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SENAI CET AFR CURSO TÉCNICO EM ELETROMECÂNICA - 001/2008

Gustavo Michel; Francisco José Lopes;

Hilton Cesar;

Maracanaú 2010

1. Introdução 2. Ensaio Rockwell

3. Descrição do processo 4. Equipamento utilizado para o ensaio de Dureza Rockwell

5. Escalas 5.1. Representação da Dureza Rockwell

6. Profundidade de perfuração 7. Cuidados Especiais 8. Bibliografia

Figura 1: Mostrador

Figura 2: Descrição do processo Figura 3: Esquema de profundidade

Figura 4: Durômentro para ensaio Rockwell Figura 5: Escala de Dureza Rockwell normal Figura 6: Escala de Dureza Rockwell superficial

1. INTRODUÇÃO

A dureza é uma medida da resistência de um material a uma deformação plástica localizada. Para determinar a dureza, há várias técnicas sendo que nestas técnicas um pequeno penetrador é forçado contra uma superfície do material a ser testado. A partir desse resultado, mede-se a profundidade ou o tamanho da impressão relacionando a um número, índice de dureza. Assim, quanto mais macio for o material, maior e mais profunda será a impressão e menor será o índice.

Os valores da dureza são relativos, dependendo, assim, do tipo de técnica utilizada. Os ensaios de dureza são realizados freqüentemente, porque são simples e baratos, não destrutivos (o corpo de prova não é fraturado e nem deformado drasticamente) e permitem determinar outras propriedades do material.

Das várias técnicas usadas para determinar a dureza de um material, falaremos da técnica mais usada que e o ensaio de Dureza Rockwell.

2. ENSAIO ROCKWELL

Rockwell, em 1922, elaborou um método de ensaio de dureza que utilizava um sistema de pré-carga. Este método ficou chamado de Ensaio de Dureza Rockwell, que oferece algumas vantagens significativas que fazem este tipo de dureza ser o mais utilizado no mundo. Algumas destas vantagens são: a rápida leitura do resultado e a impressão que pode muitas vezes não danificar a peça que está sendo ensaiada. O método mais comum usado para medir dureza porque eles são simples para realizar e não requerem nenhuma habilidade especial. Entretanto, também tem limitações, o que indica que está longe de ser a solução técnica ideal.

Neste método, a carga do ensaio é aplicada em etapas, ou seja, primeiro se aplica uma pré-carga, para garantir um contato firme entre o penetrador e o material ensaiado, e depois se aplica a carga do ensaio propriamente dita.

A leitura do grau de dureza é feita diretamente num mostrador acoplado à máquina de ensaio, de acordo com uma escala predeterminada, adequada à faixa de dureza do material. Se for escolhido o ensaio Rockwell normal, a medida deve ser lida na escala preta. E se for escolhido o ensaio Rockwell superficial, a medida deve ser lida na escala vermelha.

Os penetradores utilizados na máquina de ensaio de dureza Rockwell podem ser do tipo esférico (esfera de aço temperado) ou cônico (cone de diamante com 120º de conicidade).

Figura 1: Mostrador 3. DESCRIÇÃO DO PROCESSO

Figura 2: Descrição do processo.

O valor indicado na escala do mostrador é o valor da dureza Rockwell.

Este valor corresponde à profundidade alcançada pelo penetrador, subtraídas a recuperação elástica do material, após a retirada da carga maior, e a profundidade decorrente da aplicação da pré-carga. Ou seja, a profundidade da impressão produzida pela carga maior é a base de medida do ensaio Rockwell.

Figura 3: Esquema da profundidade

4. EQUIPAMENTO UTILIZADO PARA O ENSAIO DE DUREZA ROCKWELL

A máquina utilizada apresenta um pequeno ponteiro auxiliar cuja função é indicar a profundidade no momento em que a pré-carga é aplicada na amostra. Simultaneamente, o ponteiro maior também gira. Caso a escala do ponteiro maior fique fora do zero, após ter atingida a pré-carga, deve-se acertar o zero nesse momento.

Pode-se realizar o ensaio de dureza Rockwell em dois tipos de máquinas, ambas com a mesma técnica de operação, que diferem apenas pela precisão de seus componentes.

A máquina padrão mede a dureza Rockwell normal e é indicada para avaliação de dureza em geral. A máquina mais precisa mede a dureza Rockwell superficial, e é indicada para avaliação de dureza em folhas finas ou lâminas, ou camadas superficiais de materiais. Na máquina Rockwell normal, cada divisão da escala equivale a 0,02 m; na máquina Rockwell superficial, cada divisão equivale a 0,01 m.

Figura 4: Durômentro para ensaio Rockwell

5. ESCALAS

As escalas de dureza Rockwell foram determinadas em função do tipo de penetrador e do valor da carga maior. Nos ensaios de dureza Rockwell normal utiliza-se uma pré-carga de 10 kgf e a carga maior pode ser de 60, 100 ou 150 kgf.

Nos ensaios de dureza Rockwell superficial a pré-carga é de 3 kgf e a carga maior pode ser de 15, 30 ou 45 kgf. Estas escalas não têm relação entre si. Por isso, não faz sentido comparar a dureza de materiais submetidos a ensaio de dureza Rockwell utilizando escalas diferentes. Ou seja, um material ensaiado numa escala só pode ser comparado a outro material ensaiado na mesma escala.

E por falar em escalas, analise os quadros a seguir, que mostram as escalas mais utilizadas nos processos industriais.

Figura 5: Escala de Dureza Rockwell normal Figura 5: Escala de Dureza Rockwell normal

Figura 6: Escala de Dureza Rockwell superficial

5.1. Representação da Dureza Rockwell

Para entender a informação contida na coluna Faixa de utilização, você precisa saber como são representados os valores de dureza Rockwell. É o que nos vamos falar agora.

O número de dureza Rockwell deve ser seguido pelo símbolo HR, com um sufixo que indique a escala utilizada.

Veja, por exemplo, a interpretação do resultado 60HR15T:

A representação HR15T indica que as informações deverão ser procuradas na escala Rockwell superficial. Logo, a máquina deve ser a mais precisa. O penetrador será uma esfera de aço com 1,5875 m de diâmetro. Será aplicada uma pré-carga de 3 kgf e a carga maior será de 15 kgf. O resultado deverá ser lido na escala vermelha.

6. PROFUNDIDADE DE PERFURAÇÃO

A profundidade que o penetrador vai atingir durante o ensaio é importante para definir a espessura mínima do corpo de prova. De modo geral, a espessura mínima do corpo de prova deve ser 17 vezes a profundidade atingida pelo penetrador. Entretanto, não há meios de medir a profundidade exata atingida pelo penetrador no ensaio de dureza Rockwell.

É possível obter a medida aproximada desta profundidade (P), a partir do valor de dureza indicado na escala da máquina de ensaio, utilizando as fórmulas a seguir:

•Penetrador de diamante:

HR normal: P = 0,002 X (100 - HR) HR superficial: P = 0,001 X (100 - HR)

• Penetrador esférico:

HR normal: P = 0,002 X (130 - HR) HR superficial: P = 0,001 X (100 - HR)

Por exemplo, a profundidade aproximada de penetração que será atingida ao ensaiar um material com dureza estimada de 40HRC é de 0,12 m. Como se chegou a este resultado? Consultando as tabelas com as escalas de dureza Rockwell, ficamos sabendo que a escala C se refere à dureza Rockwell normal e que esta escala utiliza penetrador de diamante. O passo seguinte foi escolher a fórmula: P = 0,002 X (100 - HR) e fazer as contas.

7. CUIDADOS ESPECIAIS

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