ENSAIOS MECÂNICOS: FLUÊNCIA E TORÇÃO

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Isotrópico significa que as propriedades dos materiais são as mesmas em todas as direções. Em processos, a taxa de processo é o mesmo em todas as direções. Isotropia vem em muitos assuntos como materiais, física, cosmologia, química, etc. Deve ser distinguida em função do motivo. Em um material isotrópico, propriedades físicas e mecânicas são iguais em todas as orientações ou direções. A natureza isotrópica do material depende da sua estrutura de cristal. Se os grãos do material não são orientados de modo uniforme em todas as direções, isto não é um material isotrópico. Isotropia é discutida principalmente com base nas propriedades do contexto. Na física, se o coeficiente de dilatação térmica de um produto sólido é a mesma em todas as direções que se diz ser isotrópico em que a classificação física. Além disso, conceitos como isotropia ótica, isotropia eletromagnética são discutidos em física. Se um campo de radiação tem a mesma intensidade em todas as direções, que é considerado isotrópico.

4.Fatores que influenciam as propriedades mecânicas

Vários fatores podem influenciar as propriedades levantadas pelo ensaio dos materiais, entre eles, a temperatura de ensaio, o teor de soluto no material e a deformação a frio. É importante estudar a influência da temperatura nas propriedades mecânicas dos materiais metálicos, pelo fato de existirem diversas aplicações dos metais e suas ligas em temperaturas diferentes da ambiente. Em aplicações abaixo da temperatura ambiente têmse como exemplos: na indústria química, com equipamentos que operam em temperaturas de até – 100°C; no setor das indústrias de refrigeração, com equipamentos que operam em até – 60°C; nas indústrias de produção de oxigênio ou de nitrogênio líquido, de vasos de pressão e outros, onde também são utilizadas baixas temperaturas. No campo das altas temperaturas tem-se equipamentos para a produção de energia nuclear, indústria química e petrolífera, aeronáutica, aeroespacial etc. De um modo geral, a resistência de um metal diminui e a ductilidade aumenta conforme a temperatura do ensaio é elevada acima da temperatura ambiente.

O teor de soluto pode influenciar de várias maneiras os valores das propriedades levantadas no ensaio de tração do material, dependendo das características dos elementos da liga. Um latão 70%Cu-30%Zn, por exemplo, tem resistência mais elevada que um latão 90%Cu-10%Zn; portanto, o aumento de 20% no teor de zinco eleva as propriedades de resistência mecânica da liga.

A deformação a frio encrua o material e, portanto, eleva a sua resistência, bem como diminui a sua ductilidade.

5.Ensaio de fluência

Segundo Souza (1982, p. 201), “define-se fluência como sendo a deformação

plástica que ocorre em um material sob tensão constante ou praticamente

constante em função do tempo”. O fenómeno de fluência ocorre quando um material estiver sujeito a um esforço contínuo, por um longo tempo, a uma temperatura superior à do

ambiente. Essas condições são favoráveis a mudanças de comportamento dos materiais devido à difusão dos átomos, movimento de discordâncias, escorregamento e recristalização.

O ensaio é semelhante ao de tração com a diferença de que o esforço é aplicado a uma temperatura determinada que não seja a do ambiente. Além das variáveis, tensão e deformação, a temperatura e o tempo são importantes. A diferença entre esses ensaios é também a necessidade de que, para se verificar a fluência, o tempo de realização

do ensaio deve ser significativo e não como ocorre com a tração que ocorre em um pequeno instante.

O fator determinante no ensaio, além da temperatura é o tempo de aplicação da carga. Mesmo com uma tensão constante, ocorre deformação plástica (fluência) devido ao efeito que o calor provoca nas propriedades dos materiais.

Esse comportamento pode ser explicado pela movimentação das falhas que existem

na estrutura intercristalina dos materiais.

Conforme Chiaverini (1986), em algumas aplicações atuais, o fenómeno da fluência se sobrepõe à fadiga como critério de falha.

Aspetos importantes no ensaio de fluência são: o tempo até a rutura, a velocidade de fluência (sob condições estáveis) e também a deformação total por fluência, em um dado tempo. Isto inclui a deformação plástica devido à carga aplicada e à deformação plástica mais lenta que ocorrem durante o fenómeno.

Nota: existem materiais que exibem o fenómeno de fluência mesmo a temperatura ambiente, enquanto estes resistem a deformação mesmo a temperaturas elevadas.

5.1. Tipos de Ensaio de Fluência

Os ensaios de fluência podem ser de três tipos, nomeadamente: ensaio por fluência, ensaio de rutura por fluência e ensaio de relaxação.

Ensaio por fluência: Carga e temperatura são mantidas constantes, verificando a deformação ao longo do tempo. Esses valores obedecem às normas para que a velocidade de fluência não ultrapasse 0,0001% ou 0,00001% por hora (1% em 10.000 horas ou 1% em 100.000 horas). A alteração da carga aplicada permite verificar o comportamento do material. Quando não é possível esperar muito tempo para se obterem os resultados, são realizadas extrapolações da curva inicial, a fim de se obter uma estimativa de comportamento.

Ensaio de rutura por fluência: O corpo de prova é levado à rutura. Para isso, o ensaio é realizado com cargas maiores, o que aumenta as velocidades de fluência. É bastante útil devido à rapidez de realização e indicado para estudo e teste de novos materiais. Os gráficos são linhas retas das tensões aplicadas nos diversos ensaios em função do tempo de rutura. A variação da inclinação é função das alterações estruturais do material (oxidação, recristalização, tamanho do grão, mudança do tipo de fratura). Um gráfico do tempo de rutura em função da temperatura para várias cargas pode ser construído.

Ensaio de relaxação: mantendo a deformação constante a uma determinada temperatura, o ensaio busca identificar a redução da carga (tensão) a que o corpo de prova está sujeito com o tempo.

5.2. Corpos de Prova usados no ensaio de tração

Os corpos de prova usados