O que é a resistência à tração? Esta pergunta surge quando se vê este termo escrito nos rótulos de vários produtos. A resistência à tração é considerada um indicador do grau de resistência de um material. No entanto, esta não é uma informação completa, uma vez que este termo tem um âmbito alargado. Muitas indústrias baseiam-se nele para escolher as matérias-primas.
Lembre-se, conhecer o verdadeiro significado de resistência à tração é de extrema importância. Porquê? Porque mostra a capacidade e a durabilidade de diferentes materiais. Um material com menor resistência à tração seria de baixa resistência e vice-versa. Este artigo centrar-se-á na resistência à tração e na forma de a medir corretamente. Vamos lá começar!
Visão geral da resistência à tração
A resistência à tração é a força ou tensão que um material pode suportar antes de se partir. Simplesmente, é um ponto de tensão em que o material já não consegue suportar a força. Como resultado, parte-se em vez de voltar à sua forma original. Cada material tem uma resistência à tração única. Os materiais com maior resistência à tração são duráveis.
A unidade internacional de resistência à tração é o Pascal. No entanto, são também utilizadas outras unidades para exprimir a resistência à tração dos materiais. Por exemplo, no sistema americano, é utilizada a unidade Libras-força por polegada quadrada (psi). Quanto maior for a resistência à tração, melhor e mais forte é o material. Por exemplo, a resistência à tração do alumínio é de cerca de 5800 a 7200 PSI.
Por outro lado, a borracha tem uma resistência à tração de cerca de 2100 PSI, o que indica que o alumínio é mais robusto. Necessitará de mais força ou tensão para se partir. Poderá estar a perguntar-se porque é que precisamos de saber a resistência à tração. Lembre-se que utilizamos diferentes materiais com base na sua resistência. Por exemplo, gostaria de utilizar um material fraco no seu projeto?
A sua resposta seria NÃO! Mas como saberemos se o material é sólido ou suficientemente bom para suportar tensões elevadas? É aí que entra em cena a resistência à tração. Esta mede a quantidade de tensão que um material pode suportar antes de se partir. Assim, os fabricantes selecionam o material de acordo com as necessidades dos seus projectos.
Não se trata apenas da resistência, mas também da elasticidade dos diferentes materiais. Assim, o fabricante toma uma decisão informada. Sem conhecer a resistência à tração, acabará por fazer a seleção errada. Os materiais errados de que o fornecedor necessita para a resistência só causariam problemas.
Importância da resistência à tração
Os fabricantes utilizam materiais diferentes para fabricar vários produtos. Não é verdade? Esses materiais podem ser metais, borrachas ou plásticos. Cada produto requer diferentes resistências, consoante o local onde vai ser utilizado. Todos os metais parecem ser resistentes. Dir-se-ia que um produto constituído por metal é robusto.
Por isso, o metal deve ser utilizado para fabricar produtos fortes. Mas não é assim que as coisas funcionam. Diferentes metais têm diferentes resistências à tração. Por isso, os fabricantes medem a resistência à tração desses metais. A medição da resistência à tração ajuda-os a utilizar o melhor material. Por exemplo, utilizarão um material mais robusto para tornar o produto duradouro.
Existem tipos de borracha semelhantes. Cada um destes tipos tem diferentes resistências. Por isso, a sua utilização também se baseia na resistência à tração. A medição da resistência à tração indica o grau de elasticidade de um material de borracha. Por outras palavras, a quantidade de tração ou alongamento que um material pode suportar.
Tudo isto é possível graças ao valor medido da resistência à tração. Deve medir-se a resistência à tração quando se compra um produto ou material? A resposta é NÃO! Como cliente, não precisa de o fazer. Vários produtos vêm com etiquetas onde está escrito este valor. A resistência à tração e a sua medição são essenciais apenas para os fabricantes.
Como medir a resistência à tração dos materiais?
Diferentes aparelhos de teste de tração são utilizadas para medir a resistência à tração. Cada máquina de ensaio tem as suas caraterísticas e o seu método de trabalho. Algumas máquinas têm quatro pontos para segurar os materiais, enquanto outras têm dois pontos e são simples de utilizar.
1- Preparação do espécime
Vamos discutir o processo exato de determinação da resistência à tração do material. Em primeiro lugar, deve utilizar um pequeno espécime (amostra) de material na máquina de ensaio. Se o material for demasiado grande, terá de o cortar. Lembre-se que só precisamos de uma amostra para este ensaio. Por exemplo, se o material de borracha for demasiado grande.
Para este teste, é necessário um pequeno pedaço deste material que caiba nas máquinas. As propriedades que os pequenos pedaços exibem indicarão as propriedades do material inteiro. Por exemplo, durante o ensaio, o material de borracha parte-se rapidamente. Isto significa que todo o material será fraco e fácil de partir.
2- Utilização da máquina
Como referi anteriormente, as máquinas de teste de tração podem ter dois, três ou mesmo quatro pontos. Cada ponto segura o material. Estou a explicar este teste utilizando uma máquina de teste de tração de dois pontos. Primeiro, tem de fixar o material na extremidade da ponta. De seguida, fixar o segundo lado da peça de trabalho com outro ponto.
