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

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

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.

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

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

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

Classificação dos Ensaios dos Materiais Ensaios de fabricação:

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

Ensaios dos Materiais 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);

Classificação dos Ensaios dos Materiais 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;

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

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;

Resistência à Tração 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 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;

Resistência à Tração Anisotropia do material

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

Resistência à Tração 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.

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

Resistência à Tração Extensômetro 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.

Propriedades Mecânicas 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.

Resistência à Tração Tensão (σ) Zona elástica Zona plástica Curva típica tensão/deformação convencionais Tensão limite de Proporcionalidade () Lei de Hooke Na zona elástica coeficiente angular da reta é igual ao Módulo de elasticidade / de Young (E) “E” é a maior rigidez ou a resistência do material zona de deformação elástica a b Deformação ()

Curva típica tensão/deformação convencionais Deformação até a fratura () Deformação uniforme () Limite de Resistência a tração (e) Tensão de ruptura (r) Tensão limite de escoamento (e) Tensão limite Proporcionalidade (1) Formação da constrição (“empescoçamento”) Deformação ()

Resistência à Tração Etapas de comportamento durante o ensaio de tração de um material dúctil

Resistência à Tração Curva  x  para aço de baixo carbono (efeito do encruamento, alterando o limite de escoamento).

Ductilidade

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

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. 0,3D<d<0,6D P/D2=constante

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

Ensaio de Dureza 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.

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

Ensaio de Dureza Rockwell B

Ensaio de Dureza Rockwell C

Dureza X Lim. Resistência

Método de Dureza X Aplicação

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

Ensaio de Impacto

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

Obrigado pela atenção!! Dúvidas?