UNIVERSIDADE SALGADO DE OLIVEIRA Campus RECIFE. Curso: Engenharia de Produção Disciplina: Materiais para Produção Industrial

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1 UNIVERSIDADE SALGADO DE OLIVEIRA Campus RECIFE Curso: Disciplina:

2 Aula 1 PROPRIEDADES MECÂNICAS DOS METAIS

3 POR QUÊ ESTUDAR? A determinação e/ou conhecimento das propriedades mecânicas é muito importante para a escolha do material para uma determinada aplicação, bem como para o projeto e fabricação do componente. As propriedades mecânicas definem o comportamento do material quando sujeitos à esforços mecânicos, pois estas estão relacionadas à capacidade do material de resistir ou transmitir estes esforços aplicados sem romper e sem se deformar de forma incontrolável.

4 ALGUMAS PROPRIEDADES Resistência à tração Elasticidade Ductilidade Fluência Fadiga Dureza Tenacidade Cada uma dessas propriedades está associada à habilidade do material de resistir às forças mecânicas e/ou detransmiti-las

5 TIPOS DE TENSÕES Tração Compressão Cisalhamento Torção

6 COMO DETERMINAR AS PROPRIEDADES MECÂNICAS? A determinação das propriedades mecânicas é feita através de ensaios mecânicos. Utiliza-se normalmente corpos de prova (amostra representativa do material) para o ensaio mecânico, já que por razões técnicas e econômicas não é praticável realizar o ensaio na própria peça, que seria o ideal. Geralmente, usa-se normas técnicas para o procedimento das medidas e confecção do corpo de prova para garantir que os resultados sejam comparáveis.

7 NORMAS TÉCNICAS ASTM (American Society for Testing and Materials); ABNT (Associação Brasileira de Normas Técnicas);

8 TESTES - PROPRIEDADES MECÂNICAS DOS METAIS Resistência à tração (elongação) Resistência à compressão Resistência à torção Resistência ao choque Resistência ao desgaste Resistência à fadiga Dureza

9 RESISTÊNCIA À TRAÇÃO É medida submetendo-se o material à uma carga ou força de tração, paulatinamente crescente, que promove uma deformação progressiva de aumento de comprimento NBR-6152 para metais

10 ESQUEMA DE MÁQUINA PARA ENSAIO DE TRAÇÃO Sistema de aplicação de carga Dispositivo para prender o corpo de prova Sensores que permitam medir a tensão aplicada e a deformação promovida (extensiômetro)

11 RESITÊNCIA À TRAÇÃO TENSÃO ( ) X Deformação ( ) = F/Ao Unidade (Kgf/cm 2 ou Kgf/mm 2 ou N/ mm 2 ) Ao = Área inicial da seção reta transversal F = Força ou carga

12 Como efeito da aplicação de uma tensão tem-se a deformação (variação dimensional). Deformação( )= l f -l o /l o = l/l o lo= comprimento inicial lf= comprimento final A deformação pode ser expressa: O número de milímetrosa de deformação por milímetros de comprimento O comprimento deformado como uma percentagem do comprimento original

13 Comportamento dos metais quando submetidos à tração Resistência à tração Dentro de certos limites, a deformação é proporcional à tensão (a lei de Hooke é obedecida) Lei de Hooke: = E

14 Aplicações: PROPRIEDADES MECÂNICAS DOS AÇOS ESTRUTURAIS DIAGRAMA TENSÃO-DEFORMAÇÃO

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16 ELASTICIDADE Elasticidade de um material é a sua capacidade de voltar à forma original em ciclo de carregamento e descarregamento. A deformação elástica é reversível, ou seja, desaparece quando a tensão é removida. A deformação elástica é conseqüência da movimentação dos átomos constituintes da rede cristalina do material, desde que a posição relativa desses átomos seja mantida. A relação entre os valores da tensão e da deformação linear específica, na fase elástica, é o módulo de elasticidade, cujo valor é proporcional às forças de atração entre os átomos. Nos aços, o módulo de elasticidade vale aproximadamente kn/cm 2

17 PLASTICIDADE Deformação plástica é a deformação permanente provocada por tensão igual ou superior à f p - resistência associada ao limite de proporcionalidade. É o resultado de um deslocamento permanente dos átomos que constituem o material, diferindo, portanto, da deformação elástica, em que os átomos mantêm as suas posições relativas. A deformação plástica altera a estrutura interna do metal, tornando mais difícil o escorregamento ulterior e aumentando a dureza do metal. Esse aumento na dureza por deformação plástica, quando a deformação supera e s, é denominado endurecimento por deformação a frio ou encruamento e é acompanhado de elevação do valor da resistência e redução da ductilidade do metal.

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19 DUCTILIDADE Ductilidade é a capacidade dos materiais de se deformar sem se romper. Pode ser medido por meio do alongamento (e ) ou da estricção, ou seja a redução na área da seção transversal do corpo de prova. Quanto mais dúctil o aço, maior será a redução de área ou o alongamento antes da ruptura. A ductilidade tem grande importância nas estruturas metálicas, pois permite a redistribuição de tensões locais elevadas. As barras de aço sofrem grandes deformações antes de se romper, o que na prática constitui um aviso da presença de tensões elevadas.

20 Exercício 1 Cálculo do Alongamento Um pedaço de cobre originalmente com 305 mm de comprimento é puxado em tração com uma tensão de 276 Mpa. Se a sua deformação é inteiramete elástica, qual será o alongamento resultante? Dado: Módulo de elasticidade do cobre é 110 GPa

21 Exercício 2 Cálculo do Alongamento Determinar o alongamento, nas mesmas condições do exercício anterior, supondo que o material do corpo de prova seja: a) Magnésio b) Alumínio c) Latão d) Titânio e) Níquel f) Aço g) Tungstênio Compare os valores encontrados e comente.

22 Dados: Módulo de Elasticidade (em GPa) a) Magnésio = 45 b) Alumínio = 69 c) Latão = 97 d) Titânio = 107 e) Níquel = 207 f) Aço = 207 g) Tungstênio = 407

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