Tensão de Rotura e Alongamento na Rotura

Vamos agora definir “tensão de rotura”, em tracção. Quando submetemos um material determinado a uma força de tracção de valor crescente, o material aumenta progressivamente de comprimento e aumentará tanto mais quanto menor for o seu módulo de elasticidade. Em determinado momento, o material parte; a força correspondente a esse momento é a chamada força de rotura. Se dividirmos essa força pela área da secção submetida à tracção (secção inicial), obtemos a chamada “tensão de rotura”.

Por outro lado, no momento em que o material partiu, ele apresentava uma determinada deformação máxima ou alongamento máximo, conforme se preferir. Esta deformação máxima é chamada “deformação na rotura” ou, mais vulgarmente, “alongamento na rotura”.

Vamos ver agora as unidades correntes em que se expressam estas propriedades.

O módulo de elasticidade expressa-se em unidades de tensão, isto é, uma força por unidade de área. Por exemplo:

Conversão: 1 MPa = 10,197 kgf/cm² = 1 N/mm²

Como vimos, no caso da borracha, devido à não proporcionalidade entre tensões e deformações, o valor do módulo deve ser sempre acompanhado pelo correspondente valor do alongamento.

A tensão de rotura expressa-se nas mesmas unidades atrás referidas.

O alongamento na roturaexpressa-se em percentagem do comprimento inicial, por exemplo, 550%, o que quer dizer que o comprimento inicial aumentou 5,5 vezes.

Em borracha, as características “Módulo a x%”, “tensão de rotura” e “alongamento na rotura” são propriedades muito importantes que determinam, de certa forma, os seus campos de aplicação – para além, evidentemente, de muitas outras características.

Definidas estas propriedades e as unidades em que se expressam, vamos ver a forma como são determinadas na prática.

Embora existam diversas normas, nacionais e internacionais para determinação destas propriedades, (normas NP, NP-ISO, ISO, DIN, ASTM, NP, NF, UNE, etc.), o princípio a que obedecem é basicamente o mesmo: um provete de ensaio, com determinada forma e dimensões é submetido, numa máquina de ensaios, a uma força progressivamente crescente, a especificada velocidade, até à sua rotura.

Os equipamentos mais modernos possuem já consolas informatizadas que permitem registar de forma gráfica as curvas tensão-deformação (curvas de aspecto similar à da Figura 3), e fornecer os valores dos módulos aos alongamentos pretendidos, a tensão de rotura e o alongamento na rotura. Bastará, para isto, introduzir como input, no início do ensaio, a secção do provete e programar a máquina para fornecer as propriedades pretendidas.

As condições de ensaio, nomeadamente a temperatura e a velocidade de aplicação da força, são factores importantes, pois que afectam os valores medidos. As diferentes normas estabelecem as condições de realização do ensaio e as condições ambientais envolventes.

O provete de ensaio é uma porção do material a ensaiar que possui, normalmente, a forma de um haltere, tal como mostra a Figura 4. O provete de ensaio pode ser moldado em laboratório, com a sua forma final, ou obtido por corte, com cortante adequado (Figura 5), a partir de placas de borracha, de determinada espessura, obtidas também em laboratório, em condições devidamente especificadas.

Fig. 4 – Provete de ensaio tipo haltere

Fig. 5 – Cortante para provetes de ensaio tipo haltere

Máquinas de ensaio

Existem no mercado diversos tipos e marcas de tensómetros. Na Figura 6 é mostrado um tensómetro (por cortesia da empresa Gibitre Instruments, Itália). As máquinas diferem, basicamente, na capacidade máxima de carga. Uma vasta gama de acessórios permite a realização de diversos tipos de ensaios que utilizam máquinas deste tipo (determinação da resistência ao rasgo, ensaios de aderência borracha/substrato, determinação de deformações por compressão, etc.). Na Figura 7 mostram-se duas fases da execução do ensaio de tracção: o início do ensaio, com o provete já instalado na máquina e uma fase avançada do ensaio, antes de o provete sofrer a rotura.

Fig. 6 – Tensómetro.
Cortesia de Gibitre Instruments, Itália

Fig. 7 – Fases de execução do ensaio

A determinação do alongamento na rotura é realizado por meio de um sistema mecânico de pinças, devidamente posicionadas sobre o provete do ensaio, depois deste ser colocado e fixado nos dispositivos de fixação.

A máquina permite a obtenção do registo da curva tensão-deformação e emite um relatório em que estão indicados os valores dos módulos, a tensão de rotura e o alongamento na rotura.

Os valores para as tensões de rotura são muito variáveis e dependem, fundamentalmente, do tipo de borracha utilizada e do composto com ela obtido. Assim, por exemplo, para a borracha natural poderemos considerar como um alto valor para uma tensão de rotura 25 MPa; 14 MPa pode ser considerado um valor médio e 10 MPa um valor corrente; em borracha de silicone do tipo FMQ, 9 MPa é um valor alto; 7 MPa é um valor médio e 4 MPa é um valor corrente. Para EPDM 16 MPa é um valor alto; 10 MPa é um valor médio e 7 MPa é um valor corrente.

Também, em relação ao alongamento na rotura em borracha natural, um valor de 800% pode ser considerado alto, 400% médio e 200% corrente: Com borracha de silicone do tipo FMQ um alongamento alto terá o valor de 400%, 250% médio e 100% corrente. Com borracha de EPDM, 500% será um valor alto, 300% um valor médio e 150% um valor corrente.

É fundamental que as especificações dos clientes reflictam estas realidades e não apresentem requisitos impossíveis de cumprir.

Normas aplicáveis: NP 2915; NP ISO 37; ISO 37 e ASTM D 412 (Veja-se Anexo A).