Estudo Experimental Do Comportamento Eletro-termomecânico de Atuadores Lineares de Ni-ti Com Memória de Forma

V CONGRESSO NACIONAL DE ENGENHARIA MECNICA V NATIONAL CONGRESS OF MECHANICAL ENGINEERING 25 a 28 de agosto de 2008 Salvador Bahia - Brasil

August 25 28, 2008 - Salvador Bahia Brazil

ESTUDO EXPERIMENTAL DO COMPORTAMENTO ELETRO-TERMOMECNICO DE ATUADORES LINEARES DE Ni-Ti COM

MEMRIA DE FORMA CON08-1017

COUTINHO NETO, Joo Fernandes, joaofcneto@gmail

LIMA, Igor Silva Teixeira de, [email protected] REIS, Rmulo Pierre Batista dos, [email protected] DE ARAUJO, Carlos Jos, [email protected]

VILAR, Zororastro Torres, [email protected]

TRAVASSOS, Gabriel Dias, gabrieltravassos@ yahoo.com.br

RODRIGUES, Luiz Fernando Alves, [email protected]

Universidade Federal de Campina Grande, Departamento de Engenharia Mecnica, Caixa Postal: 10069, CEP: 58108-

970, Campina Grande PB, Brasil

Resumo: Neste trabalho, uma srie de ensaios de trao uniaxial a diferentes temperaturas em fios e fitas de uma liga

Ni-Ti com memria de forma foram realizados usando uma mquina universal de ensaios eletromecnica equipada

com cmara de aquecimento. Os fios Ni-Ti foram inicialmente caracterizados atravs de medidas de resistncia

eltrica em funo da temperatura para determinar as temperaturas de transformao de fase. Para a obteno de

fitas finas esses fios foram laminados a frio. As curvas isotrmicas de tenso - deformao foram obtidas a cada 5C

na faixa de temperatura entre 30 e 90 C, concomitantemente com medidas de resistncia eltrica. A partir destes

testes, parmetros termomecnicos importantes como mdulo de elasticidade, tenso crtica de formao de

martensita, histerese em tenso e coeficientes de aumento da tenso com a temperatura foram determinados para

amostras de fios e fitas com diferentes reas de seo transversal.

Palavras-chave: Ensaio eletro- termomecnico, Efeito de memria de forma, Superelasticidade, Atuadores.

1. INTRODUO

As ligas com memria de forma (LMF) compem uma classe especial de materiais metlicos, diferenciados pela

capacidade de retornar a sua forma original anterior a uma deformao plstica introduzida. Esta recuperao de forma

est intrinsecamente ligada ao emprego de um campo de temperatura ou ao descarregamento mecnico que origina a

deformao. Este fenmeno de memria de forma est diretamente relacionado a uma transformao de fase no estado

slido, do tipo martenstica reversvel, a qual responsvel por uma srie de alteraes nas propriedades fsicas e

mecnicas das LMF (Otsuka & Wayman, 1998).

As LMF produzidas na forma de fios e fitas delgadas so consideradas atuadores lineares por natureza e apresentam

grande possibilidade de aplicao na robtica, na odontologia, na produo de atuadores miniaturizados, de sensores,

antenas para celulares e de msculos artificiais, devido a sua grande capacidade de carga quando confrontados com as

suas dimenses.

No contexto do desenvolvimento de aplicaes ressalta-se a importncia dos ensaios termomecnicos e

termoeltricos nesses atuadores, com o intuito de determinar as temperaturas de transformao de fase, assim como as

tenses de formao e reverso de martensita durante a transformao reversvel martensita austenita sob

carregamento mecnico. Esses ensaios, mesmo que numerosos na literatura internacional, so extremamente escassos

no Brasil, principalmente no caso dos atuadores lineares de LMF na forma de fitas delgadas.