Uma vez terminado, ligar a máquina. O ponto aplicará tensão na peça de trabalho. Lembre-se que ambos os pontos da máquina esticam o material na direção oposta. Por exemplo, se um ponto puxa o material para cima, outro puxa-o para baixo. Como resultado, o material sofrerá tensão devido a rasgões e expansão.
A máquina continuará a aumentar a tensão/força de forma consistente. Lembre-se que a máquina regista a força aplicada e o alongamento que ocorre. Chegará uma altura em que o material deixará de se esticar. Ou se parte. Em termos simples, não suportará mais tensão ou força.
Esta é a fase de alongamento mais elevada que um material pode suportar. Nesta altura, a máquina regista a força e o alongamento do material (área da secção transversal). Esta força e a área da secção transversal podem ser utilizadas para encontrar a resistência exacta à tração. Eis a fórmula:
Resistência à tração = Força (F) ÷ Área da secção transversal (A)
A verificador de tração universal mostra a força e a área no seu ecrã. Deve registar estas leituras quando o material se parte. Utilizando esses valores na fórmula, mede-se a resistência à tração exacta desse material.
Diferentes tipos de resistência à tração
Existem diferentes tipos de resistência à tração. Esta categorização baseia-se na forma como um material se comporta sob diferentes níveis de resistência. Estes tipos podem parecer semelhantes, mas são diferentes uns dos outros. Eis a sua lista:
- Resistência ao escoamento
- Pontos de rutura
- Resistência à tração final
Em palavras simples, são três fases. Quando se aplica uma tensão, o material passa por várias fases antes de se partir. Por exemplo, o primeiro material muda de forma devido à tensão. No entanto, volta à sua posição se a tensão for removida. O ponto em que o material se deforma permanentemente é designado por ponto de cedência. A este nível, o material nunca poderá recuperar a sua forma.
O ponto em que o material se parte é designado por ponto de rutura. Geralmente, o ponto de rutura e a resistência à tração final são semelhantes. A UTS também representa o ponto de tensão elevada que um material pode suportar antes de se danificar. Mas no ponto de rutura, o material parte-se. A partir deste nível, não pode suportar nem mesmo uma pequena quantidade de pressão.
Factores que afectam a resistência à tração
Alguns factores influenciam a resistência à tração de diferentes materiais. A lista desses factores é a seguinte:
- Exposição ao calor
- Tratamento térmico
- Composição dos materiais
- Processos de fabrico
Se os materiais permanecerem expostos ao calor, a sua resistência à tração diminui. Da mesma forma, as temperaturas frias aumentam a resistência à tração. Mas esta alteração da resistência é geralmente muito reduzida. A exposição ao calor e o tratamento térmico são duas coisas diferentes. O tratamento térmico envolve a utilização estratégica do calor para modificar os materiais.
Por exemplo, os fabricantes utilizam o recozimento, um processo de tratamento térmico que reduz a resistência à tração. Por outro lado, a têmpera é outro processo de tratamento térmico que aumenta a resistência à tração. A composição do material é outro fator que influencia a resistência à tração. Os metais puros têm geralmente menor resistência à tração do que as ligas.
O ponto em que o material se parte é designado por ponto de rutura. Geralmente, o ponto de rutura e a resistência à tração final são semelhantes. A UTS também representa o ponto de tensão elevada que um material pode suportar antes de se danificar. Mas no ponto de rutura, o material parte-se. A partir deste nível, não pode suportar nem mesmo uma pequena quantidade de pressão.
perguntas frequentes
Que unidades são utilizadas para medir a resistência à tração?
Pascal (Pa) é uma unidade utilizada internacionalmente para medir a resistência à tração. No entanto, outras unidades, como MPa, PSI ou PSI, também são utilizadas para o expressar.
Qual é a diferença entre resistência à tração e resistência ao escoamento?
A resistência à tração é o ponto de tensão mais elevado em que o material se parte. O limite de elasticidade é o ponto em que o material começa a deformar-se permanentemente. Não se parte a este nível, mas não regressa à sua forma original.
A resistência à tração pode ser melhorada?
Sim, a resistência à tração do material pode ser melhorada. Por exemplo, a adição de impurezas pode aumentar a sua dureza e resistência à tração. Além disso, diferentes tratamentos térmicos também alteram a resistência à tração do material.
Conclusão
Curiosamente, a resistência à tração desempenha um papel fundamental na qualidade do produto. Ajuda os fabricantes a escolher o material adequado para os seus produtos. Indústrias como a automóvel e a aeroespacial dependem da resistência à tração. Utilizam este parâmetro na seleção de materiais para produzir produtos fiáveis.
Tenha em atenção que os diferentes materiais têm diferentes resistências à tração. Neste artigo, explico o processo completo de como pode medir a resistência à tração. Em suma, precisará de uma máquina de teste de tração e estará pronto para começar. Espero que este artigo acrescente valor ao cálculo da resistência à tração dos materiais.