O que é Limite de Escoamento? 💪 (Gráfico, Cálculo e Exemplos)

Estruturas e componentes mecânicos são projetados para resistirem a esforços elásticos, logo se torna necessário conhecer o nível de tensão onde começa o escoamento ou deformação plástica.

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##question-circle## Atenção

Este artigo pressupõe que você tem familiaridade com o ensaio de tração e os gráficos dele. Siga o link para saber mais sobre este ensaio.

Mas o que é Limite de Escoamento?

O limite de escoamento é justamente o ponto onde começa a deformação irrecuperável (ou plástica) do material. A partir deste ponto o material só recuperará a parte elástica de sua deformação... e ficará com uma deformação permanente e irreversível.

O início do escoamento possui maior deformação em relação à tensão aplicada, o que torna este ponto visível em alguns materiais mais dúcteis como o aço de baixo carbono.

A transição do regime elástico para o plástico ocorre de modo abrupto nesses materiais.

Este fenômeno é conhecido por um pico de escoamento "exagerado" ou descontínuo.

Limite de escoamento em aço de baixo carbono

Na maioria dos outros materiais, no entanto, a transição elástica / plástica ocorre de maneira contínua ou gradual, não sendo nítido o ponto de escoamento. Veja o ponto "P no gráfico abaixo.

Grafico mostrando o limite de escoamento outros materias

Análise do Gráfico Tensão x Deformação

Eis o gráfico que as escolas e faculdades apresentam. Lembrando que este caso é a exceção não a regra.

Pela análise do gráfico podemos observar 3 fases (zonas) do material: Elástica, escoamento e plástica.

Zona Elástica

O material não sofre alterações macroscópicas, nem perde propriedades.

É como um elástico, você puxa e ele volta. E nem parece que você puxou ele antes!

Em outras palavras: Vale a Lei de Hooke.

Obs: Cargas cíclicas (alternadas) podem ocasionar fadiga em certos materiais e levá-los a falhar.

Escoamento

É a zona onde o material já sofre deformação plástica porém esta não é detectada pela máquina de ensaio pois o material "escoa" ou expande sem necessitar de mais força (tensão).

A explicação do fenômeno é metalúrgica e está ligada, no aço, a baixas quantidades de carbono.

Limite de escoamento baixo não é sempre ruim. Materiais com baixo limite de escoamento são bons para dobrar e conformar.

Materiais com alto limite de escoamento são difíceis (ou caros) de conformar. As vezes esse fenômeno é chamado de "efeito mola" pelos "peões".

Zona Plástica

Nesta fase o material não consegue voltar a seu estado inicial. Alguma deformação plástica (encruamento) é permanente.

Os pontos chaves aqui são T (Tensão máxima de engenharia) e R (Tensão de ruptura).

Como calcular o limite de escoamento (ou tensão de escoamento)

Convencionou-se por norma traçar uma linha reta paralela à porção elástica da curva tensão x deformação, a partir de uma pré deformação de 0,002.

O ponto de encontro da linha paralela com a curva representa o limite de escoamento convencional como pode ser visto na figura abaixo:

Tensão admissível X tensão de escoamento

A tensão de escoamento é muito utilizada no cálculo da tensão admissível em projetos. Mas tensão admissível não é igual tensão de escoamento.

Tensão admissível é apenas uma fração da tensão limite de escoamento. Veja abaixo a fórmula:

Obs.: C.S. = coeficiente de segurança.

Saiba mais sobre a tensão admissível (com exemplos práticos).

Tensão de Escoamento do Aço

A resistência ao escoamento do aço pode variar em função da especificação ou norma, espessura, tratamento térmico etc..

No entanto é esperado que um aço 1020 comum (como um AISI SAE 1020) apresente 350 MPa ou 50800 psi de resistência ao escoamento.

A maioria das normas (ASTM A36) especifica um limite de escoamento mínimo. Esse limite costuma variar entre 245 a 355.

É em geral aceito como verdade que um aço comum jamais terá menos que 200MPa ou mais que 2100MPa de tensão limite de escoamento. (fonte matweb.com)

Referências Bibliográficas

Citação

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LUZ, Gelson. O que é Limite de Escoamento? (Gráfico, Cálculo e Exemplos). Blog Materiais, [s. l], 2017. Disponível em: https://www.materiais.gelsonluz.com/2017/10/o-que-e-limite-de-escoamento.html. Acesso em: XX de XXXX de 20XX.

Obs.: Esta citação segue a norma ABNT NBR 6023 (Sim ela foi revisada).