Assim sendo, com base na importncia desses atuadores lineares de LMF, este trabalho teve por objetivo geral

produzir fitas delgadas por laminao a frio a partir de fios comerciais de Ni-Ti. Aps a confirmao da viabilidade

dessa fabricao, os fios e fitas produzidas foram testados em trao uniaxial a diferentes temperaturas em uma

mquina universal de ensaios. Concomitantemente com os ensaios isotrmicos de trao, foram realizadas medidas de

variao de resistncia eltrica em funo da deformao dos atuadores.

2. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL

Durante o desenvolvimento deste trabalho foram empregados fios de Ni-Ti com dimetro de 1,5 mm, adquiridos

junto empresa Memory-Metalle GmbH (Alemanha). A partir destes fios brutos de fabricao, foram produzidas fitas

V Cong resso Nac iona l de Engenha r ia Mecn ica , 18 a 2 1 de Agos to 2 008 , Sa lv ador -Bah ia

delgadas por laminao a frio. Para tanto, o fio industrial foi inicialmente recozido 450C por 15 minutos num forno

de resistncia eltrica da marca EDG, modelo Titan Platinium Quartz. Esse tratamento visa eliminar as tenses residuais

oriundas do processo de fabricao e liberar a transformao martenstica que origina os fenmenos de memria de

forma.

Os fios tratados termicamente foram processados a frio usando um laminador eltrico, de acordo com a seqncia

descrita pelo diagrama de blocos da Fig. (1). Este procedimento permitiu a fabricao de fitas delgadas com espessura

de 0,12 mm e largura de 2,88 mm.

Fios de NiTi

Recozimento a 450oC/15min

Laminao a frio

Atende as especificaes

Sim

No

Fitas produzidas

Figura 1 - Diagrama de blocos do processo de fabricao das fitas de Ni-Ti.

Os fios recozidos e as fitas fabricadas de acordo com a seqncia da Fig. (1) foram inicialmente caracterizadas por

medidas de resistncia eltrica em funo da temperatura (RET) usando um sistema de medio previamente

desenvolvido por Reis et al (2006). Essa caracterizao permite determinar as temperaturas de transformao desses

atuadores lineares. Para esses ensaios as amostras de fios e fitas de Ni-Ti foram cortadas com aproximadamente 60 mm

de comprimento, conforme mostra a Fig. (2).

Figura 2 - Amostra de fita Ni-Ti preparada para o ensaio de RET.

Para a realizao dos ensaios eletro-termomecnicos em condio isotrmica, as amostras de fios e fitas foram

preparadas com conectores eltricos de cobre, conforme mostra a Fig. (3). Estes conectores tm por objetivo realizar a

passagem de uma corrente eltrica na amostra e medir a queda de tenso eltrica concomitantemente com a aplicao

do carregamento mecnico. Com os dados de corrente e queda de tenso eltrica determina-se a variao de resistncia

eltrica da amostra durante o ensaio de trao uniaxial.


Figura 3 - Amostra de fita de Ni-Ti preparada para os ensaios eletro-termomecanicos.

Os ensaios eletro-termomecanicos com as amostras de fios e fitas preparadas de acordo com a Fig. (3) foram

realizados em trao uniaxial a diferentes temperaturas constantes usando uma mquina universal de ensaios

eletromecnica, marca Instron, modelo 5582, mostrada na Fig. (4). A passagem de corrente eltrica na amostra foi

realizada usando uma fonte de corrente da marca Agilent, modelo E3633A (a), enquanto a queda de tenso foi

monitorada com um sistema de aquisio de dados tambm da marca Agilent, modelo 34970A (b). Para poder realizar

as medidas de deformao ao mesmo tempo em que aquelas de variao de resistncia eltrica, um sensor de

deslocamento LVDT da marca Solarton, modelo DF 5.0 (c) foi instalado na travessa da mquina de ensaios.

Figura 4 - Mquina universal de ensaios da marca Instron, modelo 5582 e equipamentos associados.

