Questão 1: (4,0)
Explique a formação das trincas térmicas.
Explique a formação das trincas térmicas.
Passo 1
O enunciado pede para explicar como surgem as trincas térmicas em um material sujeito a variações de temperatura. O conteúdo envolve dilatação térmica, geração de tensões térmicas e mecânica da fratura. Vamos usar os conceitos de coeficiente de dilatação, módulo de elasticidade e resistência à tração/fratura.
Passo 2
Quando uma região do material é aquecida mais rapidamente que outra, aparece um gradiente de temperatura. Pela dilatação térmica, cada ponto “quer” expandir segundo seu coeficiente
, mas, como há regiões vizinhas mais frias (menos dilatadas), o deslocamento fica restrito, gerando tensões internas.
Podemos estimar a tensão térmica aproximada por
Podemos estimar a tensão térmica aproximada por
onde
é o módulo de elasticidade,
o coeficiente de dilatação e
a diferença de temperatura entre camadas. Se o material é bem restringido (caso de peças engastadas ou camadas aderentes), a tensão cresce conforme aumenta o gradiente térmico.
Passo 3
Se
excede a resistência à tração ou ao escoamento do material, iniciam-se microdefeitos na superfície ou em descontinuidades (vacâncias, inclusões, zonas de solda, etc.). Essas microfalhas coalescem formando uma pequena trinca.
Passo 4
Uma vez iniciada, a trinca pode crescer rapidamente por modo I (abertura perpendicular à face livre), especialmente se houver ciclos térmicos (aquecimento e resfriamento repetidos). Cada ciclo reaberta a fissura, propagando-a até formar uma trinca visível na superfície.
Resposta
As trincas térmicas aparecem quando variações rápidas ou não uniformes de temperatura criam grandes tensões internas por dilatação restrita
. Se essas tensões superam a resistência do material, surgem microdefeitos que coalescem em fissuras. Sob ciclos térmicos, essas fissuras propagam-se até gerar trincas visíveis.