The Cultural Probe Package as an Ethical Strategy

Na figura 4.14 é mostrada a representação esquemática do corpo de prova utilizado nos experimentos de visioplasticidade. O formato adotado possibilitou a obtenção, em uma mesma amostra, de resultados relativos às três reduções de área na trefilação consideradas no trabalho. Dessa forma, foram fabricadas peças distintas apenas de acordo com o semi-ângulo de fieira. Conforme a descrição teórica da técnica (seção 3.2.2.1), para cada teste foram utilizados dois corpos de prova iguais (ou duas "bandas"), unidos nas extremidades. Portanto, para cada material, foram confeccionadas seis amostras, idênticas duas a duas, compreendendo as nove condições de trefilação propostas para a análise.

Em contraste com os outros corpos de prova, para este grupo, o recozimento foi conduzido nas barras compradas, antes da usinagem das mesmas. Com isso, a ocorrência de um possível empenamento devido ao tratamento térmico foi descartada, viabilizando um ajuste razoável das peças (bandas). Assim como foi realizado para as amostras de trefilação descritas anteriormente, jateamento com microesferas de vidro foi conduzido na superfície externa dos corpos de prova. Na figura 4.15 podem ser observados fotografias ou exemplos dos mesmos, separados e unidos através de parafusos.

15mm 15mm

10 ,4 3 22,00 5, 21 5 10 ,1 5 75,00 4, 75 5, 07 5 24,00 Ø 3, 00 9, 50 α α 10 ,8 5 5, 42 5 dimensões em milímetros 95,00 α Ø 3, 00 (a)

parte útil - redução = 15% e "apontamento" parte útil - redução = 3%

parte útil - redução = 8% apontamento

(b)

Figura 4.14 - Corpo de prova para visioplasticidade: (a) dimensões e (b) finalidade de cada região.

Figura 4.15 - Fotografia dos corpos de prova de visioplasticidade separados e unidos.

4.5. Trefilação

A trefilação foi realizada em uma máquina de ensaios INSTRON modelo 5582 com sistema de controle e aquisição de dados MERLIN e um dispositivo especialmente confeccionado para a operação, cujos detalhes foram apresentados em um trabalho anterior(90)_{. Na figura 4.16 pode ser} observado o equipamento durante o processo.

(a) (b) Figura 4.16 – Trefilação de uma barra: (a) vista geral do equipamento/experimento e (b) detalhe.

Foram utilizadas no total nove condições de trefilação, envolvendo a combinação de três semi- ângulos de fieira e três reduções de área, conforme pode ser verificado na tabela IV.4. As mesmas foram escolhidas de forma que pudessem ser avaliados os resultados referentes à obtenção de distintos perfis de deformação ao longo da seção transversal da barra trefilada, possibilitando a análise da deformação redundante no trabalho. São apresentados também os valores do parâmetro geométrico ∆ para cada situação, determinados a partir da expressão 3.2. Ressalta-se que, como citado na seção 4.1, todas as nove condições mostradas foram consideradas para o estudo das propriedades mecânicas da barra como um todo e para a análise da deformação no processo (fases 1 e 3 dos experimentos). Entretanto, para a avaliação do comportamento das camadas do metal trefilado (fase 2), apenas quatro parâmetros foram utilizados, correspondendo aos números de 1 a 4 da referida tabela. Observa-se também que os números da coluna à esquerda correspondem aos mesmos números das tabelas IV.2 e IV.3, onde são apresentadas as dimensões dos corpos de prova a serem processados.

A trefilação foi conduzida a uma velocidade de 10mm/min, resultando nas taxas de deformação εtref’ mostradas na tabela IV.5. As mesmas foram calculadas a partir das deformações logarítmicas (também apresentadas) e da equação 4.1(90)_{. Nota-se que existe uma diferença entre}

os dados de até aproximadamente 7 vezes. Neste caso, optou-se por manter a velocidade da operação constante, pois, para o contrário, considerando uma relação razoável com a taxa de deformação na tração (a ser explicado), dependendo da condição de processo, cada experimento de trefilação poderia consumir até 120 minutos, inviabilizando a execução do trabalho.

Tabela IV.4 - Condições de trefilação. condição de trefilação semi-ângulo (°) redução de área (%) parâmetro ∆ 1 20 8 16,75 2 20 15 8,60 3 3 8 2,51 4 3 15 1,29 5 20 3 45,84 6 3 3 6,88 7 8 3 18,34 8 8 8 6,7 9 8 15 3,44

Tabela IV.5 - Valores de deformação logarítmica e taxa de deformação. condição de trefilação deformação logarítmica taxa de deformação (s-1₎ 1 0,08338 0,02353 2 0,16252 0,02320 3 0,08338 0,00339 4 0,16252 0,00334 5 0,03046 0,02464 6 0,03046 0,00355 7 0,03046 0,00952 8 0,08338 0,00909 9 0,16252 0,008959

2 ε v_tref (tan α) (d_i – d_f)

ε_tref’ = _(4.1)

onde εtref’ é a taxa de deformação na trefilação, vtref é a velocidade no processo, di e df são os diâmetros inicial e final dos corpos de prova, respectivamente.

