Ensaios de Flexo e Dobramento Introduo Em algumas

Ensaios de Flexão e Dobramento • Introdução: –Em algumas aplicações industriais, envolvendo materiais de alta resistência, é muito importante conhecer o comportamento do material quando submetido a esforços de flexão; –Nesse tipo de ensaio uma barra simplesmente apoiada em cada extremidade como uma viga é carregada transversalmente no centro de seu comprimento até a falha ocorrer; –É adotada principalmente para avaliar propriedades mecânicas de materiais frágeis: tensão e flecha de ruptura; –A maior vantagem sobre o ensaio de tração é a simplicidade de fabricação do corpo de prova, que pode ter secção reta circular ou quadrada.

Exemplo de uma curva resultante de um ensaio de flexão

• Flexão x Dobramento: –Quando a força aplicada provoca somente uma deformação elástica no material, dizemos que se trata de um esforço de flexão. Quando produz uma deformação plástica, temos um esforço de dobramento; –No fundo, flexão e dobramento são etapas diferentes da aplicação de um mesmo esforço, sendo a flexão associada à fase elástica e o dobramento à fase plástica; –Em algumas aplicações industriais envolvendo materiais de alta resistência é muito importante conhecer o comportamento do material quando submetido a esforços de flexão. Nesses casos, o ensaio é interrompido no final da fase elástica e são avaliadas as propriedades mecânicas dessa fase; –Quando se trata de materiais dúcteis, é mais importante conhecer como o material suporta o dobramento. Nesses casos, é feito diretamente o ensaio de dobramento, que fornece apenas dados qualitativos.

• O aparato de ensaio: –O ensaio de flexão e o ensaio de dobramento utilizam praticamente a mesma montagem, adaptada à máquina universal de ensaios: » dois roletes, com diâmetros determinados em função do corpo de prova, que funcionam como apoios, afastados entre si a uma distância preestabelecida; » um cutelo semicilíndrico, ajustado à parte superior da máquina de ensaios.

O ensaio de dobramento: • Consiste em dobrar um corpo de prova de eixo retilíneo e secção circular (maciça ou tubular), retangular ou quadrada, assentado em dois apoios afastados a uma distância especificada, de acordo com o tamanho do corpo de prova, por meio de um cutelo, que aplica um esforço perpendicular ao eixo do corpo de prova, até que seja atingido um ângulo desejado; • O valor da carga, na maioria das vezes, não importa. O ângulo determina a severidade do ensaio e é geralmente de 90, 120 ou 180º; • Ao se atingir o ângulo especificado, examina-se a olho nu a zona tracionada, que não deve apresentar trincas, fissuras ou fendas. Caso contrário, o material não terá passado no ensaio.

Processos de dobramento: • Dobramento livre: É obtido pela aplicação de força nas extremidades do corpo de prova, sem aplicação de força no ponto máximo de dobramento. • Dobramento semiguiado: O dobramento vai ocorrer numa região determinada pela posição do cutelo. Dobramento livre Dobramento guiado

Ensaio de dobramento em corpos de prova soldados: • É realizado geralmente para a qualificação de profissionais que fazem solda (soldadores) e para avaliação de processos de solda; • Na avaliação da qualidade da solda costuma-se medir o alongamento da face da solda; • O resultado serve para determinar se a solda é apropriada ou não para uma determinada aplicação.

O ensaio de flexão: a) Se o material for dúctil, não haverá ruptura e a falha será por escoamento; b) Se o material for frágil, o corpo de prova se romperá.

• Outros dados que este ensaio fornece: ü Módulo de ruptura Mr: valor máximo das tensões de tração e compressão nas fibras externas do corpo de prova: Mr = M. c/I (N. mm-2) M = momento fletor máximo (N. mm-2); c = distância da linha neutra até a linha externa (mm); I = momento de inércia da secção transversal do corpo de prova (mm 4) Obs: c é a metade da altura do corpo de prova retangular e a metade do diâmetro do corpo de prova cilíndrico. Para uma secção circular: Mr = 2, 55. Fmax. L/d 3 Para uma secção retangular: Mr = 3. Fmax. L/2. b. h 2

ü Módulo de resistência da secção transversal (W): trata-se da medida de uma resistência em função de um elemento. Corresponde à razão entre o momento de inércia e a distância da linha neutra até a superfície do corpo de prova W = I/c c = distância da linha neutra até a linha externa (mm); I = momento de inércia da secção transversal do corpo de prova (mm 4) ü Tensão de flexão (Tf): é a razão entre o momento fletor máximo e o módulo de resistência: σ = Mf/W

σ = M. c/I σ = tensão M = momento fletor máximo I = momento de inércia da secção reta transversal c = distância entre a linha neutra e a superfície do corpo de prova Secção retangular Secção circular

ü Módulo de elasticidade à flexão: E = F. L 3 /48. f. I F = força aplicada; L = comprimento do corpo de prova; f = flecha medida para a força F aplicada no meio do vão. ü Tensão de flexão (Tf): é a razão entre o momento fletor máximo e o módulo de resistência: σ = Mf/W ü Tensão x Deformação: A medida das flechas em relação às cargas aplicadas nos permite traçar um gráfico de tensão x deformação do material, em que a tensão é dada pelas mesmas fórmulas do módulo de ruptura: Para uma secção circular: σ = 2, 55. Fmax. L/d 3 Para uma secção retangular: σ = 3. Fmax. L/2. b. h 2

• Considerações finais: –Os resultados ensaios de flexão são afetados, sobretudo em materiais frágeis, por fatores como o tipo e velocidade de aplicação da força de ensaio, o comprimento do vão entre apoios e as dimensões da secção transversal do corpo de prova. EX: a força do ensaio aplicada no centro conduz a valores de resistência à flexão mais elevados; –Em provetes com a mesma secção e dimensão, quanto menor for a distância entre apoios, mais elevado é o módulo de rotura obtido; – Finalmente, do mesmo modo que na tração e na compressão, quanto maior for a velocidade de aplicação da força, mais elevada é a resistência à flexão.