Os ensaios utilizando a estrutura da Fig. (4) foram realizados a uma velocidade de 0,5 mm/min e entre 35 e 90 oC,

com incrementos de 5 oC. A corrente eltrica passando atravs das amostras foi de 200 mA.

3. RESULTADOS E DISCUSSO

Uma vez obtidas s temperaturas de transformao dos atuadores lineares do tipo fio e fita de Ni-Ti, as amostras

foram estabilizadas por um procedimento de ciclagem superelstica na mquina de ensaios e posteriormente submetidas

aos ensaios isotrmicos propriamente ditos.

c

a

b

Conectores


3.1. Ensaios de resistncia eltrica em funo da temperatura (RET)

A Figura (5) mostra as curvas de RET obtidas com os fios (Fig. 5-a) e as fitas (Fig. 5-b), aps recozimento. As

temperaturas de transformao foram obtidas atravs do mtodo das tangentes. Em ambos os casos verifica-se a

presena da transformao da austenita em fase R e depois em martensita, responsvel por um pico de resistncia

eltrica durante o resfriamento (Otsuka & Wayman, 1998). Uma comparao entre os dois resultados permite verificar

que o processo de laminao a frio para fabricao das fitas altera qualitativamente a curva RET, modificando todas as

temperaturas de transformao, tanto direta (Ms e Mf) quanto reversa (As e Af).

-20 0 20 40 60 80 100 120-2024681012141618202224262830

Af= 63,2C

Rs= 56,9C

Rf= 44,7C

As= 47,1C

Ms= 6,4C

R/R (%)

Temperatura (C)

(a)

-20 0 20 40 60 80 100 120-2024681012141618202224262830

Af= 55,6C

Rf= 42,0C

Rs= 47,8C

As= 49,1C

Ms= 12,8C

R/R (%)

Temperatura (C)

(b)

Figura 5 Curvas de RET com as temperaturas de transformao determinadas pelo mtodo das tangentes. (a) Fio. (b) Fita.

3.2. Estabilizao cclica das amostras em regime superelstico

Visando estabilizar o comportamento eletro-termomecnico dos atuadores lineares de Ni-Ti, foram realizados

inicialmente 50 ciclos de carregamento e descarregamento mecnico das amostras a uma temperatura de 75 C, antes

dos testes isotrmicos propriamente ditos. Essa temperatura, superior a Af como se observa na Fig. (5), garante que o

material estar em um estado superelstico onde ocorre induo de martensita por tenso mecnica. A Figura (6) mostra

o comportamento superelstico cclico dos fios (Fig. 6-a) e das fitas (Fig. 6-b) de Ni-Ti. Em ambos os casos, verifica-se

claramente uma evoluo do comportamento tenso deformao traduzido por uma reduo gradativa do nvel de

tenso critica para formao de martensita, de aproximadamente 100 MPa, acompanhado de uma acumulao de

deformao plstica limitada a 1 %. Comportamentos semelhantes ao da Fig. (6) so tpicos das LMF e freqentemente

encontrados na literatura (Otsuka & Wayman, 1998; Yoon & Yeo, 2008).

(a)

(b)

Figura 6 - Estabilizao cclica dos atuadores de Ni-Ti. (a) Fio (b) Fita.


A Figura (6) tambm demonstra que existe uma relao quase linear e sem histerese entre a resistncia eltrica dos

atuadores e a deformao, indicando sua possibilidade de aplicao como sensor de deformao.

