UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE

Departamento de Engenharia Mecnica

Gergia Maria Bulhes CortezJulia Raposo Maciel de Arajo

Thauana Camila Cordeiro Ribeiro

INTRODUO:

Os ensaios mecnicos so realizados para se conhecer a estrutura de um determinado

material sendo, geralmente, destrutivos. So denominados ensaios destrutivos aqueles que

promovem a ruptura ou inutilizao do corpo de prova. Alguns exemplos: ensaio de trao, de

compresso, de ruptura por fluncia, etc. Atravs deles, pode-se verificar como se comporta uma

determinada pea ou componente quando lhe solicitado um esforo mecnico. A escolha do

ensaio mais adequado depende da finalidade do material, dos tipos de esforos que esse material

ir sofrer e das propriedades mecnicas que se deseja medir. Segundo Callister (1991, p.45),

"Materiais so frequentemente escolhidos para aplicaes estruturais porque eles possuem

combinaes desejveis de caractersticas mecnicas".

A resistncia mecnica de um material pode ser considerada uma propriedade de

fundamental importncia, pois reflete no s as caractersticas comportamentais (deformao,

taxa de deformao e temperatura), mas tambm o estado do prprio material (composio

qumica, tamanho do gro). O ensaio de trao consiste em submeter um corpo de prova de

geometria definida a um esforo crescente na direo axial do corpo de prova, levando-o a se

romper. Os esforos utilizados para realizao do ensaio so medidos na prpria mquina.

O ensaio de trao feito em corpos de prova de dimenses padronizadas por normas

nacionais e internacionais.

Para a escolha da dimenso padronizada do corpo de prova tambm deve ser levada em

considerao a capacidade da mquina de trao, disponvel para a realizao do ensaio. O

ensaio de trao um dos ensaios mecnicos mais utilizados; tem como objetivo fornecer dados

relativos capacidade de um slido de suportar solicitaes aplicadas a uma estrutura.

DESENVOLVIMENTO:

Ao estudar a teoria da resistncia dos materiais aprende-se que materiais dcteis

atravessam dois regimes antes da ruptura, o elstico e o plstico, sendo que os dois regimes so

separados pelo ponto de escoamento do material. No primeiro regime as deformaes no so

permanentes, permitindo que os mesmos voltem ao seu tamanho inicial sem nenhuma

deformao aparente na estrutura. Quando se ultrapassa o ponto de escoamento, atinge-se o

regime plstico, onde as deformaes no podem ser revertidas como no primeiro caso. Em

estudos sobre fluncia percebe-se que materiais submetidos a esforos inferiores a tenso de

escoamento podem adquirir deformaes de natureza plstica.

Os ensaios mecnicos podem ser classificados quanto a integridade e a velocidade. O

ensaio realizado foi um ensaio de trao. um ensaio destrutivo que provoca a inutilizao

parcial ou total da pea. Pode ser tambm classificado como esttico j que a carga aplicada de

forma lenta. Neste tipo de ensaio um material tracionado e se deforma at fraturar. Mede-se o

valor da fora e do alongamento a cada instante, e gera-se uma curva tenso-deformao. Por

meio dos Ensaios que se verifica se os materiais apresentam as propriedades que os tornaro

adequados ao seu uso. Este ensaio foi feito com dois tipo de aos: 1020 e 1045.

Corpo de Prova

O corpo de prova constitudo de cabeas e parte til, unidas por concordncia.

Desenho 1 a: Corpo de prova

As cabeas so as partes extremas, utilizadas para fixar o corpo de prova mquina. A

parte til a seco reduzida do corpo de prova onde acontece a ruptura; esta a regio onde

sero feitas as diversas determinaes.

Quando no possvel retirar o corpo de prova do material a ser ensaiado, realiza-se o

ensaio em toda a seco do material, como acontece com os tubos de pequeno dimetro. Neste

caso, a fixao do tubo mquina feita por meio de garras colocadas de cada lado do tubo e de

um mandril na parte interna.

No ensaio de trao, o registro da curva tenso/ deformao feito atravs de medies

simultneas da fora F aplicada e da variao do comprimento sofrido pelo corpo de prova

durante a realizao do ensaio.

A tenso cr, que expressa em megapascal (Mpa), Newton por milmetro quadrado

(N/mm2) ou em quilograma por milmetro quadrado (Kg/mm2), calculada dividindo a fora F

ou carga aplicada, pela rea da seco inicial da parte til do corpo de prova, S0.

Desenho 1 b: corpo de prova na mquina.

Desenho 2: Frmula tenso.

Deformao ou alongamento a variao de comprimento entre dois pontos do corpo de

prova. A deformao e, normalmente expressa em porcentagem, determinada dividindo a

variao de comprimento inicial e final medido entre dois pontos A, pelo prprio comprimento

inicial L0.

Desenho 3: Frmula Deformao

Dividindo o valor F por S0, e o valor do alongamento At por L0, que o comprimento inicial

da parte til, tem-se o grfico tenso/deformao que apresenta duas regies: uma a regio

elstica e a outra a plstica.

A regio elstica representa o comportamento elstico do material; nesta regio a deformao

diretamente proporcional carga aplicada, obedecendo lei de Hooke:

Desenho 5: lei de Hooke

O mdulo de elasticidade representa a rigidez do material; assim, quanto maior for o mdulo de

elasticidade, menor ser a deformao elstica provocada por uma dada tenso, e mais rgido

ser o metal. Se a carga for aliviada nesta regio,seguindo a reta sem qualquer deformao

residual ou permanente.

