Tanto o superdimensionamento como o subdimensionamento de produtos podem trazer conseqüŒncias graves: o primeiro porque gera desperdício de material, maior consumo de energia e baixo desempenho; o segundo porque o produto vai falhar e, alØm do prejuízo, pode causar sØrios acidentes, com danos irreparÆveis.
Essas consideraçıes servem para ilustrar o quanto Ø importante conhecer a resistŒncia dos materiais, que pode ser avaliada pela realizaçªo de ensaios mecânicos. O ensaio mecânico mais importante para a determinaçªo da resistŒncia dos materiais Ø o ensaio de traçªo.
Se vocŒ estÆ interessado em aprofundar seus conhecimentos sobre esses assuntos, estÆ no caminho certo. Nesta aula vocŒ terÆ oportunidade de conhecer as unidades de medida usadas nos ensaios mecânicos de traçªo. FicarÆ sabendo o que se entende por tensªo e deformaçªo. E aprenderÆ a fórmula para calcular a tensªo a que estªo submetidos os materiais durante o uso. Fique com a gente!
Para que servem os ensaios de traçªo
Como vocŒ jÆ sabe, as propriedades mecânicas constituem uma das características mais importantes dos metais em suas vÆrias aplicaçıes na engenharia, visto que o projeto e a fabricaçªo de produtos se baseiam principalmente no comportamento destas propriedades.
Ensaio de traçªo: cÆlculo da tensªo
AULAA determinaçªo das propriedades mecânicas dos materiais Ø obtida por meio de ensaios mecânicos, realizados no próprio produto ou em corpos de
prova de dimensıes e formas especificadas, segundo procedimentos padronizados por normas brasileiras e estrangeiras.
O corpo de prova Ø preferencialmente utilizado quando o resultado do ensaio precisa ser comparado com especificaçıes de normas internacionais.
O ensaio de traçªo consiste em submeter o material a um esforço que tende a alongÆ-lo atØ a ruptura. Os esforços ou cargas sªo medidos na própria mÆquina de ensaio.
No ensaio de traçªo o corpo Ø deformado por alongamento, atØ o momento em que se rompe. Os ensaios de traçªo permitem conhecer como os materiais reagem aos esforços de traçªo, quais os limites de traçªo que suportam e a partir de que momento se rompem.
Antes da ruptura, a deformaçªo
Imagine um corpo preso numa das extremidades, submetido a uma força, como na ilustraçªo ao lado. Quando esta força Ø aplicada na direçªo do eixo longitudinal, dizemos que se trata de uma força axial. Ao mesmo tempo, a força axial Ø perpendicular à seçªo transversal do corpo.
Observe novamente a ilustraçªo anterior. Repare que a força axial estÆ dirigida para fora do corpo sobre o qual foi aplicada. Quando a força axial estÆ dirigida para fora do corpo, trata-se de uma força axial de traçªo.
A aplicaçªo de uma força axial de traçªo num corpo preso produz uma deformaçªo no corpo, isto Ø, um aumento no seu comprimento com diminuiçªo da Ærea da seçªo transversal.
Este aumento de comprimento recebe o nome de alongamento. Veja o efeito do alongamento num corpo submetido a um ensaio de traçªo.
Na norma brasileira, o alongamento Ø representado pela letra A e Ø calculado subtraindo-se o comprimento inicial do comprimento final e dividindo-se o resultado pelo comprimento inicial.
Em linguagem matemÆtica, esta afirmaçªo pode ser expressa pela seguinte igualdade:
Suponha que vocŒ quer saber qual o alongamento sofrido por um corpo de 12 m que, submetido a uma força axial de traçªo, ficou com 13,2 m de comprimento.
Aplicando a fórmula anterior, vocŒ fica sabendo que:
A unidade m/m indica que ocorre uma deformaçªo de 0,1 m por 1 m de dimensªo do material.
Pode-se tambØm indicar a deformaçªo de maneira percentual. Para obter a deformaçªo expressa em porcentagem, basta multiplicar o resultado anterior por 100.
No nosso exemplo: A = 0,1 m/m · 100 = 10%. E agora, que tal vocŒ tentar?
Verificando o entendimento Escreva na forma percentual o valor da deformaçªo correspondente a 0,2 cm/cm.
A = Þ A = Þ A = = 0,1 m/mLf - LoLo
AULAA resposta correta Ø 20%. VocŒ deve ter chegado a este valor multiplicando 0,2 por 100.
HÆ dois tipos de deformaçªo, que se sucedem quando o material Ø submetido a uma força de traçªo: a elÆstica e a plÆstica.
•Deformaçªo elÆstica: nªo Ø permanente. Uma vez cessados os esforços, o material volta à sua forma original.
•Deformaçªo plÆstica: Ø permanente.
Uma vez cessados os esforços, o material recupera a deformaçªo elÆstica, mas fica com uma deformaçªo residual plÆstica, nªo voltando mais à sua forma original.
Tensªo de traçªo: o que Ø e como Ø medida
A força de traçªo atua sobre a Ærea da seçªo transversal do material. Tem-se assim uma relaçªo entre essa força aplicada e a Ærea do material que estÆ sendo exigida, denominada tensªo. Neste módulo, a tensªo serÆ representada pela letra T.
Em outras palavras: Tensªo (T) Ø a relaçªo entre uma força (F) e uma unidade de Ærea (S):
Para efeito de cÆlculo da tensªo suportada por um material, considera-se como Ærea œtil da seçªo deste material a soma das Æreas de suas partes maciças. Por exemplo: um cabo metÆlico para elevaçªo de pesos, cuja Ærea da seçªo Ø de 132,73 mm2, composto por 42 espiras de 1,2 mm2, tem como Ærea œtil 50,4 mm2.
AULAA unidade de medida de força adotada pelo Sistema Internacional de Unidades (SI) Ø o newton (N).
A unidade quilograma-força (kgf) ainda Ø usada no Brasil porque a maioria das mÆquinas disponíveis possui escalas nesta unidade. PorØm, após a realizaçªo dos ensaios, os valores de força devem ser convertidos para newton (N).
A unidade de medida de Ærea Ø o metro quadrado (m2). No caso da medida de tensªo, Ø mais freqüentemente usado seu submœltiplo, o milímetro quadrado (mm2).
Assim, a tensªo Ø expressa matematicamente como:
Durante muito tempo, a tensªo foi medida em kgf/mm2 ou em psi (pound square inch, que quer dizer: libra por polegada quadrada).
Com adoçªo do Sistema Internacional de Unidades (SI) pelo Brasil, em 1978, essas unidades foram substituídas pelo pascal (Pa). Um mœltiplo dessa unidade, o megapascal (MPa), vem sendo utilizado por um nœmero crescente de países, inclusive o Brasil.