3.3. Ensaios eletro-termomecnicos a temperatura constante

A Figura (7) mostra o conjunto de curvas tenso deformao para o fio (Fig.7-a) e fita (Fig. 7-b) nas diversas

temperaturas de teste. Verifica-se da Fig. (7) que entre 35 e 50 oC os atuadores encontram-se na regio da fase R pr-

martenstica e por isso nessa regio o descarregamento resulta em uma deformao residual situada entre 3 e 5 %. Essa

deformao pode ser recuperada por EMF aps aquecimento. Verifica-se que medida que a temperatura de teste

aumenta os atuadores tendem a tornar-se superelsticos, conforme mostra as curvas tenso deformao para

temperaturas situadas entre 65 e 90 oC. Esse comportamento foi encontrado tambm por outros autores recentemente

(Kim et al, 2006; Saikrishna et al, 2006; Yoon & Yeo, 2008).

10090807060504030 0

12

34

56

7

0

100

200

300

400

500

600

700

Tenso M

ecnica (MPa)

Deforma

o Mec

nica -

(%)

Tempertaura (C

)

(a)

10090807060504030 0

12

34

56

7

0

100

200

300

400

500

600

700

Tenso Mecnica (MPa)

Deforma

o Mec

nica -

(%)

Tempertaura (C

)

(b)

Figura 7 Curvas tenso - deformao para cada temperatura de ensaio. (a) Fio. (b) Fita.

As curvas tridimensionais de resistncia eltrica em funo da deformao para cada temperatura de teste, obtidas

concomitantemente com aquelas da Fig. (7), so mostradas na Fig. (8).

10090

8070

6050

4030 0

12

34

567

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

Variao da Resistncia (%)

Deforma

o M

ecnica (%

)

Temperatua (C)

(a)

10090

8070

6050

4030 0

12

345670

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

Deforma

o M

ecnica (%

)

Variao da Resistncia (%)

Temperatua (C)

(b)

Figura 8 Curvas resistncia eltrica - deformao para cada temperatura de ensaio. (a) Fio. (b) Fita.

As Figuras (9) e (10) mostram as curvas de tenso mecnica e resistncia eltrica em funo da deformao

acopladas no plano para o fio e a fita de Ni-Ti, respectivamente.


-1 0 1 2 3 4 5 6 7-20246810121416182022

Deformao Mecnica (%)

Tenso Mecnica (MPa)

Tenso Mecnica (MPa)

Tenso Mecnica (MPa)

R/R (%)

R/R (%)

R/R (%)

R/R (%)

Tensaio

= 45C

Tensaio

= 40C

Tensaio

= 50C

Tensaio

= 35C

Tenso Mecnica (MPa)

-1 0 1 2 3 4 5 6 7-20246810121416182022

-1 0 1 2 3 4 5 6 7

0246810121416182022

Deformao Mecnica (%) Deformao Mecnica (%)


-1 0 1 2 3 4 5 6 7-202468

10121416182022

-50050100150200250300350400450500550600650

-50050100150200250300350400450500550600650

-50050100150200250300350400450500550600650

-50050100150200250300350400450500550600650

-1 0 1 2 3 4 5 6 7-20246810121416182022

Tenso Mecnica (MPa)

Tenso Mecnica (MPa)

Tenso Mecnica (MPa)

R/R (%)


-1 0 1 2 3 4 5 6 7-202468

10121416182022

R/R (%)


-1 0 1 2 3 4 5 6 7-20246810121416182022

R/R (%)

Deformao Mecnica (%)-1 0 1 2 3 4 5 6 7

-202468

10121416182022

R/R (%)


-50050100150200250300350400450500550600650

-50050100150200250300350400450500550600650

Tenso Mecnica (MPa)

-50050100150200250300350400450500550600650

-50050100150200250300350400450500550600650

Tensaio

= 55C

Tensaio

= 65C

Tensaio

= 60C

Tensaio

= 70C

-1 0 1 2 3 4 5 6 7-20246810121416182022

R/R (%)

R/R (%)

Tenso Mecnica (MPa)

Tenso Mecnica (MPa)

Tenso Mecnica (MPa)


-1 0 1 2 3 4 5 6 7-20246810121416182022



-1 0 1 2 3 4 5 6 7-20246810121416182022

R/R (%)


-202468

10121416182022

R/R (%)

-50050100150200250300350400450500550600650

Tensaio

= 90CTensaio = 85C

Tensaio

= 80CTensaio

= 75C

-50050100150200250300350400450500550600650

Tenso Mecnica (MPa)

-50050100150200250300350400450500550600650

-50050100150200250300350400450500550600650

Figura 9 Curvas de tenso mecnica e resistncia eltrica acopladas em funo da deformao para cada temperatura de ensaio do atuador do tipo fio de Ni-Ti.


