UNIVERSIDADE FEDERAL DO CEARÁ

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE MATERIAIS

CURSO DE ENGENHARIA DE MATERIAIS

CÍCERO RENAN PINHEIRO BEZERRA BORGES

PAULO MENDEL FERNANDES

RAFAEL BANDEIRA CORREIA MENDONÇA

TRAÇÃO

JUAZEIRO DO NORTE

2012

SUMÁRIO

1 INTRODUÇÃO .........................................................................................................2

1.1 Ensaios de tração

2 OBJETIVOS...............................................................................................................4

3 MATERIAIS ..............................................................................................................5

4 MÉTODOLOGIA......................................................................................................6

5 RESULTADOS E DISCUSSÕES..............................................................................7

6 CONCLUSÃO............................................................................................................8

7 REFERÊNCIAS.........................................................................................................9

OBJETIVOS

A realização dos teste de tração tem como objetivo verificar a relação da força

aplicada à uma determinada área através do gráfico tensão-deformação e suas devidas

propriedades como resiliência,módulo de elasticidade,ductiblidade, limite de escoamento,

limite de resistência à tração e o limite de ruptura

1 INTRODUÇÃO

Em um projeto de engenharia, seja ele de grande ou pequeno porte, é de suma

importância conhecer o comportamento do material empregado no projeto, isto é, suas

propriedades mecânicas, em diversas condições de uso. Essas condições de uso envolvem um

grande número de variáveis como a temperatura, tipo de carga aplicada e sua frequência de

aplicação, desgaste, deformabilidade, atmosfera corrosiva, dentre outros. As propriedades

mecânicas dos materiais são verificadas em experimentos em laboratórios, onde muitos

fatores devem ser considerados como a natureza da carga aplicada e a duração de sua

aplicação, assim como condições ambientes.

Os ensaios mecânicos podem ser classificados entre destrutivos e não destrutivos1.

Ensaios destrutivos são aqueles que deixam algum sinal na peça ou corpo de prova submetido

ao ensaio, mesmo que estes não fiquem inutilizados. Os ensaios destrutivos são de tração,

compressão, cisalhamento, dobramento, flexão, embutimento, torção, dureza, fluência, fadiga,

impacto.1 Ensaios não destrutivos são aqueles que após sua realização não deixam nenhuma

marca ou sinal e, por consequência, nunca inutilizam a peça ou corpo de prova. Por essa

razão, podem ser usados para detectar falhas em produtos acabados e semi-acabados. Os

ensaios não destrutivos são visual, liquido penetrante, partículas magnéticas, ultra-som e

radiografia industrial.1 Como nesse trabalho foram realizados os ensaios de tração e dureza,

será dado maior enfoque nos mesmos.

1.1 Ensaios de tração

Um dos ensaios mecânicos de tensão-deformação mais usados é executado sobre carga

de tração. Devido à sua simplicidade e ao grande número de informações que pode ser obtido

do ensaio de tração uniaxial dos metais, este ensaio é amplamente utilizado e existem muitas

normas técnicas que o regulamentam.  O ensaio de tração consiste na aplicação gradativa de

carga de tração uniaxial nas extremidades de um corpo de prova especificado2. O ensaio de

tração pode ser usado para averiguar diversas propriedades mecânicas que são importantes

para projetos. No ensaio, uma amostra é deformada, geralmente até a fratura por uma carga de

tração que é aumentada gradativamente e que é aplicada uniaxialmente ao longo do eixo

maior de um corpo de prova2. Normalmente a seção transversal do corpo de prova é circular

mas corpos de prova com seção retangular são usados.As máquinas de ensaios de tração são

projetadas para alongar o corpo-de-prova a uma taxa constante,ao mesmo tempo que mede

simultaneamente a carga que está sendo aplicada e seus alongamentos. Os resultados de um

ensaio de tração são registrados em um computador. O ensaio de tração fornece a curva

tensão-deformação que é uma descrição gráfica do comportamento de deformação de um

material sob carga de tração uniaxial. A curva é obtida no chamado ensaio de tração 3. Para

materiais metálicos existem dois formatos típicos de curvas: as curvas para os metais dúcteis e

as curvas para os metais frágeis. Um material dúctil é aquele que pode ser alongado,

flexionado ou torcido, sem se romper e um material frágil rompe-se facilmente, ainda na fase

elástica. Através da curva podemos descobrir a tensão de engenharia, a deformação de

engenharia, o comportamento elástico e plástico do material, a resiliência e a tenacidade.

A tensão de engenharia é dada dividindo-se a carga aplicada P pela área transversal

inicial do corpo-de-prova. A deformação de engenharia é dada dividindo-se a variação no

comprimento de referência pelo comprimento inicial L0 4. A porcentagem de alongamento é a

deformação de ruptura do corpo-de-prova expressa como porcentagem é dada dividindo a

diferença entre o comprimento na ruptura e o comprimento inicial pelo comprimento inicial4.

A porcentagem de área é outra maneira de especificar a ductibilidade e é definida pela

diferença entre a área na ruptura menos a área inicial dividida pela área inicial. A lei de

Hooke irá mostrar a relação da tensão de engenharia com a deformação de engenharia onde a

tensão é igual ao módulo de elasticidade (também chamado módulo de Young) vezes a

deformação4. Quando a tensão atinge o limite de proporcionalidade, a densidade de energia de

deformação é denominada módulo de resiliência que é dado pela tensão vezes a deformação

dividido por 2. Por fim o módulo de tenacidade é calculado pela área do diagrama tensão-

deformação4.

