Quais as propriedades podem ser determinadas no ensaio de compressão de metais dúcteis e frágeis?

Um dos ensaios mecânicos que podem ser realizados em materiais é o ensaio de compressão. Ele consiste em avaliar a reação de um corpo de prova quando comprimido, podendo ser aplicado em materiais como madeira, concreto, metais, cerâmicas, plásticos e compostos.

O processo funciona com um corpo de prova, geralmente cilíndrico, sendo submetido a uma força axial. Assim, a máquina que realiza este experimento é uma máquina universal de ensaios . Ela é adaptada com a adição de duas placas lisas, uma delas fixa e outra móvel que prensa o corpo de prova fazendo com que este tenda a se encurtar.

Os resultados deste ensaio dependem principalmente da relação entre o comprimento e do diâmetro do corpo de prova (também conhecida como relação L/D). Podendo variar entre 2 e 8 e em casos especiais, como o do teste de metal para mancais, essa relação pode ser igual a 1.

Existem alguns fatores que podem alterar os resultados do ensaio, caso o comprimento do corpo seja muito grande, por exemplo, poderá ocorrer o efeito de flambagem.

Outro fator consiste em testar um corpo de prova muito pequeno. Isso possibilita que o atrito gerado entre as superfícies de contato do corpo com as da máquina de ensaio invalide o resultado final.

Compressão em metais dúcteis e frágeis.

A compressão comporta-se de forma diferente em metais dúcteis e frágeis. Um metal dúctil consiste em um metal que, quando submetido a forças, sofre uma grande deformação antes de sofrer, ou não, com a sua ruptura. Um exemplo de metal dúctil é o alumínio.

Já a fragilidade de um metal, consiste quando este metal se rompe sem que haja uma grande deformação. Um exemplo de metal frágil é o ferro fundido.

Compressão em metais frágeis:

Neste tipo de material, a tendência é que ocorra o rompimento por cisalhamento e escorregamento a 45° em relação ao eixo da força aplicada, sem fase elástica (momento em que o corpo sofre a deformação mas retorna ao seu estado original).

O resultado que se deseja obter a partir do ensaio de compressão em um metal frágil é o limite de resistência. Ele consiste na máxima tensão que o corpo aguenta quando está sendo comprimido.

Compressão em metais dúcteis:

Quando estes são dúcteis, ocorre uma grande deformação na fase plástica (momento em que o corpo sofre uma deformação, mas não retorna ao seu estado original) não necessariamente atingindo a ruptura.  

A partir dos resultados obtidos neste tipo de compressão, deseja-se avaliar qual é o limite de proporcionalidade (limite no qual as tensões são diretamente proporcionais as deformações), o módulo de elasticidade (que neste caso serve para medir a rigidez de um material sólido) e o limite de escoamento (o ponto aonde começa a fase plástica, aonde ocorre a deformação irrecuperável do corpo de prova).

Compressão em produtos acabados.

Outro tipo de ensaio de compressão muito comum é o de compressão em produtos acabados como tubos e molas.

Compressão em tubos:

O processo realizado em tubos consiste no achatamento do corpo até que ocorra, ou não, o aparecimento de fissuras. A partir disso, busca-se avaliar a ductibilidade do material do tubo. Dessa forma, quanto menos fissuras se formarem enquanto o ele é comprimido, maior será a sua ductibilidade.

Compressão em molas:

O ensaio de compressão em molas é realizado com o intuito de obter ou a constante elástica da mola (constante que mede a força necessária para que a mola sofra uma deformação), ou resistência desta.

Para verificar a resistência da mola, comprime-se ela com determinadas cargas e mede-se a diferença de altura antes e depois da deformação. Dessa forma, na verificação da constante elástica da mola, é construído um gráfico carga-deformação, no qual a inclinação de sua reta corresponde ao módulo de elasticidade na zona elástica.

Modos de deformação de um corpo.

A partir da relação L/D (relação entre o comprimento e o diâmetro do corpo de prova, respectivamente) pode-se determinar diferentes modos de deformação do corpo de prova.

Assim, quando L/D > 5, ocorre o processo de flambagem. O cisalhamento ocorre quando L/D>2.5,  barril duplo quando L/D > 2 e existe fricção nas superfícies de contato,compressão homogênea quando L/D < 2 e não há fricção.

Por último, têm-se a instabilidade compressiva que ocorre devido ao amolecimento do material por efeito de carga.

Caso deseje saber um pouco mais sobre outros tipos de ensaios mecânicos, acesse o link: https://www.otmza.com.br/category/ensaios-mecanicos/

Quais são as propriedades mecânicas dos materiais dúcteis e frágeis?

Quais são as principais propriedades mecânicas avaliadas nos ensaios de compressão?

Quais são as propriedades mecânicas dos materiais dúcteis?

O que caracteriza um material de propriedades frágeis?