-1 0 1 2 3 4 5 6 7-20246810121416182022

R/R (%)

Tensaio

= 35C

Tenso Mecnica (MPa)

Tenso Mecnica (MPa)

Tenso Mecnica (MPa)


-1 0 1 2 3 4 5 6 7-20246810121416182022

R/R (%)

Tensaio

= 40C


-1 0 1 2 3 4 5 6 7

0246810121416182022

R/R (%)

Tensaio

= 50CTensaio

= 45C


-20246810121416182022

R/R (%)


-50050100150200250300350400450500550600650

-50050100150200250300350400450500550600650

Tenso Mecnica (MPa)

-50050100150200250300350400450500550600650

-50050100150200250300350400450500550600650

-1 0 1 2 3 4 5 6 7-20246810121416182022

R/R (%)

Tenso Mecnica (MPa)

Tenso Mecnica (MPa)

Tenso Mecnica (MPa)


0 1 2 3 4 5 6 7-20246810121416182022

R/R (%)


-1 0 1 2 3 4 5 6 7-20246810121416182022

R/R (%)


-20246810121416182022

R/R (%)


-50050100150200250300350400450500550600650

-50050100150200250300350400450500550600650

Tenso Mecnica (MPa)

-50050100150200250300350400450500550600650

-50050100150200250300350400450500550600650

Tensaio

= 70CTensaio

= 65C

Tensaio

= 60CTensaio = 55C

-1 0 1 2 3 4 5 6 7-20246810121416182022

Tenso Mecnica (MPa)

Tenso Mecnica (MPa)

Tenso Mecnica (MPa)

Tensaio

= 75C

Tenso Mecnica (MPa)

R/R (%)


-1 0 1 2 3 4 5 6 7-20246810121416182022



R/R (%)

Tensaio

= 80C

-1 0 1 2 3 4 5 6 7-20246810121416182022

R/R (%)

R/R (%)


Tensaio

= 90CTensaio = 85C

-1 0 1 2 3 4 5 6 7-202468

10121416182022

-50050100150200250300350400450500550600650

-50050100150200250300350400450500550600650

-50050100150200250300350400450500550600650

-50050100150200250300350400450500550600650

Figura 10 Curvas de tenso mecnica e resistncia eltrica acopladas em funo da deformao para cada temperatura de ensaio do atuador do tipo fita de Ni-Ti.


A Figura (11) mostra o comportamento das tenses criticas para incio de formao e reverso de martensita em

funo da temperatura de teste, obtidas a partir das Fig. (9) e (10). Conforme preconizado pela literatura (Otsuka &

Wayman, 1998), comprovou-se o comportamento linear dessa relao.

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100050100150200250300350400450500550600650700

AS=51,9C

Ms=2,2C

Tenso de Inicio de Formao de Martensita (TFM)

Tenso de Incio de Reverso de Martensita (TRM)

Linearizao e Extrapolao da TFM

Lenearizao e Extrapolao da TRM

Tenso Mecnica (MPa)

Temperatura (C)

(a)

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100050

100150200250300350400450500550600

AS=50,5C

Ms=16,2C

Tenso de Inicio de Formao de Martensita (TFM)

Tenso de Incio de Reverso de Martensita (TRM)

Linearizao e Extrapolao da TFM

Lenearizao e Extrapolao da TRM

Tenso Mecnica (MPa)

Temperatura (C)

(b)

Figura 11 Comportamento das tenses crticas de formao e reverso de martensita em funo da temperatura para os atuadores de Ni-Ti. (a) Fio. (b) Fita

A extrapolao dos comportamentos lineares verificados na Fig. (11) para o caso de tenso nula, permite estimar as

temperaturas de transformao Ms e As. Esta estimao forneceu Ms = 2,2 C e As = 51,9 C no caso dos fios e Ms =

16,2 C e As = 50,5 C para o caso das fitas.

