Ensaios mecânicos aulas materiais

1
UNIFACS
Materiais Metálicos
AULA 9
Ensaios Mecânicos
Lucas Nao Horiuchi
lucas.horiuchi@braskem.com.br
04/Jun/10

8. Ensaios Mecânicos
2
Avaliações
Tipo de avaliação Peso Data
• Avaliação escrita (P1) 2,5 09/abr
• Avaliação escrita (P2) 2,0 21/mai
• Avaliação escrita (P3) 1,5 18/jun
ARHTE/Seminário 1,0 11/jun
• 2ª Chamada 01/jul
• Avaliação Final 3,0 09/jul

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Finalidade dos Ensaios dos Materiais
Obter informações rotineiras (ensaios para controle
de produção e do produto):
• Recebimento de materiais;
• Controle de produtos acabados.
Obter novas informações sobre os materiais -
Estudo / Pesquisa para Desenvolver:
• Novos materiais;
• Novos processos de fabricação;
• Novos tratamentos.

4
Classificação dos Ensaios dos Materiais
Destrutivos (causam inutilização total ou parcial da peça):
• Tração;
• Dobramento;
• Flexão;
• Torção;
• Fadiga;
• Impacto;
• Compressão;
• Dureza (nem sempre destrói a peça); e
• Outros;
Quanto a integridade geométrica ou dimensional da
peça ou componente ensaiado:

5
Não Destrutivos (propriedades físicas/ detectar falhas
internas da peça):
• Raio X;
• Raio Gama (Gamagrafia);
• Ultra-som;
• Partículas magnéticas (Magnaflux);
• Líquidos penetrantes;
• Elétricos;

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Não avaliam propriedades mecânicas dos
materiais , fornecendo apenas indicações do
comportamento do material quando submetido a
um processo de fabricação:
• Estampabilidade;
• Dobramento;
• Usinabilidade;
Ensaios de fabricação:

7
Ensaios de fabricação:

8
Ensaios dos Materiais
Os ensaios mecânicos são realizados pela aplicação
de um dos tipos de esforços possíveis:
• Tração;
• Compressão;
• Flexão;
• Torção;
• Cisalhamento;
• Pressão interna;
Conceito:

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Como escolher o ensaio mecânico a ser utilizado?
• Aplicação do material;
• Tipo de esforço que vai sofrer;
• Propriedades mecânicas que se deseja medir;
Para se especificar um material é necessário definir:
- Os ensaios a serem realizados para verificar a conformidade
das suas propriedades;
- Tamanho e quantidade da amostra (deve ser representativa);
- Maneira de se retirar a amostra (local, forma de remoção,
geometria, acabamento);
Ensaios dos Materiais

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Quanto a velocidade de aplicação da carga:
1) Dinâmicos (carga aplicada rapidamente ou ciclicamente):
• Fadiga;
• Impacto;
2) Carga constante (carga aplicada durante um longo período):
• Fluência;

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Alguns ensaios permitem obter dados numéricos
utilizados no cálculo de tensões de trabalho e
projeto de uma peça;
Projeto
Outros fornecem apenas resultados comparativos
ou qualitativos do material e servem apenas
para complementar o estudo do projeto

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Padronização de Ensaios (Normas)
• Importância: linguagem comum entre
fornecedores e usuários de materiais (ensaios
de recebimento);
• Normalização:
- Especificação de materiais;
- Métodos de ensaio e análise;
- Normas de cálculo e segurança;
- Terminologia técnica;
- Simbologia;

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Importância:
• Informações básicas sobre a resistência do material;
• Facilidade de execução e reprodutividade dos
resultados;
• Teste para controle de especificações.
Precauções:
• Bom alinhamento, para evitar esforços assimétricos;
• Controle da velocidade do ensaio (valores indicados
por normas específicas).
Resistência à Tração

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• Os ensaios são fortemente influenciados pela :
- Temperatura;
- Velocidade de deformação;
- Anisotropia do material;
- Tamanho do grão;
- % de impurezas;
Norma ABNT NBR – 6152 (Materiais metálicos -ensaio de tração);
Norma ASTM E 8 – Ensaio de tração;

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Anisotropia do material

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• Fornece informações quantitativas das
características mecânicas dos materiais:
- Limite de resistência à tração;
- Limite de escoamento;
- Módulo de elasticidade;
- Resiliência;
- Tenacidade;
- Ductilidade.

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• Esquema de um ensaio de
tração. Neste caso o corpo de
prova é tracionado pelo
deslocamento de um barramento
acionado pela rotação de
parafusos sem fim.
• O corpo de prova é submetido a
uma força de tração uniaxial,
continuamente crescente, com
registro simultâneo da
deformação do mesmo.
• Ocorrência de tensões uniformes
até uma carga máxima;
• Estricção, em materiais dúcteis;
• Ruptura na região estrita.

