Fratura e fadiga dos materiais

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8- FALHA OU RUPTURA NOS METAIS
Fratura Fluência Fadiga

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Eleani Maria da Costa - DEM/PUCRS

A engenharia e ciência dos materiais tem papel importante na prevenção e análise de falhas em peças ou componentes mecânicos.

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FRATURA
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Consiste na separação do material em 2 ou mais partes devido à aplicação de uma carga estática à temperaturasrelativamente baixas em relação ao ponto de fusão do material

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FRATURA
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Dúctil a deformação plástica continua até uma redução na área para posterior ruptura (É OBSERVADA EM
MATERIAIS CFC)

Frágil não ocorre deformação plástica, requerendo menos energia que a fratura dúctil que consome energia para o movimento de discordâncias e imperfeições no material (ÉOBSERVADA EM MATERIAIS CCC E HC)
O tipo de fratura que ocorre em um dado material depende da temperatura
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FRATURA
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Fratura frágil

Fraturas dúcteis
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FRATURA DÚCTIL E ASPECTO MACROSCÓPICO
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MECANISMO DA FRATURA DÚCTIL
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a- formação do pescoço b- formação de cavidades c-coalescimento das cavidades para promover uma trinca ou fissura d- formação e propagação da trinca em um ângulo de 45 graus em relação à tensão aplicada e- rompimento do material por propagação da trinca

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FRATURA DÚCTIL E ASPECTO MICROSCÓPICO
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FRATURA FRÁGIL ASPECTO MACROSCÓPICO
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A fratura frágil (por clivagem)ocorre com a formação e propagação de uma trinca que ocorre a uma direção perpendicular à aplicação da tensão
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FRATURA FRÁGIL ASPECTO MACROSCÓPICO
Início da fratura por formação de trinca
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FRATURA TRANSGRANULAR E INTERGRANULAR
TRANSGRANULAR
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INTERGRANULAR

A fratura passa através do grão

A fratura se dáno contorno de grão
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EXEMPLO DE FRATURA SOB TRAÇÃO EM MATERIAIS COMPÓSITOS Ex: Liga de alumínio reforçada com partículas de SiC e Al2O3

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A fratura da partícula se dá por clivagem, ou seja, ocorre ao longo de planos cristalográficos específicos
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FLUÊNCIA (CREEP)
Quando um metal é solicitado por uma carga, imediatamente sofre uma deformaçãoelástica. Com a aplicação de uma carga constante, a deformação plástica progride lentamente com o tempo (fluência) até haver um estrangulamento e ruptura do material Velocidade de fluência (relação entre deformação plástica e tempo) aumenta com a temperatura Esta propriedade é de grande importância especialmente na escolha de materiais para operar a altas temperaturas
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FLUÊNCIA (CREEP)
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Então, fluência é definida como a deformação permanente, dependente do tempo e da temperatura, quando o material é submetido à uma carga constante Este fator muitas vezes limita o tempo de vida de um determinado componente ou estrutura Este fenômeno é observado em todos os materiais, e torna-se importante à altas temperaturas(≥0,4TF)
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FLUÊNCIA (CREEP)
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FATORES QUE AFETAM A FLUÊNCIA Temperatura Módulo de elasticidade Tamanho de grão
Em geral: Quanto maior o ponto de fusão, maior o módulo de elasticidade e maior é a resist. à fluência. Quanto maior o o tamanho de grão maior é a resist. à fluência.
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PERGUNTAS
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Por quê um tamanho de grãogrande favorece uma maior resistência à fluência?

O que significa temperatura equicoesiva (TEC)?
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ENSAIO DE FLUÊNCIA
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Bibliografia: V. Chiaverini, Tecnologia Mecânica, Vol. 1 Ler mais sobre fluência no Van Vlack pg 152

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ENSAIO DE FLUÊNCIA
É executado pela aplicação de uma carga uniaxial constante a um corpo de prova de mesma geometria dos...
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