Aps a concluso dos testes eletro-termomecnicos, a amostra foi retirada da mquina de ensaios e uma nova

medida de RET foi realizada para avaliar a estimao realizada na Fig. (11). A Figura (12) mostra as novas curvas de

RET obtidas para o fio (Fig. 12-a) e para a fita (Fig. 12-b).

-20 0 20 40 60 80 100 120-2024681012141618202224262830

Af= 57,5C

Rf= 41,6C

Rs= 51,3C

As= 39,7C

Ms= 4,9C

R/R (%)

Temperatura (C)

(a)

-20 0 20 40 60 80 100 120-202468

1012141618202224262830

Rf= 42,1C

Rs= 53,0C

Af= 65,2C

Ms= 11,1C

As= 45,0C

Temperatura (C)

R/R (%)

(b)

Figura 12 Curvas de RET para os atuadores aps os ensaios eletro-termomecanicos. (a) Fio, (b) Fita.

Comparando-se as temperaturas extrapoladas com aquelas encontradas nos ensaios de RET, possvel construir a

Tab.(1). A partir destes resultados possvel afirmar que as temperaturas extrapoladas, conforme definido na Fig.(11),

produzem uma boa aproximao, principalmente considerando os erros de paralaxe envolvidos nas determinaes

grficas a partir das Figuras 5, 9, 10 e 12. Alm do mais, os valores de temperatura Ms e As um pouco mais baixos aps

os testes eletro-termomecnicos podem ser atribudos aos defeitos adicionados durante o treinamento e os ensaios.


Tabela 1 Temperaturas obtidas via RET e extrapolados dos ensaios eletro-termomecnicos.

Valor por RET antes dos testes (C) Valor por RET aps os testes (C) Valor Extrapolado (C)

Ms 6,4 4,9 2,2 F

IO

As 47,1 39,7 51,9

Ms 12,8 11,1 16,2

FIT

A

As 49,1 45,0 50,5

4. CONCLUSES

Neste trabalho ficou claramente demonstrado que possvel realizar a obteno de fitas delgadas a partir da

laminao a frio de fios comerciais de Ni-Ti. Alm disso, verificou-se que as deformaes impostas durante o processo

de fabricao das fitas a partir dos fios, leva a um aumento da temperatura de incio da transformao direta (Ms) e

quase no altera a temperatura de incio de transformao reversa (As). Os comportamentos eletro-termomecnicos

isotrmicos dos fios e fitas aps a estabilizao termomecnica por ciclagem superelstica so qualitativamente

semelhantes. No entanto, foi constatado que os nveis de tenso mecnica para a transformao das fitas so inferiores

aqueles verificados para os fios. Para ambos os atuadores, constatou-se que o regime superelstico ocorre a partir de 65 oC. Nesse regime verificou-se claramente que a relao entre a deformao e a variao de resistncia eltrica dos

atuadores praticamente linear e sem histerese em uma faixa de 6 % de deformao reversvel. Este comportamento

permite vislumbrar a aplicao desses atuadores tambm como sensores de deformao. Foi verificado tambm que a

extrapolao das temperaturas de transformao Ms e As para o estado livre de carregamento (0 MPa) a partir dos

ensaios eletro-termomecnicos apresenta uma boa concordncia com os valores obtidos por medidas de resistncia

eltrica em funo da temperatura, atestando a boa qualidade dos ensaios realizados.

