Resistência à tração
Uma introdução à compreensão e medição da resistência à tração
A resistência à tração é uma medição fundamental usada por pesquisadores, engenheiros e departamentos de controle de qualidade para avaliar as propriedades mecânicas de um material, produto ou componente. A resistência à tração de um material é definida como a tensão mecânica máxima de tração (puxão) que um corpo de prova pode suportar antes de falhar, embora a definição de falha varie dependendo do tipo de material e seu design.
À medida que os materiais são submetidos a uma tensão de tração crescente, as ligações entre seus átomos são esticadas e, eventualmente, rompidas à medida que a tensão aumenta. Quando as ligações atômicas estão apenas sendo esticadas, diz-se que o material está dentro de sua região elástica, onde a remoção da força fará com que o material retorne à sua forma original. Uma vez que as ligações atômicas estão sendo rompidas, o material entrou em sua região plástica. Isso significa que o material foi quimicamente alterado e não retornará mais à sua forma original após a remoção da força. Os corpos de prova geralmente começam a mudar visivelmente durante esta etapa do teste, estreitando-se no centro em um comportamento conhecido como 'estrangulamento'.
Dependendo do material que está sendo avaliado, a resistência à tração pode ser avaliada no ponto em que ele entra no estágio de deformação plástica - seu ponto de rendimento - ou no ponto em que o material finalmente se rompe. A avaliação da resistência à tração no ponto de deformação plástica é denominada resistência ao escoamento. A avaliação da resistência à tração no ponto de ruptura do corpo de prova é denominada resistência à tração final.
O tipo de material que está sendo testado determinará se a resistência ao escoamento ou a resistência à tração final fornece as informações mais úteis. Por exemplo, materiais dúcteis, como metais, são normalmente avaliados no ponto de escoamento, enquanto materiais frágeis, como compósitos, são frequentemente avaliados no ponto de ruptura. Ambos esses pontos, juntamente com o módulo de elasticidade, são cálculos importantes usados para ajudar a caracterizar a resistência de um material.
Unidades para medir a resistência à tração
No sistema internacional, a resistência à tração é expressa em Pascals ou Megapascals, o que equivale a Newtons por metro quadrado (N/m²). No sistema americano, é expressa em libras por polegada quadrada (lbf/in² ou psi).
Como a resistência à tração é calculada?
A resistência à tração é calculada dividindo-se a área da seção transversal do corpo de prova pela força de tração máxima alcançada. Resistência à tração (σ) = força de tração máxima (F) / área da seção transversal do corpo de prova (A):
Como medir a resistência à tração?
A resistência à tração é medida realizando-se um ensaio de tração em uma máquina de ensaio universal, e deve-se ter cuidado para garantir que os resultados sejam precisos e repetíveis. Avaliar um material por sua resistência à tração/resistência ao escoamento em unidades de tensão (Pa ou psi) em vez de força (N ou lbf) ajuda na repetibilidade dos resultados. Isso ocorre porque os materiais/corpos de prova preparados têm tolerâncias de espessura e largura que podem variar, e a tensão leva em conta as medições de espessura e largura do cálculo da resistência à tração de cada corpo de prova. Por exemplo, se um operador testasse 5 corpos de prova do mesmo lote e todos tivessem espessuras variáveis, seus valores máximos de forças podem ter uma faixa mais ampla, enquanto seus valores de tensão permanecerão comparáveis.
Este gráfico mostra exemplos de resistências ao escoamento superior e inferior para diferentes tipos de curvas onde Reh representa a resistência ao escoamento superior, Rel representa a resistência ao escoamento inferior e a representa o efeito transitório inicial. Essas curvas são representativas do comportamento frequentemente observado ao testar metais.
Resistência à tração de materiais comuns
| Material | Resistência ao escoamento (MPa) | Resistência à tração final (MPa) |
| Nylon-6 | 45 | 45-90 |
| Acrílico, folha fundida transparente (PMMA) | 72 | 87 |
| Alumínio | 95 | 110 |
| Cobre | 70 | 220 |
| Aço estrutural, ASTM A36 | 250 | 400-550 |
| Aço, inoxidável AISI 302 - laminado a frio | 502 | 860 |
| Liga de titânio | 730 | 900 |
| Diamante | 1600 | 2800 |
| Aramida (Kevlar ou Twaron) | 3620 | 3757 |
| Fibra de carbono (Toray T1100G) (as fibras artificiais mais fortes) |
- | 7000 fibra sozinha |
Fonte: https://www.engineeringtoolbox.com/young-modulus-d_417.html
EQUIPAMENTO PARA MEDIR A RESISTÊNCIA À TRAÇÃO
A resistência à tração, juntamente com outras propriedades de tração, é medida em máquinas de ensaio universais. Este equipamento está disponível em uma variedade de diferentes capacidades de força, com capacidades de força máxima variando de 0,02 N a 2.000 kN. Além do ensaio de tração, essas máquinas também podem realizar compressão, flexão, descascamento, rasgo, cisalhamento, atrito, torção, punção e uma variedade de outros tipos de ensaio, a fim de caracterizar totalmente as propriedades mecânicas de materiais, componentes e produtos acabados. Dependendo dos requisitos de rendimento do seu laboratório, vários sistemas de automação também estão disponíveis.
Sistemas de ensaio universais de até 300 kN - Série 6800
Projetada para um desempenho excepcional, a Série 6800 oferece precisão e confiabilidade incomparáveis, ergonomia aprimorada e uma experiência de ensaio aprimorada para o operador de hoje. Disponível com uma faixa de capacidade de força de 0,02 N (2 gf) a 300 kN.
Sistemas de ensaio universais de até 300 kN - Série 3400
Os sistemas de ensaio da Série 3400 oferecem a simplicidade e o desempenho necessários para ensaios de CQ de rotina e padronizados e ensaios mecânicos de uso geral. Disponível com uma faixa de capacidade de força de 0,02 N (2 gf) a 300 kN.
Sistemas de ensaio universais industriais de até 2000 kN
A Série Industrial da Instron inclui estruturas com espaços de ensaio simples ou duplos e varia em capacidade de força de 300 kN a 2000 kN e são usadas para testar metais, ligas e compósitos de alta resistência.
Sistemas de ensaio automatizados
A gama de sistemas de ensaio automatizados da Instron permite que os laboratórios melhorem o rendimento, a repetibilidade e a segurança, ao mesmo tempo em que liberam operadores qualificados para se concentrarem em outras tarefas valiosas.
