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Ilustração do penetrador avançando contra a superfície da peça http://www.mspc.eng.br/ciemat/ensaio120.shtml)

Para execução do ensaio são seguidas algumas normas, o ensaio padronizado é e 3.0 kgf. e esfera de 10 m de diâmetro, de aço temperado. No entanto quando se usa cargas e esferas diferentes é possível chegar ao mesmo resultado, para se seguir algumas normas: A carga que será aplicada é determinada de forma que o diâmetro de impressão d fique no intervalo de 0.25 a 0.5 do diâmetro da esfera D. Para isso, ir lentamente um penetrador de formato esférico com sobre uma superfície plana, polida e limpa de um metal, a calota esférica de diâmetro d. e, durante o teste, a carga é A dureza Brinell é representada

O número Brinell de dureza (HB) é função da carga aplicada e do diâmetro da penetrador avançando contra a superfície da peça

Para execução do ensaio são seguidas algumas normas, o ensaio padronizado é de diâmetro, de aço temperado. No entanto quando se usa cargas e esferas diferentes é possível chegar ao mesmo resultado, para se seguir algumas normas: A carga que será aplicada é determinada de forma que do diâmetro da esfera D. Para isso, deve-se manter constante a relação entre a carga (F) e o diâmetro ao quadrado da esfera do penetrador (D2), esta relação é chamada de fator de carga.

Para que o ensaio focasse padronizado, foram fixados valores de fatores de carga de acordo com a faixa de dureza e o tipo de material. Como podem ser observados no quadro a seguir:

Figura 30 – Parâmetros do ensaio Brinell padronizados (http://academicos.cefetmg.br/admin/downloads/2104/Dureza%20Brinell.pdf)

Para se determinar o diâmetro da esfera, deve-se conhecer a espessura do corpo de prova que se deseja realizar o ensaio. A espessura mínima é indicada em normas técnicas de método de ensaio. Na norma brasileira, a espessura mínima do material ensaiado deve ser 17 vezes a profundidade da calota. No quadro a baixo será mostrado os diâmetros de esferas mais utilizados e seus respectivos valores de carga.

Figura 31 – Diâmetros da esfera e valores de carga (http://academicos.cefetmg.br/admin/downloads/2104/Dureza%20Brinell.pdf)

O ensaio Brinell possui algumas desvantagens, uma delas é que o uso deste ensaio é limitado pela esfera utilizada, pois neste ensaio usam-se esferas de aço temperado e com isso só é possível medir dureza até 500 HB, pois durezas maiores danificariam a esfera. Comparada a outros métodos, a esfera do teste Brinell provoca a endentação mais profunda e mais larga. Com isto a dureza medida no teste abrange uma porção maior de material, resultando numa média de medição mais precisa, tendo em conta possíveis estruturas policristalinas e heterogeneidades do material. Este método é o melhor para a medição da dureza macrodureza de um material, especialmente para materiais com estruturas heterogêneas.

A dimensão da dureza Brinell é MPa e a uma das normas que a rege é ASTM E10

(Standard Test Method for Brinell Hardness of Metallic Materials).A ABNT define a norma NBRNM187 (05/1999) para o ensaio de dureza Brinell de materiais metálicos, e divide-se em: Parte 1: Medição da dureza Brinell Parte 2: Calibração de máquinas de medir dureza Brinell Parte 3: Calibração de blocos padrão a serem usados na calibração de máquinas de medir dureza Brinell

Figura 32 – Endentação provocada na peça pelo penetrador do ensaio Brinell (http://w.cimm.com.br/portal/noticia/material_didatico/6558)

2.4.2. Dureza Rockwell

sistema de pré-carga

É sem dúvida o método mais utilizado no mundo inteiro, devido à facilidade e rapidez de execução do ensaio. É um método que foi proposto em 1922 por Rockwell o qual utiliza um

Para se realizar o ensaio, primeiramente se aplica uma pré-carga, para garantir um contato firme entre o penetrador e o material ensaiado, então somente depois da pré-carga que se aplica a carga real do ensaio. A leitura do grau de dureza é feita diretamente em um mostrador acoplado à máquina de ensaio, de acordo com uma escala predeterminada, adequada à faixa de dureza do material.

Figura 3 – Medidor de dureza do material do ensaio Rockwell

Para realizar o ensaio podem-se usar dois tipos de penetradores os do tipo esférico compostos por uma esfera de aço temperado, ou o penetrador cônico que é composto por um cone de diamante com 120 ° de conicidade.

No mostrador existem duas escalas diferentes, uma escala preta e outra vermelha, elas existem pois quando se utiliza o penetrador cônico de diamante,a leitura do resultado é feita na escala externa do mostrador, de cor preta. Ao se usar o penetrador esférico, a leitura do resultado é feita na escala vermelha.

Depois de feita a leitura, já esta determinada o valor da dureza Rockwell, a qual corresponde à profundidade alcançada pelo penetrador, subtraída da recuperação elástica do material a pós a retirada da carga maior.

O ensaio de dureza Rockwell pode ser realizado em dois tipos de máquinas, que apenas são diferentes pela precisão de seus componentes. Para medir a dureza Rockwell normal utiliza-se a máquina padrão, a qual é indicada para determinar a dureza em geral.

Para medir a dureza Rockwell superficial utiliza-se a máquina mais precisa, a qual é indicada para determinar a dureza de folhas finas ou lâminas.

Para os 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.

Para ensaios de dureza Rockwell superficial a pré-carga é de 3 kgf. e a carga maior pode ser de 15, 30 ou 45 kgf.