5. AGRADECIMENTOS

Os autores agradecem ao Conselho Nacional de Desenvolvimento Cientfico e Tecnolgico (CNPq), pelo

financiamento dos projetos 550325/2005-0 (CT-Energ) e 478651/2007-4 (Universal 2007 - FaixaC) durante o tempo de

realizao das pesquisas.

6. REFERNCIAS

Wikipedia, the free encyclopedia, http://en.wikipedia.org/wiki/Shape_memory_alloy, acesso em: 13/3/2008 s 03:30h.

Ahlers, M., 2004, The Martensitic Transformation, Revista Matria, v. 9, n. 3, pp. 169 183.

H.Y. Kim, J.I. Kim, T. Inamura, H. Hosoda, S. Miyazaki, 2006, Effect of thermo-mechanical treatment on mechanical

properties and shape memory behavior of Ti(2628) at.% Nb alloys, Materials Science and Engineering A, v.

438-440, pp. 839-843.

Otsuka, K. and Wayman, C.M., 1998, Shape Memory Materials, Cambridge University Press.

Reis, R. P. B.; De Arajo, C. J. ; Silva, L. A. R; Queiroga, S. L. M., 2006, Desenvolvimento de um Sistema de

Medio da Variao de Resistncia Eltrica em Funo da Temperatura: Aplicao a Caracterizao de Ligas com

Memria de Forma, In: IV Congresso Nacional de Engenharia Mecnica, 2006, Recife - PE. Anais do Conem

2006. v. 1. pp. 1-10.

Saikrishna, C. N., Venkata Ramaiah, K. and Bhaumik, S. K., 2006, Effects of thermo-mechanical cycling on the strain

response of NiTiCu shape memory alloy wire actuator 2006, Materials Science and Engineering A, v. 428, pp.

217-224.

Yoon, S. H. and Yeo, D. J., 2008, Experimental Investigation of Thermo-Mechanical Behaviors in Ni-Ti Shape

Memory Alloy, Journal of Intelligent Material Systems and Structures, v. 19, pp. 283-289.

7. DIREITOS AUTORAIS

Os autores so os nicos responsveis pelo contedo do material impresso includo no seu trabalho.


EXPERIMENTAL STUDY OF THE ELECTRO-THERMOMECHANICAL BEHAVIOR OF LINEAR Ni-Ti SHAPE MEMORY ACTUATORS

COUTINHO NETO, Joo Fernandes, joaofcneto@gmail

LIMA, Igor Silva Teixeira de, [email protected] REIS, Rmulo Pierre Batista dos, [email protected] DE ARAUJO, Carlos Jos, [email protected]

VILAR, Zoroastro Torres, [email protected]

TRAVASSOS, Gabriel Dias, [email protected] RODRIGUES, Luiz Fernando Alves, [email protected]

Universidade Federal de Campina Grande, Unidade Acadmica de Engenharia Mecnica, Caixa Postal: 10069, CEP:

58108-970, Campina Grande PB, Brasil

Abstract: In this paper, a sequence of tensile test on different temperature in wires and ribbons was executed using an

electromechanical universal testing machine with thermal chamber. Initially, Ni-Ti wires were characterized by

electrical resistance as a function of temperature to determine the phase transformation temperature. Ribbon had been

obtain by cold rolling of the Ni-Ti wires. Stress-strain isothermal curves had got temperatures between 35C and 90C

with the increment of temperature about 5C, concomitantly with measures of electric resistance. Important

thermomechanical parameters like as Youngs Modulus, stress-induced martensitic transformations, tensile hysteresis

and incremental coeficient of tensile as a function of temperature were determined by initial tests to wires and ribbon

specimens with different transversal section area.

Keywords: Electro-thermomechanical tests, Shape memory effect, Superelasticity, Actuators.

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Estudo Experimental Do Comportamento Eletro-termomecânico de Atuadores Lineares de Ni-ti Com Memória de Forma