Teste de Fluência
O Que É um Ensaio de Fluência?
Um ensaio de fluência, às vezes chamado de ensaio de relaxação de tensão, é usado para determinar a quantidade de deformação que um material experimenta ao longo do tempo enquanto está sob uma carga de tração ou compressão contínua a uma temperatura constante. O termo "fluência" é definido como a deformação que ocorre ao longo de um período de tempo quando um material é submetido a tensão constante a uma temperatura constante.
Os ensaios de fluência são fundamentais para materiais que precisam suportar certas temperaturas operacionais sob carga. Ao analisar os resultados dos ensaios de fluência, os engenheiros podem prever a deformação de um material e projetar produtos que evitem falhas sob condições ambientais variáveis.
Para materiais como metais e ligas, as propriedades podem mudar significativamente em temperaturas elevadas ou reduzidas. A fluência em metais normalmente ocorre apenas em altas temperaturas, enquanto a fluência à temperatura ambiente — conhecida como fluxo a frio ou deformação sob carga — é mais comum em plásticos.
Os ensaios de fluência são comumente realizados nos seguintes componentes e materiais:
- Trabalho com Metais
- Molas
- Juntas Soldadas
- Materiais de Alta Temperatura
Curva de Ensaio de Fluência Explicada
Os dados obtidos em um ensaio de fluência geralmente são apresentados como um gráfico de fluência versus tempo com tensão e temperatura constantes. A inclinação da curva é a taxa de fluência e o ponto final da curva é o tempo até a ruptura.
Conforme indicado no diagrama a seguir, a fluência de um material pode ser dividida em três estágios.
- Fluência primária começa a uma taxa rápida e desacelera com o tempo.
- Fluência secundária tem uma taxa relativamente uniforme.
- Fluência terciária tem uma taxa de fluência acelerada e termina com a falha do material no tempo até a ruptura.
Se ocorrer falha, o tempo até a ruptura é registrado. Se uma amostra não fraturar dentro do período do ensaio de fluência, a recuperação da fluência pode ser medida.
Como Realizar um Ensaio de Fluência
Para determinar as propriedades de fluência, um material é submetido a carregamento prolongado de tração ou compressão constante a uma temperatura elevada constante. Esses ensaios são normalmente realizados em máquinas de ensaio universais ou máquinas de ensaio dinâmico, que são projetadas para aplicar cargas controladas por períodos prolongados.
Durante o ensaio, a deformação do material é registrada em intervalos de tempo específicos e os dados gerais são plotados em um diagrama de fluência versus tempo. A inclinação em qualquer ponto desta curva é conhecida como taxa de fluência, em que as unidades são expressas em termos de pol/pol/h ou porcentagem (%) de alongamento/h.
Manter uma temperatura constante durante um ensaio de fluência é crítico devido à possível expansão térmica ou retração do material.
Alguns exemplos de normas que exigem ensaios de fluência são ASTM E139, ASTM D2290, ASTM D2291 e ASTM D2294. Para mais detalhes sobre os procedimentos de ensaio, consulte essas normas.
Como Determinar a Relaxação de Tensão
Para determinar a relaxação de tensão de um material, a amostra é deformada em uma quantidade determinada e uma diminuição na tensão é registrada ao longo de um período prolongado de exposição a uma temperatura elevada constante.
A taxa de relaxação de tensão é a inclinação da curva em qualquer ponto.
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