço 1020.

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Graf. 02: Diagrama tensão x deformação do aço 1045.

5.0 Conclusão

10

Deve-se analisar que os alunos deveriam ter preparado os corpos de prova

e executado a medição, tanto no durômetro quanto no microscópio para fixar

melhor os procedimentos de execução e os métodos de medição.

Analisando, os resultados obtidos conclui-se que obtivemos valores que são

coerentes com as propriedades mecânicas dos materiais analisados.

Com o ensaio foi possível compreender a teoria envolvida no experimento,

os cálculos utilizados e as principais características da dureza Brinell.

6.0 Referências Bibliográficas

11