Ensaio de tração: como e para que realizar?

Publicado por Materiais Júnior em junho 6, 2019junho 6, 2019

O ensaio de tração faz parte dos ensaios mecânicos, os quais determinam e quantificam propriedades relacionadas ao comportamento dos materiais quando submetidos à esforços mecânicos. São usados de referência para dimensionamento, controle de qualidade do produto ou do processo e para saber se possui a eficiência esperada.

Antes mesmo de definir o que é um ensaio de tração, primeiro é necessário definir alguns outros conceitos primordiais, como o de Corpo de Prova. O corpo de prova é uma amostra do material que será utilizado no ensaio, e que representa o material que o produto final será feito.

O que é o Ensaio de Tração?

O ensaio mecânico de tração consiste na aplicação de uma força uniaxial crescente num corpo de prova até a sua ruptura, fazendo com que o corpo receba um esforço que tende a alongá-lo o máximo possível (aumentando o comprimento e diminuindo a secção transversal). Sendo assim, nesse ensaio, avalia-se como o material reage sob os esforços de tração, analisando as deformações e propriedades como limite de escoamento, alongamento percentual, coeficiente de estricção, limite de resistência à tração, entre outras.

A resistência à tração é uma propriedade intensiva dos materiais, ou seja, o resultado não depende do tamanho da amostra, e sim de fatores como a composição química da liga, temperatura do ensaio, velocidade de deformação, tratamento térmico etc. A exemplo disto, quanto maior a quantidade de carbono presente no aço, maior a resistência mecânica e, consequentemente, menor a ductilidade e tenacidade do material. Ou, com o aumento da temperatura, a resistência diminui e a ductilidade aumenta.

Porque realizar ?

O tração de tração é extremamente importante para determinar as propriedades que um determinado material possui, seja ele metálico, cerâmico ou até mesmo polimérico. A partir dos dados encontrados, é possível verificar o qual é o máximo de força aplicada o corpo de prova suporta, representando como o material reagiria a determinada situação.

Como realizar um Ensaio de Tração?

Primordialmente, deve-se seguir todas as normas (nacionais e internacionais) de especificações dos materiais e de métodos de ensaio, para que os procedimentos e resultados sejam todos padronizados. Com isso, para preparar o corpo de prova, as normas técnicas utilizadas para o ensaio de tração é a ASTM E8, ASTM A370, ABNT NBR ISO 6892, ASTM D3039, ASTM F606 e assim por diante. Os corpos de prova também podem ter seções retangulares (chapa, placa ou perfil).

O ensaio de tração geralmente é realizado em uma máquina universal na qual o corpo de prova é fixado pelas extremidades. Essa máquina é hidráulica ou eletromecânica e está acoplada a um dinamômetro, que mede a força aplicada ao corpo de prova, e a um registrador gráfico, que traça um diagrama de força vs deformação. Esse diagrama será utilizado para determinar as propriedades e características do material ensaiado, como, por exemplo, o limite elástico e o cálculo da tensão. Com o cálculo da tensão, obtém-se o diagrama tensão vs deformação. O ensaio de tração começa com o corpo de prova sendo alongado e se encerra quando ocorre a ruptura do corpo ou o limite de alongamento da máquina é atingido.

Funcionamento de uma máquina de tração.

Propriedades encontradas 

A partir da Deformação Elástica:

No início do ensaio – região linear do gráfico – ocorre a deformação elástica do material, na qual, quando retirada a força aplicada, o material retorna à sua forma original. Através da Lei de Hooke, é possível identificar o limite elástico, que é a tensão máxima que uma peça pode ser submetida sem sofrer deformação permanente. Até essa quantidade de carga aplicada, a tensão e a deformação do material são proporcionais. Na deformação elástica, os átomos se mexem, porém não ocupam novas posições na rede cristalina.

A inclinação dessa primeira parte linear do gráfico equivale ao módulo de elasticidade. É a resistência do material à deformação elástica, ou seja, é a rigidez do corpo. Quanto maior for o módulo de elasticidade, mais rígido é o material e possui menor deformação. Essa propriedade é influenciada pela força das ligações interatômicas, temperatura, no caso de materiais cerâmicos, por exemplo, também depende da porosidade, entre outros.

A partir da Deformação Plástica:

No ponto do gráfico entre a fase elástica e a próxima (plástica) tem-se o limite de escoamento, ou seja, a partir desse instante, as deformações sofridas pelo material são irreversíveis e não é mais proporcional à tensão. Na deformação plástica, não é possível que o material retome sua forma original, os átomos se movem para outras posições na rede cristalina. Nessa etapa, tem-se um aumento na velocidade da deformação e a carga oscila entre valores muito próximos uns dos outros.

A partir desse estágio, ocorre o endurecimento por trabalho a frio, pois acontece em temperaturas abaixo da de recristalização, chamado de encruamento. Contudo, como nem sempre esse valor é facilmente identificado, adotou-se uma convenção de deformação padrão de 0,2% para metais e ligas metálicas em geral, 0,1% para materiais cerâmicos, entre outros.

Após o período de escoamento, a tensão permanece aumentando para gerar cada vez mais deformação plástica no material, até que se atinja o limite de resistência, momento no qual a tensão máxima é alcançada. Por fim, a aplicação da força continua, mesmo que reduzida, até que ocorra a fratura total do corpo de prova, denominado limite de ruptura.

Gráfico Tensão X Deformação

O coeficiente de estricção é a redução da área transversal (“empescoçamento”) do corpo de prova durante a realização ensaio. A tensão se concentra nessa região até o momento da ruptura da peça. Isso ocorre quando a tensão aplicada é maior que o aumento da dureza por encruamento e o material é muito deformado.

Além dessas propriedades, também se calcula o alongamento percentual, que é o aumento do comprimento do corpo de prova em relação ao inicial, de acordo com a força aplicada, em porcentagem.

Dessa forma, conclui-se que o ensaio de tração é extremamente útil e necessário em diversos casos nos quais o material precisa de uma análise que avalie suas propriedades e características. A Materiais Júnior possui uma estrutura a disposição que conta com diversos laboratórios de altíssima qualidade, que realizam esse, e outros tipos de ensaios, com resultados positivos e confirmados por nossos clientes.

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