Figura 1:Gráfico tensão x deformação

O gráfico acima representa a tensão x deformação de um material qualquer e

através do mesmo podemos perceber que os materiais apresentam um comportamento

elástico(região elástica) e um comportamento plástico(escoamento,endurecimento por

deformação,estricção). As deformações elásticas não são permanentes, ou seja, quando a

carga é removida, o corpo retorna ao seu formato original, porém acima de uma certa tensão,

os materiais começam a se deformar plasticamente, ou seja, ocorrem deformações

permanentes. O ponto no qual estas deformações permanentes começam a se tornar

significativas é chamado de limite de escoamento. A magnitude do limite de escoamento é a

medida da resistência de um material à deformação plástica e pode variar muito, como por

exemplo, entre 35 MPa para uma liga de alumínio de baixa resistência até 1400 MPa para um

aço de alta resistência.

Para metais que possuem transição gradual do regime elástico para o plástico, as

deformações plásticas se iniciam no ponto no qual a curva tensão-deformação deixa de ser

linear, sendo este ponto chamado de limite de proporcionalidade. Durante a deformação

plástica, a tensão necessária para continuar a deformar um metal aumenta até um ponto

máximo, chamado de limite de resistência à tração, no qual a tensão é o máximo na curva

tensão-deformação de engenharia onde isto corresponde à maior tensão que o material pode

resistir; se esta tensão for aplicada e mantida, o resultado será a fratura.  No entanto, após este

ponto, começa a se formar uma estricção, na qual toda a deformação subsequente está

confinada e, é nesta região que ocorrerá ruptura. A tensão que corresponde à fratura é

chamada de limite de ruptura.

3 MATERIAIS

a)máquina de ensaio universal EMIC Linha DL-Tração

b)vergalhão Gerdal CA 50, com diâmetro de 8 mm e comprimento de 385 mm

(amostra)

4 METODOLOGIA

A amostra foi fixada na máquina de ensaio universal para o ensaio de tração e

após o funcionamento da máquina a amostra vai sendo tracionada gradativamente a uma

determinada taxa e as forças exercidas e suas respectivas deformações estarão sendo

fornecidas em um computador. Espera-se uma estricção da amostra e por fim o rompimento

da mesma, fornecendo então o gráfico com todos os valores tensão-deformação para o ensaio

realizado.

5 RESULTADOS E DISCUSSÕES

Grafico 1 – gráfico tensão x deformação

Após a realização dos ensaios de tração e com as informações das tensões e

deformações tornou-se possível a construção do Gráfico 1 , que fornece os valores de limite

de escoamento, limite de resistência à tração e limite de ruptura cujos valores são de 636

MPa, 812MPa e 682 MPa respectivamente .

Com o valor do limite de escoamento e da deformação que foi ocorrida neste

ponto é possível obter o módulo de elasticidade, que é calculado pela divisão do limite de

escoamento pela deformação, obtendo-se o valor de 31,8 GPa, isso quer dizer que o material

apresenta uma dureza significativa.

A partir do gráfico 1 conclui-se que o material possui uma ductilidade de 14,15%

este valor caracteriza esse material como pouco dúctil. Os cálculos para determinação

ductilidade em função do alongamento percentual estão expostos abaixo:

Alongamento percentual = ((lf-lo)/lo) x100 (1)

=((54.4775/385))x100

=14.15%

Conclui-se também que a resiliência (U) do material é de 6.36MPa através dos cálculos

abaixo : U= ½ x(tensão de escoamento)x(deformação de escoamento) (2)

U = ½ x 636 x 0.02

U = 6,36MPa

Pode-se notar que a tenacidade representa toda a área do gráfico.

6 CONCLUSÃO

Através dos resultados obtidos no gráfico tensão-deformação, conclui-se que:

a )O valor de 14.15% de ductilidade demonstra que o material é pouco dúctil

(comparando-se com valores da literatura)

b)O valor de 6,36 MPa de resiliência representa uma dureza significativa ao aço

(comparando-se com valores da literatura)

c)A tenacidade representa toda a área do gráfico tensão-deformação, mas como o

material apresenta uma pequena ductilidade conclui-se que o mesmo também

apresenta pouca tenacidade

d)O valor de 31,8 GPa para o modulo de elasticidade reforça o fato mostrado

acima de que o material analisado apresenta um valor de dureza significativo, mas

comparando os valores dos aços na literatura percebe-se que esse valor é baixo

Os valores do limite de escoamento, limite de resistência à tração e o limite de

ruptura reforçam as características do material, analisado, citadas acima

7 REFERÊNCIAS

1Disponível em: <http://blogdoprofessorcarlao.blogspot.com.br/2010/09/engenharia-de-

materiais-ensaios.html>. Acesso em: 08 dez. 2012.2 Callister, William D - Fundamentos da Ciência e Engenharia de Materiais - 7ª

Edição - 20063Disponível em

<http://www.cimm.com.br/portal/noticia/material_didatico/6537#.UMaALeTAfIc> Acesso

em: 10 dez. 20124 HIBBELER, R.C. Engenharia Mecânica - Vol. Dinâmica.Rio de Janeiro: LTC.