Ensaio de Materiais com a Máquina Universal de Ensaio

 A Máquina Universal de Ensaio é utilizada para executar uma variedade de ensaios padronizados em materiais, componentes, estruturas, e produtos diversos. Esses ensaios são executados para determinar as propriedades e características dos materiais. Os materiais podem ser caracterizados por suas propriedades físicas e químicas. Entre as propriedades físicas, destacam-se as propriedades mecânicas, ou seja, a forma como os materiais reagem às forças nele aplicadas, ou a resistência do material. A determinação da resistência dos materiais é fundamental para dimensionar as peças e componentes de um produto, evitando desperdícios e prejuízos, e para definir o grau de segurança e qualidade dos materiais empregados, evitando acidentes e fatalidades.

Ensaio de Embutimento

 O ensaio de embutimento avalia a estampabilidade de materiais, relacionando propriedades mecânicas e estruturais da peça com as máximas deformações possíveis de ser realizadas sem que ocorra ruptura, esse ensaio segue as normas ASTM E643-84, NBR5902 e ISO 20482. O processo de estampagem envolve dois tipos de deformação: o estiramento da chapa e o arrastamento da chapa para dentro da cavidade da matriz por meio de uma punção, o ensaio de embutimento simula o comportamento de chapas durante esse processo sob condições controladas. No presente ensaio, estudam-se a deformação máxima até o surgimento de fissuras, o enrugamento devido ao atrito, a distorção e a baixa qualidade superficial que podem ocorrer como resultado da estampagem. As chapas metálicas podem apresentar comportamentos diferentes durante a deformação em função da carga aplicada, por isso, o ensaio pode ser realizado seguindo quatro procedimentos diferentes, denominados Erichsen, Olsen, Swift e Fukui (Figuras 1 e 2). Apesar de algumas diferenças dentre os ensaios, o ferramental é semelhante entre os ensaios.

Ensaio de Compressão

O ensaio de compressão consiste na aplicação uniaxial de carga compressiva em um corpo de prova (CP). Os resultados obtidos nesse ensaio consistem na relação entre a deformação linear, obtida pela medida da distância entre as placas que comprimem o corpo de prova, em função da carga de compressão aplicada em cada instante (figura 1). O ensaio de compressão é amplamente utilizado na indústria de construção civil, para analisar madeira, concreto armado e ferro fundido e de materiais cerâmicos, para os metais, em geral, o ensaio é dificultado devido à existência de alguns fatores, como, possibilidade de flambagem, atrito na interface entre o CP e a mesa e dificuldades de medida dos valores numéricos, além disso, para matérias dúcteis, apenas é possível a obtenção do comportamento no regime elástico de deformações. Em outras palavras, o ensaio de compressão observa melhor o comportamento de materiais frágeis, principalmente quanto ao limite de resistência à compressão e a dilatação transversal e longitudinal durante o ensaio. A principal norma técnica que conduz o ensaio de compressão é a ASTM E9.

Ensaio de Tração

O ensaio de tração consiste na aplicação de uma força de tração axial num corpo de prova padronizado, promovendo a deformação do material na direção do esforço, que tende a alongá-lo até fraturar (Figura 1). Devido à facilidade de execução e reprodutibilidade dos resultados, este ensaio é amplamente utilizado. Além disso, através da medição da força e do alongamento a cada instante do ensaio é possível construir um gráfico tensão-deformação, a interpretação correta desse gráfico fornece importantes propriedades mecânicas do material. Entre essas propriedades, vale ressaltar o módulo elástico, alongamento, tensão de escoamento, limite de resistência à tração e tensão de ruptura, além de possibilitar a comparação entre ductilidade e fragilidade entre os materiais.

  Ensaio de Dobramento

O ensaio de dobramento consiste em dobrar um corpo de prova, isto é, a deformação é predominantemente plástica e o material é dúctil, utiliza-se uma barra de seção transversal constante, que pode ser circular, retangular ou tubular, assentado em dois apoios afastados a uma distância especificada em função das dimensões do corpo de prova (CP), por intermédio de um cutelo, que aplica uma força no centro do corpo de prova até que atinja um ângulo de dobramento α (Figura 1). Se houver trincas ou fissuras na região de dobra ou não for atingido o ângulo de dobramento especificado o resultado do ensaio será inválido. Uma grande vantagem do ensaio é que a carga aplicada não precisa ser medida, com o dobramento obtém-se uma indicação qualitativa da ductilidade do material, devido a sua simplicidade, esse tipo de ensaio é amplamente utilizado. Para barras de aço estruturais e barras soldadas esse ensaio é bastante aplicado, pois barras de aço na construção civil devem suportar dobramentos severos e barras soldadas, qualificar a solda e habilidade técnica dos soldadores.

Ensaio de Flexão

O ensaio de flexão consiste na aplicação de uma carga crescente em determinados pontos de uma barra bi apoiada, em geral, os ensaios ocorrem em três (Figura 1a) ou quatro pontos (Figura 1b). Simultaneamente, durante o ensaio são monitoradas a carga aplicada e a deflexão da barra, o ensaio de flexão é caracterizado por trabalhar apenas no regime elástico de deformação até a fratura ou deformação de 5% do CP. Por isso, esse ensaio é amplamente aplicado para materiais frágeis e duros, por exemplo, ferro fundido, aços ferramenta, compósitos e cerâmicos estruturais, mas também pode ser utilizado para polímeros. Através desse ensaio é possível conhecer o comportamento do material e estudar os efeitos da geometria do seu perfil quando submetido a esforços de flexão, muito comuns em aplicações industriais e estruturais. As principais propriedades que podem ser obtidas são a deflexão máxima de ruptura, os módulos de ruptura, elasticidade, resiliência e tenacidade.

Ensaio de Cisalhamento

O ensaio de cisalhamento consiste na aplicação de uma força perpendicular ao eixo longitudinal do corpo, esta força aplicada no plano da seção transversal é chamada de cortante. Reagindo a esta força, o material desenvolve em sua seção transversal uma resistência ao cisalhamento, é exatamente essa resistência, que pode ser determinada através do presente ensaio, simultaneamente a medição da deformação sofrida pelo eixo, conforme ilustrado na figura 1. Comumente, três tipos de materiais são ensaiados, materiais rígidos, adesivos e compósitos. Sendo que nesses dois últimos, o objetivo é forçar as camadas em direções opostas, a fim de deslizá-las umas sobre as outras, dessa forma é possível testar a resistência ao cisalhamento das camadas laminadas e juntas.

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