Não se pode comparar a dureza de materiais submetidos a ensaio de dureza Rockwell utilizando escalas diferentes.

No quadro abaixo podem-se observar as escalas mais utilizadas nos processos industriais.

Figura 34 – Relação das escalas mais usadas para o ensaio Rockwell na indústria (http://w.scribd.com/doc/3969877/Aula-12-Dureza-Rockwell)

A dureza Rockwell é representada pelas letras HR, com um sufixo que indique a escala utilizada. Como, por exemplo, o resultado 50HR15N. Este resultado implica que 50 é o valor de dureza Rockwell superficial na escala 15N.

Um fator importante antes da realização do ensaio é determinar a profundidade que o penetrador vai atingir durante o ensaio, pois o corpo de prova deve possuir a espessura mínima de 17 vezes a profundidade atingida pelo penetrador. No entanto não há meios de determinar a profundidade exata atingida pelo penetrador no ensaio de dureza Rockwell.

Entretanto determina-se uma profundidade média aproximada (P), a partir do valor de dureza estimado para aquele material, utilizando as fórmulas a seguir:

Penetrador de diamante:

Penetrador esférico:

Uma limitação importante do ensaio Rockwell é que ele não tem relação com o valor da resistência à tração como acontece no ensaio Brinell. Durante o ensaio, as peças do material testado devem estar limpas e a área da região do ponto de medida deve ser lisa. Pode-se citar como vantagens do teste Rockwell a medição direta do valor da dureza e a rapidez do teste. Além disto, o teste é não destrutivo, isto é, em geral a peça pode ser utilizada depois de medida. A norma brasileira mais usada é a NBR-6671 e a norma americana mais usada é a ASTM E18-94

2.4.3. Dureza Vickers

Em 1925 foi desenvolvido outro método de ensaio de dureza por Coube a Smith e

Sandland, conhecido como ensaio de dureza Vickers. A grande mudança neste método é que nele é levado em conta a relação ideal entre o diâmetro da esfera do penetrador Brinell e o diâmetro da calota esférica obtida, no entanto utiliza outro tipo de penetrador, o qual possibilita medir qualquer valor de dureza , desde os materiais mais duros até os mais moles .

A dureza Vickers é determinada a partir da resistência que o material oferece à penetração de uma pirâmide de diamante de base quadrada e ângulo entre faces de 136°, sob uma carga determinada. A dureza Vickers é representada pelas letras (HV) e é o quociente da carga aplicada (F) pela área de impressão (A) deixada no corpo ensaiado.

Após a penetração deve-se observar em um microscópio acoplado à maquina o valor das diagonais (d1 e d2) formadas pelos vértices opostos da base da pirâmide . Depois de determinar as medidas das diagonais é possível calcular a área da pirâmide de base quadrada (A) utilizando a fórmula:

(16) Para calcular a dureza (HV) substitui o valor de (A) pela fórmula acima:

E considerar o valor de d como á diagonal média encontrada pelos valores de d1 e d2 medidos.

(18) Abaixo, a figura representa as diagonais impressas na peça:

Figura 35 – Impressão causada pelo penetrador do ensaio Vickers na peça (vista superior) (http://w.cimm.com.br/portal/noticia/material_didatico/6559)

A dureza Vickers é representada pelo valor encontrado da dureza, seguido do símbolo

HV, e depois do símbolo o valor da carga aplicada.

Por exemplo, o valor 108 HV 5 , quer dizer que a dureza Vickers possui o valor de 108 e que foi encontrada após aplicada uma força de 5 kgf. por 10 segundos. Por uma questão de padronização, as cargas recomendadas são: 1, 2, 3, 4, 5, 10, 20, 30, 40, 60, 80, 100, 120 kgf.

No ensaio Vickers pode ser encontrado várias vantagens e várias desvantagens. Uma das vantagens é que no ensaio Vickers é fornecido uma escala contínua de dureza, medindo todas as gamas de valores de dureza numa única escala. Outra vantagem é que as impressões são extremamente pequenas e, na maioria dos casos, não inutilizam as peças. Também se pode dizer que pelo falto do penetrador ser de diamante, é praticamente indeformável e este ensaio pode ser usado para medir durezas superficiais.

No entanto, podem ocorrer erros de medidas ou de aplicação de carga que podem de alguma forma alterar os valores reais de dureza, outro problema no ensaio Vickers é que a máquina utilizada requer aferição constante, pois qualquer erro na velocidade da aplicação da carga pode trazer grandes erros. A Norma Brasileira mais usada para dureza Vickers é a NBR- 6672.

2.5. Ensaios de Impacto

Os textos abaixo foram baseados nos endereços eletrônicos informados abaixo das figuras, e manuscritos das aulas de laboratório da disciplina de Princípio de Ciência dos Materiais, do quarto período do curso de graduação em engenharia mecânica da UFU.

Os ensaios de impacto são realizados da seguinte forma: Corpos de prova entalhados são submetidos ao impacto de um dado peso sob temperaturas conhecidas em uma máquina pendular. Os resultados apresentados são obtidos na forma de energia absorvida pelo corpo de prova durante o impacto em função da temperatura. São utilizados dois métodos de ensaio de impacto o ensaio Charpy e o Izod.

No ensaio de impacto, a massa do martelo e a aceleração da gravidade são conhecidas.

A altura inicial também é conhecida. A única variável desconhecida é a altura final, que é obtida pelo ensaio. O mostrador da máquina simplesmente registra a diferença entre a altura inicial e a altura final, após o rompimento do corpo de prova, numa escala relacionada com a unidade de medida de energia adotada.

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