Características de Tensão-Deformação do Alumínio

Teste de tensão de alumínio

O objetivo deste experimento é:

1. Para familiarizar os alunos com o teste laboratorial padrão para determinar as propriedades de tração de materiais metálicos de qualquer forma (ASTM E8),
2. Para comparar as propriedades de materiais metálicos de engenharia comumente utilizados (aço estrutural e alumínio), e
3. Comparar as propriedades testadas dos metais com os valores publicados.

Presume-se que uma máquina de teste universal (UTM) com controle de deformação e recursos associados de teste e aquisição de dados esteja disponível. Siga passo a passo os procedimentos para a realização de testes de tração fornecidos pelo fabricante da UTM, prestando especial atenção às diretrizes de segurança. Não prossiga se você estiver incerto sobre qualquer passo; Esclareça quaisquer dúvidas com seu instrutor de laboratório, pois você pode ferir seriamente a si mesmo ou aqueles ao seu redor se você não seguir as devidas precauções. Certifique-se também de conhecer todos os procedimentos de parada de emergência e que você está familiarizado com o software que executa a máquina.

O procedimento abaixo é genérico e destina-se a cobrir etapas mais importantes; pode haver desvios significativos dele dependendo do equipamento disponível.

1. Prepare o espécime:

1. Obtenha uma amostra de teste cilíndrico para um alumínio comum como 6061T6.
2. Meça o diâmetro da amostra de teste até o mais próximo de 0,002 em. em vários locais próximos ao meio usando uma pinça.
3. Segure o espécime firmemente e marque, usando um arquivo, um comprimento aproximado de 2 em. gage. Nota: Marque o comprimento da gálagem cuidadosamente para que ele seja claramente gravado, mas não tão profundo a ponto de se tornar uma concentração de estresse que pode levar à fratura.
4. Meça o comprimento real da gálagem marcada para o 0,002 in mais próximo.
5. Se possível, instale uma gagem de tensão longitudinal como descrito no vídeo do JoVE em "Constants materiais".
6. Colete todas as informações disponíveis sobre os dados de calibração e resolução de todos os instrumentos que estão sendo usados para ajudar a avaliar possíveis erros experimentais e limites de confiança. Essas duas questões são fundamentais para obter resultados significativos, mas estão além do escopo do que é discutido aqui.

2. Teste o espécime:

Ligue a máquina de teste e inicialize o software. Certifique-se de ter configurado todos os recursos apropriados de grafagem e aquisição de dados dentro do software. No mínimo, você deve exibir a curva de tensão e ter displays para a carga e a tensão.

1. Selecione um procedimento de teste apropriado dentro do software compatível com o protocolo de teste ASTM E8. Observe a taxa de tensão que está sendo usada e se duas taxas, uma para o elástico e outra para a faixa inelástica, estão sendo utilizadas. Defina todas as ações apropriadas no software (por exemplo, para que a máquina pare a 5% de tensão para que você possa remover com segurança o extensômetro e manter o valor máximo da carga que é alcançado).
2. Levante manualmente a cabeça cruzada de modo que o comprimento total do espécime se encaixe facilmente entre as garras. Insira cuidadosamente a amostra nas garras superiores a cerca de 80 % da profundidade de aderência; alinhar o espécime dentro das garras e apertar ligeiramente para evitar que a amostra caia. Nota: NÃO aperte a aderência à sua pressão total nesta fase.
3. Abaixe lentamente a cabeça de cima. Uma vez que a amostra esteja dentro de cerca de 80% da profundidade de aderência inferior, certifique-se de que a amostra esteja adequadamente alinhada dentro das garras inferiores (ou seja, com as aderências inferiores em sua posição totalmente aberta, o espécime deve "flutuar" no meio da abertura da aderência inferior). O desalinhamento da amostra, que resultará em estresse flexural e torcional adicional durante os testes, é um dos erros mais comuns encontrados na realização de testes de tensão. Se o alinhamento do instrumento em si for ruim, trabalhe com um técnico para alinhar adequadamente as aderências.
4. Aplique pressão lateral adequada na amostra através das garras para garantir que não ocorra nenhum deslizamento durante o teste. Nota: Haverá uma pequena carga axial neste momento, pois o processo de aperto introduz uma pré-carga no espécime; suas máquinas de teste podem ter ajustes de software para minimizar essa pré-carga. Registo o valor da pré-carga.
5. Conecte o extensometro eletrônico com segurança à amostra conforme especificação do fabricante. Nota: As lâminas extensômetros não precisam ser posicionadas exatamente sobre as marcas de gálagem no espécime, mas devem ser aproximadamente centradas no espécime.
6. Verifique cuidadosamente se você executou corretamente todos os procedimentos até agora; se possível, verifique se a amostra está pronta para testes.
7. Inicie o carregamento para começar a aplicar a carga de tração na amostra e observe a leitura ao vivo da carga aplicada no visor do computador. Nota: Se a carga medida não aumentar, a amostra está escorregando através das garras e precisa ser recolocado. Se isso ocorrer, pare o teste e reinicie o experimento a partir da etapa 2.3.
8. Às vezes, antes da falha da amostra, o teste será automaticamente pausado sem descarregar a amostra (Etapa 2.7). Neste ponto, remova o extensor. Se os espécimes romperem com o extensometro no lugar, você destruirá o extensor, um equipamento muito caro.
9. Retome a aplicação da carga de tração até o fracasso. Ao atingir a carga máxima, as cargas medidas começarão a diminuir. Neste ponto, a amostra começará a pescoço e a fratura final deve ocorrer dentro desta região pescoçoada através de rasgos dúcteis ou semi-dúcteis.
10. Depois que o teste é concluído, levante a cabeça cruzada, solte as garras superiores e retire o pedaço quebrado da pegada superior. Uma vez que a metade superior da amostra seja removida, solte a aderência inferior e remova a outra metade do espécime.
11. Registo o valor na carga máxima de tração e imprima uma cópia da curva de tensão. Salve os dados gravados digitalmente no disco rígido e em pelo menos um dispositivo de mídia removível.
12. Encaixe cuidadosamente as extremidades da amostra fraturada e meça a distância entre as marcas de gálagem até os 0,002 mais próximos. Registo o comprimento final da gálagem.
13. Meça o diâmetro da amostra na menor seção transversal até o 0,002 mais próximo.
14. Documente a amostra fraturada com imagens e diagramas.

3. Análise de dados

1. Utilizando os dados da Tabela 1, calcule o % de alongamento e redução de área para cada tipo de material metálico.
   alongamento = = 8,6%
   redução da área = = 36,5%
2. Descreva, categorize e regise o modo de fratura predominante para cada amostra.
3. Determine propriedades materiais conforme descrito no vídeo do JoVE sobre "Características da Tensão de Estresse dos Aços". Organize os dados em uma planilha de tal forma que a cepa até 0,004 seja dada pela gagem de tensão e entre 0,004 e 0,05 pelo extensômetro (o limite superior para o extensômetro é o valor da tensão em que foi removido do teste; este valor muda dependendo da capacidade de deformação da amostra). Use o deslocamento de cabeça cruzada e %alongamento para estimar a tensão final. Se uma gagem de tensão não for usada, certifique-se de corrigir qualquer deslize inicial do extensor. Pode-se contar quadrados no gráfico para obter a dureza (área sob curva de tensão de estresse).
4. Usando um livro didático ou outra referência adequada, determine o módulo elástico, a força de rendimento e a força final dos materiais utilizados. Compare os valores publicados com os resultados dos testes.