A fieiras empregadas foram confeccionadas com carboneto de tungstênio. A lubrificação da operação foi realizada com pasta de bissulfeto de molibdênio Molykote G.

Durante a trefilação, valores de carga x deslocamento de cada experimento foram observados. A média dos mesmos foi utilizada para confirmar a homogeneidade das amostras e a eficácia do tratamento térmico.

4.6. Ensaio de Tração

Os ensaios de tração também foram conduzidos em uma máquina INSTRON modelo 5582 com de sistema de controle e aquisição de dados MERLIN e extensômetro eletrônico INSTRON modelo 2630-100 (figura 4.19).

(a) (b) Figura 4.17 – Ensaio de tração: (a) vista geral do equipamento/experimento e (b) detalhe.

A velocidade do equipamento em todos os testes foi de 4mm/min, resultando em taxas de deformação iniciais εtra’de 0,0011s-1 para as amostras recozidas e 0,0017s-1 para os corpos de prova trefilados, determinadas a partir da equação 4.2. A utilização de um único valor de taxa de

deformação durante o ensaio (até o início da estricção) foi descartada para não comprometer a obtenção dos resultados relativos à região não uniforme da curva de tração. Considerando εtra’ constante, na medida em que o comprimento útil ou entre garras da amostra aumentasse, a velocidade ao longo do teste também aumentaria. A partir do início da estricção, visto que a região onde estaria ocorrendo a deformação seria reduzida continuamente, a taxa de deformação se tornaria muito alta (e ascendente), certamente levando à ruptura abrupta do metal, impossibilitando a realização das medidas necessárias. Já o emprego de um valor de velocidade constante implicaria em um decréscimo de εtra’ até a carga máxima seguido também do aumento continuo da mesma, porém, de maneira mais suave que o descrito anteriormente.

v_tra l

ε_tra’ = _(4.2)

onde εtra’ é a taxa de deformação na tração, vtra é a velocidade no processo, l é o comprimento útil do corpo de prova de tração.

Ainda em relação à velocidade do ensaio, ressalta-se por fim que o valor foi determinado de maneira que as taxas de deformação na tração e na trefilação fossem compatíveis, ou seja, não apresentassem diferenças superiores a 1000 vezes. Este procedimento foi realizado com o objetivo de evitar a possível ocorrência de transientes no encruamento dos metais previamente processados associada a pronunciadas alterações na taxa de deformação(96,97)_{, similarmente ao} que acontece para mudanças no caminho de deformação.

Os experimentos foram conduzidos de duas formas, de acordo com o tipo de amostra avaliada. Os ensaios dos corpos de prova de seção transversal maciça (barras recozidas, trefiladas e trefiladas relativas à camada central) foram realizados de forma usual. Dados de carga e deformação convencional foram obtidos diretamente da máquina e extensômetro até o início da estricção. Os mesmos foram convertidos em pontos de tensão e deformação verdadeiras a partir da hipótese de conservação de volume(3)_{, possibilitando a determinação da região da curva de} escoamento correspondente à deformação uniforme da amostra. Em seguida, medidas periódicas de diâmetro e raio do pescoço (paquímetro digital Bocchi e padrões de raio Meissner) foram efetuadas até a ruptura da peça. Estes valores, em conjunto com os dados de força observados a cada parada no teste, levaram à montagem do restante da curva do material, referente à deformação não uniforme do mesmo, incluindo o uso de correção de Bridgman(3)_.

Além da curva tensão verdadeira-deformação verdadeira dos metais, quatro propriedades mecânicas foram analisadas no trabalho: limite de escoamento a 0,2% - LE, limite de resistência -

LR, alongamento uniforme - ALU e alongamento não uniforme - ALNU. As duas primeiras foram determinadas de maneira convencional. Já os parâmetros associados à ductilidade foram obtidos de acordo com a figura 4.18. O alongamento uniforme foi calculado a partir da própria curva de escoamento, correspondendo ao valor de deformação plástica convencional até a carga máxima (figura 4.18(a)). O alongamento não uniforme foi determinado a partir da diferença entre os alongamentos uniforme e total. Antes do início dos testes, todos os corpos de prova foram pintados e marcados. O comprimento inicial de medida considerado foi de 16mm, com uma distância entre as referências auxiliares de 2mm, contabilizando, portanto, 8 divisões. Após a ruptura da amostra, as divisões foram medidas (figura 4.18(b)), possibilitando o cálculo do alongamento total e, conseqüentemente, do alongamento não uniforme dos metais.

T en sã o C on ve nc io na l Deformação Convencional alongamento uniforme início da estricção (a) (b) Figura 4.18 – Determinação do alongamento dos corpos de prova: (a) alongamento uniforme e

(b) alongamento total.