18
O ensaio é realizado em corpos de prova padronizados, de modo que
os resultados possam ser comparados e reproduzidos.

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Corpos de prova típicos empregados em ensaios de tração. Por acordo internacional,
exceto em casos especiais, adota-se a relação L0= 5,65(S0)1/2
o que torna L0=5d para
corpos de prova de seção circular.
Extensômetro

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• Resistência: representada por tensões,
definidas em condições particulares;
• Elasticidade: deformação desaparece quando a
tensão é retirada;
• Plasticidade: capacidade de deformar
permanente sem se romper;
• Resiliência: capacidade de absorver deformação
no regime elástico;
• Tenacidade: energia total necessária para
provocar a fratura do material.
Propriedades Mecânicas

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Curva típica
tensão/deformação
convencionais
εσ ×Ε=
“E” é a maior rigidez ou a
resistência do material zona
de deformação elástica
Zona plásticaZona
elástica
Deformação (ε)
Tensão(σ)Tensão limite
de Proporcionalidade (σ)
a
b
b
a
=Ε
Lei de Hooke
Na zona elástica
coeficiente angular da reta
é igual ao Módulo
de elasticidade / de Young
(E)

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Curva típica
tensão/deformação
convencionais
Tensão limite de escoamento (σe)
Tensão de ruptura (σr)
Limite de Resistência a tração (σe)
Deformação até a fratura (ε)
Deformação uniforme (ε)
Deformação (ε)
Tensão(σ)
Formação da
constrição
(“empescoçamento”)
Tensão limite Proporcionalidade (σ1
)

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Etapas de comportamento
durante o ensaio de tração
de um material dúctil

24
Curva σ x ε para aço de baixo carbono (efeito do encruamento,
alterando o limite de escoamento).

25
Ductilidade

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Ensaio de Compressão
Tensão X Deformação
• Mesmas características do ensaio de
tração;
• Diferença: utilizado para materiais frágeis,
ou materiais a serem forjados.

29
Ensaio de Dureza
• Brinell (HB ou BHN)
- Esfera de aço duro (WC– carboneto
de tungstênio);
Princípio: aplica-se uma carga
no penetrador esférico de
diâmetro “D”, sobre a
superfície da peça. Mede-se a
dureza em função da área de
diâmetro “d” deixado pelo
penetrador;
- É um ensaio padronizado e
bem aceito.
)/(
).(.
.2 2
22
mmkgf
dDDD
P
H
−−
=
π
0,3D<d<0,6D
P/D2
=constante

30
• Brinell (HB ou BHN)
- Limitações em peças finas, peças muito duras (esfera
grande, deforma a esfera), nas extremidades da peça.
Ensaio de Dureza

31
• Vickers (HV)
– Penetrador em forma de pirâmide de diamante;
– Mede a dureza em escala de: 5 até 1500 Vickers
• Com cargas de 10 a 120 kgf.
– A dureza Vickers é dada pelo quociente da carga pela área da
impressão;
– Usa um microscópio com escala para mede diagonal do losângulo.
( )
)/(8544,1
1362
..2
2
2
2
mmkgf
L
P
H
onde
L
senP
H
V
o
V
=
== θ
θ
Ensaio de Dureza

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• Dureza Rockwell
O princípio é semelhante ao Brinell;
Mede-se a profundidade de penetração.
Vantagens:
- Rapidez na análise;
- Facilidade na execução;
- Isenção de erros pessoais;
- Capaz de diferenciar pequenas diferenças de dureza;
- Não causa danos sensíveis na superfície da peça;
- Penetrador de diamante (baixa deformação).
Ensaio de Dureza

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• Rockwell (HRC ou HRB)
– Rockwell B – penetrador é uma esfera de aço.
– Rockwell C – penetrador é um cone de diamante (Brale).
Ensaio de Dureza

34
• Rockwell B
Ensaio de Dureza

35
• Rockwell C
Ensaio de Dureza

36
• Dureza X Lim. Resistência

37
• Método de Dureza X Aplicação

38
Definição: fenômeno de deformação
plástica, lenta e progressiva de ligas
metálicas, sob ação da temperatura, a carga
constante.
Estágios
Ensaio de Fluência

39
Ensaio de Impacto

40
Transição Frágil-ductil: aço A36
Aço A36: 0,25%C, 1,0%Mn, 0,3%Si
Ensaio de Impacto

41
Obrigado pela atenção!!
Dúvidas?

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