Terminada a zona elstica, no ponto A do grfico, inicia-se a zona de deformao plstica,

na qual o material exibe deformao permanente aps descarregamento total.

A curva de A para B representa o escoamento do material, onde ocorre uma grande

deformao com pouco ou nenhum acrscimo de carga. Existem materiais que no apresentam o

limite de escoamento ntido.

A curva BC a regio de encruamento uniforme; aps sofrer grande deformao durante

o escoamento, o material adquire maior resistncia trao, pois est no estado encruado ou

endurecido, prolongando-se at o ponto C; neste ponto inicia-se uma deformao localizada, em

algum ponto da parte til do corpo de prova. Essa deformao chama-se estrico, isto , a

diminuio da seco transversal do corpo de prova na regio onde se localiza a ruptura.

Desenho 4: Grfico tenso x deformao

A ruptura ocorre no ponto D. Ao passo em que a tenso mecnica aumenta o

comprimento da amostra varia e as molculas se reajustam, pois as foras de ligao moleculares

ainda so mais fortes que a trao aplicada, no momento que a quantidade de material, e

consequentemente a quantidade de ligaes moleculares, for insuficiente para suportar essa

Desenho 6: estrico.

Desenho 7: corpo de prova rompido.

trao da, ocorrera o rompimento. A figura abaixo mostra as etapas que precedem a ruptura e a

ruptura propriamente dita. . Ver desenho 7.

AVALIAO DOS RESULTADOS

A avaliao dos resultados feita pela comparao entre os valores das propriedades

mecnicas do material, obtidos no ensaio de trao, com os valores mnimos especificados por

normas, quando os valores obtidos no ensaio so iguais ou maiores que os especificados, o

material ensaiado considerado aprovado. As normas tcnicas mais utilizadas pelos laboratrios

Tabela 2: Valores dados pelo Software

de ensaios so as mais variadas, ns utilizamos a da ABNT - Associao Brasileira de Normas

Tcnicas. Mesmo recorrendo s Normas, na fase de projeto das estruturas utiliza-se um fator

multiplicativo chamado coeficiente de segurana, o qual leva em considerao as incertezas

(provenientes da determinao das propriedades dos materiais e das terias de clculos das

estruturas).

Para fazermos essa comparao utilizaremos os valores mnimos especificados pela

ABNT para o corpo de prova de seo redonda especificados na Tabela abaixo:

Tabela 1: Dimenses do corpo de prova

O software (tabela 2) conectado mquina de ensaio nos fornece uma tabela com alguns

parmetros utilizados no ensaio e, nos fornece tambm os valores de tenso e deformao. Com

a captura desses valores retirados do ensaio, o software capaz de gerar um grfico relacionando

a tenso aplicada no corpo de prova ao deslocamento da deformao sofrida pelo corpo de prova.

Abaixo o grfico do corpo de prova.

Tabela 3: Tenso (MPa) x Desloc. Da deformao (%)

CONCLUSES:

Aos carbonos so ligas metlicas constitudas basicamente de ferro, carbono, silcio e

mangans, apresentando tambm outros elementos inerentes ao processo de fabricao, em

percentuais controlados. (GERDAU, 2013). O 1020 tem 0,2 % de carbono

o 1045 tem 0,45% de carbono. O ao carbono 1020 um dos aos mais utilizado, devido a sua

baixa temperabilidade, excelente forjabilidade e soldabilidade, porm sua usinagem

relativamente pobre. Este tipo de ao pode ser aplicado em cementao com excelente relao

custo beneficio comparado com aos utilizados para o mesmo propsito. A microestrutura

presente neste ao no seu estado normalizado perlita fina e ferrita. (GERDAU, 2013)

Este ao indicado para parafusos, trefilados duros, chassis, discos de roda, peas em

geral para mquinas e veculos submetidos a esforos pequenos e mdios. um ao altamente

tenaz, particularmente indicado para fabricao de peas que devam receber tratamento

superficial para aumento de dureza, principalmente cementao. Utilizado ainda para eixos em

geral, forjados. (ITAPEMA AOS E METAIS, 2013).

1045 um ao para beneficiamento com temperabilidade baixa, ou seja, baixa penetrao

de dureza na seo transversal, no se recomendando seu uso para sees superiores a 60 mm.

Possui uma boa relao entre resistncia mecnica e resistncia fratura.

O corpo de prova com ao 1020 foi caracterizado por ter um grfico diferente do ao

1045. Ele ele caracterizado por ter um grfico parecido com o o grfico ideal de um material

linear. Os dois corpos de prova tiveram a superfcie da fratura tipo taa-cone com aparncia

fibrosa.

Desenho 8: 1020 Desenho 9: 1045

REFERNCIAS:

[1] AMERICAN SOCIETY FOR TESTING AND MATERIALS, Surface Engineering, v.5,Philadelphia, PA, 1996.

[2] SOUZA, Srgio Augusto de, Ensaios Mecnicos de materiais metlicos. FundamentosTericos e Prticos, 5. ed. So Paulo, Edgard Blcher, 1982.

[3] William D. Callister, Jr. - John Wiley & Sons, Inc. MATERIALS SCIENCE ANDENGINEERING, An Introduction, , New York, NY, 1991.

[4] Norton R.L.; Projeto de Mquinas - Uma Abordagem Integrada, Bookman. 2. ed. 2004

[5] Creep and creep testing. Disponvel em: .Acessado em: 19 de dezembro de 2010.

[6] Aula 14. Ensaio de fluncia. Telecurso profissionalizante. Disponvelem:. Acessado em: 20 dedezembro de 2010.

[7]Disponvel em: