1. INTRODUÇÃO

Os ensaios mecânicos são testes através dos quais a indústria conseguiu padronizar seus produtos e materiais, conhecer importantes características dos mesmos.Estes ensaios são realizados seguindo normas nacionais e internacionais e servem de referência para definir se um material é adequado para uma certa necessidade ou aplicação.

2. CLASSIFICAÇÃO DOS MATERIAIS METÁLICOS

Os metais podem ser classificados segundo suas propriedades divididas em três classes.1. Propriedades físicas.2. Propriedades químicas3. Propriedades mecânicas

Para cada propriedade que se necessite determinar será necessário um ensaio específico.

2.1 NORMALIZAÇÃO DOS ENSAIOS MECÂNICOS

Com a realização dos ensaios mecânicos se obtêm muitas vantagens entre elas:

1- Menor desentendimento entre produtor e consumidor. 2- Torna a qualidade da produção mais uniforme. 3- Reduz os tipos similares de peças e materiais. 4- Diminui o custo unitário de produção.

5- Orienta o projetista na escolha do material. 6- Permite a comparação de resultados obtidos em diferentes laboratórios pela

aplicação do mesmo método.

2.2 DEFORMAÇÃO DOS MATERIAIS METÁLICOS

A experiência da indústria nos ensaios mecânicos nos mostra que existe uma relação entre a tensão aplicada a um corpo e a deformação sofrida pelo mesmo. Sendo que observando o gráfico tensão-deformação podemos obter detalhes como limite elástico, limite de ruptura, limite de resistência, etc.

2.3 COMPORTAMENTO ELÁSTICO DOS METAIS

Conforme observamos o gráfico acima, até um certo limite de tensão os metais se encontram na fase elástica, isso significa que após retirada a tensão, o material voltará a sua dimensão original.

Nesta fase os metais obedecem a lei de Hooke:

Onde Tensão = Módulo de Elasticidade x Deformação Nominal.

O módulo de elasticidade também pode ser chamada de módulo de Young. Quanto maior for este módulo, menor será a deformação elástica.

LIMITE DE PROPORCIONALIDADE

Limite onde deixa de ser válida a Lei de Hooke, e a deformação deixa de ser proporcional a tensão aplicada.

LIMITE DE ELASTICIDADE

Limite de tensão que o material pode suportar sem apresentar deformação permanente após a retirada da tensão aplicada.

MÓDULO DE RESILIÊNCIA

É a capacidade do metal absorver energia quando pressionado e liberá-la novamente após descarregado.

2.4 COMPORTAMENTO PLÁSTICO DOS METAIS

A partir de uma certa tensão aplicada no metal, as deformações começam a se tornar permanentes. Nesta fase temos:

LIMITE DE ESCOAMENTO

Ponto onde as deformações permanentes começam a se tornar significativas, pode ser percebido no gráfico através de um grande aumento na deformação, obtido com pequena variação na tensão aplicada.

LIMITE DE RESISTÊNCIA A TRAÇÃO

É o ponto máximo do gráfico tensão-deformação, maior tensão que o material pode resistir, após esse ponto a deformação será contida numa estricção onde posteriormente poderá ocorrer a fratura.

LIMITE DE RUPTURA

Este é o último valor obtido pelo gráfico tensão-deformação, após secção transversal da estricção não ser mais capaz de manter o material ligado ocorrerá a fratura ou quebra do mesmo.

3. FRATURAS

Se dá através da separação do material em 2 ou mais partes devido à aplicação de uma carga estática à temperaturas relativamente baixas em relação ao ponto de fusão do material.

Pode se classificar em:

Dúctil: Consiste em uma deformação plástica continua até uma redução na área(estricção) para posterior ruptura. A deformação é visível a olho nú.

Frágil: Não ocorre deformação plástica, requerendo menos energia que a fratura dúctil que consome energia para o movimento de discordâncias e imperfeições no material. Praticamente não há deformação macroscópica.

3.1 FLUÊNCIA

A fluência é a deformação do material, do momento de aplicação da tensão até a ruptura do mesmo.A velocidade de fluência (relação entre deformação plástica e tempo) aumenta com a temperatura.Esta propriedade é de grande importância especialmente na escolha de materiais para operar a altas temperaturas.Este fator muitas vezes limita o tempo de vida de um determinado componente ou estrutura.Este fenômeno é observado em todos os materiais, e torna-se importante à altas temperaturas (0,4TF).

3.2 FADIGA

É a forma de falha ou ruptura que ocorre nas estruturas sujeitas à forças dinâmicas e cíclicas.Nessas situações o material rompe com tensões muito inferiores ao seu limite de resistência para cargas estáticas.É comum ocorrer em estruturas como pontes, aviões, componentes de máquinasA falha por fadiga é geralmente de natureza frágil mesmo em materiais dúcteis. A fratura ou rompimento do material por fadiga geralmente ocorre com a formação e propagação de uma trinca. A trinca inicia-se em pontos onde há imperfeição estrutural ou de composição e/ou de alta concentração de tensões (que ocorre geralmente na superfície)A superfície da fratura é geralmente perpendicular à direção da tensão à qual o material foi submetido.

4. ENSAIOS

4.1 ENSAIOS SIMPLES NAS OFICINAS

São ensaios básicos, realizados apenas para conhecer as propriedades dos materiais.

ENSAIO VISUAL

Utilizado no controle de qualidade de superfícies podendo encontrar defeitos como trincas, fissuras e porosidade.

ENSAIO DE LIMA

Utilizado para verificar a dureza do material, um material mais duro irá produzir menos cavaco do que um material mole.

ENSAIO DE SOM

Pode ser usado para perceber trincas ou ainda para distinguir ferro fundido do aço.

ENSAIO DE DOBRAMENTO

Verifica-se o número de dobras que o material suporta antes de quebrar, isso demonstra sua resistência e capacidade de deformação.

ENSAIO DE CENTELHAS

Através das centelhas que resultam ao pressionar um metal contra um rebolo em alta rotação pode-se identificar os elementos que o compõem.

Um aço com 0,1% de carbono apresenta apenas alguns indícios de bifurcação nas centelhas.

Um aço com 0,5% de carbono apresenta maiores bifurcações nas centelhas.

O aço com manganês tem a características de as centelhas darem a volta no rebolo.

4.1 ENSAIOS DESTRUTIVOS

São aqueles que deixam algum sinal na peça ou no corpo de prova submetido ao ensaio, mesmo que estes não fiquem inutilizados.

4.2.1 TIPOS MAIS COMUNS

ENSAIO DE TRAÇÃO

Este ensaio é um dos mais utilizados no mundo metal-mecânico. Através dele, mede-se a variação no comprimento através da carga aplicada. Os principais dados obtidos são Limite de Resistencia a Tração, Limite de Escoamento, Módulo de Elasticidade, Módulo de Resistencia, Módulo de Tenacidade, Ductilidade, Coeficiente de Encruamento e Coeficiente de Resistência.

ENSAIO DE COMPRESSÃO

Através deste ensaio, determina-se a deformação linear obtida. Além disso, a tensão e a deformação são semelhantes as obtidas no ensaio de tração.

ENSAIO DE DUREZA

Consiste em uma pequena marca feita na superfície do material, com a ajuda de uma ponte de penetração, podendo ser uma esfera de aço ou uma ponta de diamante.

ENSAIO DE FLEXÃO E DOBRAMENTO

Consiste na aplicação de carga em uma parte de uma barra de geometria padronizada.

4.3 ENSAIOS NÃO DESTRUTIVOS

São uma das principais ferramentas destinadas ao Controle de Qualidade, sendo definida como testes para o controle de qualidade, para a detecção de falta de homogeneidade ou defeitos, através de princípios físicos definidos, sem prejudicar a posterior utilização dos produtos inspecionados.

Objetivos:

Prevenção de acidentes;Redução dos custos;Melhorar a confiabilidade de produtos;Ser aceito por determinada norma;Fornecer informações para reparo.

Para que o resultado seja satisfatório, é necessário pessoal treinado e qualificado, procedimento correto para conduzir o ensaio, sistema para anotar os resultados e uma norma para interpretar os resultados.

4.3.1 TIPOS DE END MAIS UTILIZADOS

Inspeção visual;Partículas magnéticas;Líquidos penetrantes;Ultra-som;Radiografia;Emissão acústica;Correntes parasitas.

5. ENSAIOS DE TRAÇÃO

Consiste em aplicar uma força uniaxial em um corpo de prova, tendendo-o a alongá-lo até o momento da ruptura. Os corpos de prova na maioria das vezes são circulares podendo também serem retangulares. O ensaio termina quando o material se rompe. Para efeitos de reduzir as diferenças entre as dimensões de diferentes corpos de prova, utiliza-se o conceito de tensão convencionaldefinido por:

σ = F / Ao

Onde:

F = Força aplicada Ao = Área da seção transversal do corpo.

Já a deformação sofrida pelo corpo de prova corresponde a variação do comprimento em relação ao comprimento inicial e pode ser calculada em função do alongamento sofrido durante o ensaio.

ε =  (L- Lo) / Lo

L= Comprimento final Lo=Comprimento inicial

5.1 EQUIPAMENTOS PARA ENSAIO DE TRAÇÃO

Normalmente, o ensaio de tração é realizado em uma máquina universal, assim chamada por possibilitar a realização de diversos tipos de ensaios.

5.2 CORPOS DE PROVA

Corpos de prova são especificados de acordo com a norma técnica. Geralmente são usados corpos de prova de seção circular ou retangular.

Parte útil é a região onde são feias as medidas das propriedades mecânicas do material.

Cabeça serve para fixar o corpo de prova na máquina.

6. ENSAIO DE COMPRESSÃO

São usados para conhecer o comportamento de um material submetido a deformações grandes e permanentes, como ocorre em aplicações de fabricação, ou quando o material é frágil sob tração.

6.1 DEFINIÇÃO

È a aplicação de carga compressiva uniaxial em um corpo de prova. Os corpos de provas são submetidos a uma força axial para dentro, distribuída de modo uniforme em toda seção transversal do corpo de prova.

6.2 CARACTERÍSTICAS DOS MATERIAIS SUBMETIDOS A COMPRESSÃO

6.2.1 LIMITE DE ESCOAMENTO

Quando o material ensaiado não apresenta um patamar de escoamento nítido, se adota um deslocamento da origem do eixo da deformação de 0,002 ou 2% de deformação e a construção de uma reta paralela a região elástica do gráfico tensão-deformação.

6.2.2 LIMITE DE RESISTÊNCIA Á COMPRESSÃO

Máxima tensão que o material pode suportar antes da fratura.

6.2.3 DILATAÇÃO TRANSVERSAL

Esse parâmetro equivale ao coeficiente de estricção determinado em um ensaio de tração e está relacionado com a plasticidade do material.

6.3 ENSAIOS DE COMPRESSÃO EM MATERIAIS DÚCTEIS

Em materiais dúcteis ocorre um deformação lateral apreciável, que prossegue até o corpo de prova parecer um disco, sem que ocorra a ruptura. Avalia-se por meio do ensaio o limite de proporcionalidade, limite de escoamento e módulo de elasticidade.

6.4 ENSAIO DE COMPRESSÃO EM MATERIAIS FRAGEIS

Neste ensaio, pode-se avaliar o limite de resistência da compressão, dividindo a carga máxima pela seção original do corpo de prova.

LR= F max / So

6.5 INFORMAÇÕES SOBRE O ENSAIO

Deve-se monitorar continuamente a aplicação da carga e o deslocamento das placas ou a deformação do corpo de prova.

Precauções:

Faces das placas de carga e do corpo de prova devem ser limpas e o corpo de prova centralizado na placa.

Velocidade da carga aplicada: 0,3MP a 0,8 MP por segundo.

Quando o recuo do ponteiro de carga for aproximadamente 10%, deve-se cessar o carregamento.

A tensão de ruptura deve ser de aproximadamente 0,1 Mpa.

A flambagem do corpo de corpo de prova deve ser evita e é causada devido a instabilidade elástica causada pela falta de unixialidade na aplicação da carga, comprimento excessivo do corpo de prova e torção do corpo de prova no momento inicial de aplicação da carga.

7 ENSAIO DE DUREZA

Dureza não é propriedade absoluta, somente se fala em dureza quando há comparação entre materiais, ou seja, um material só é duro se houver outro mole.

7.1 DUREZA POR RISCO

Dureza de Mohs, consiste em uma escala de 10 minerais padrão, organizado de tal forma que o diamante, por ser material mais duro, risca todos os outros.Microdureza Bierbaum, é a aplicação de uma forma 3gf por meio de um diamante padronizado, sobre uma superfície previamente preparada por polimento e ataque químico. È determinada a partir da medição da largura do risco, por meio de um microscópio.

7.2 ENSAIO DE DUREZA POLDI

È o ensaio mais utilizado na indústria. Faz comparações entre impressões realizadas em uma barra padrão de dureza conhecida e na peça a ser testada. O valor da dureza será determinado através de tabelas ou fórmulas específicas.

7.2.1 PREPARAÇÃO DA SUPERFÍCIE

A área de interesse deve ser plana, sem que o disco de desbaste toque no metal da base.

7.2.2 EXECUÇÃO DAS IMPRESSÕES

Deve-se realizar duas impressões na área preparada e numerá-las. Caso haja necessidade, deve-se fazer uma terceira e última impressão.

7.2.3 MEDIÇÃO DAS IMPRESSÕES

Deve-se verificar o diâmetro de cada impressão realizada e calcular o diâmetro médio que não deve ser maior do que 4mm. Deve-se ainda verificar se a impressão

está ovalizada, ou seja, com diferença entre os diâmetros maior do que 0,2 mm. Em caso positivo, descartar a impressão ovalizada e efetuar nova impressão.

7.2.4 DETERMINAÇÃO DO VALOR DE DUREZA

Pode-se determinar o valor de dureza de duas maneiras:

Cálculo: Quando a dureza da barra padrão é conhecida, Dm barra/Dm peça)² x HB barra .

A diferença entre as durezas não poderá exceder 10%.

Tabela: Informa o valor aproximado do real, uma vez que são genéricas para cada tipo de material.

7.3 ENSAIO DE DUREZA BRINELL

Consiste em comprimir lentamente uma esfera de aço temperado, de diâmetro D, sobre uma superfície plana, polida e limpa de um metal, por meio de uma carga F, durante um tempo t, produzido por uma calota esférica de diâmetro d. O diâmetro da esfera, a carga do ensaio e a duração são padronizados.

7.3.1 DIÂMETRO DA ESFERA

Os diâmetros “D” padronizados em função da espessura da peça testada são 1,0 mm, 2,0mm, 5mm e 10mm. O diâmetro da impressão deve ser maior que 0,30 e menor que 0,60.

7.3.2 CONDIÇÕES DE ENSAIO

A carga do ensaio é determinada pelo diâmetro da esfera, pelo nível da carga e pela duração do ensaio, normalmente entre 10 e 15 segundos.

7.3.3 REPRESENTAÇÃO DOS RESULTADOS OBTIDOS

Ao se tratar de ensaio padronizado com aplicação de carga durante 15 segundos, o número de dureza Brinell deve ser seguido pelo símbolo HB, sem sufixo.

Já em outras condições, o símbolo HB é acompanhado de sufixo formado por números que indicam condições específicas do teste, seguindo a ordem: diâmetro da esfera, carga e tempo de aplicação da carga.

Exemplo: Um valor de dureza Brinell 95, esfera com 15mm de diâmetro e carga de 1.000Kgf, aplicada por 20 segundos, é representada por 95HB/15/1000/20.

7.3.4 VANTAGENS E LIMITAÇÕES DO ENSAIO DE BRINELL

Vantagens: Usado para avaliação de dureza de metais não ferrosos, ferro fundido, aço, produtos siderúrgicos em geral e de peças não temperadas. Único ensaio utilizado e aceito para ensaios em metais que tenham estrutura interna uniforme.

Feito em equipamento de fácil operação.

Limitações: Seu uso é limitado pela esfera empregada. Durezas maiores que 500HB danificariam esfera de aço temperado, por exemplo.

A recuperação elástica é uma fonte de erros, pois o diâmetro da impressão varia quando está em contato com o metal e depois de aliviada a carga.

O ensaio somente pode ser realizado em superfícies cilíndricas com raio de curvatura menor do que 5 vezes o diâmetro da esfera utilizada, uma vez que haveria escoamento do material e a dureza medida seria menor que a real.

Pode-se ocorrer deformações no contorno da impressão, proporcionado erros de leitura.

7.4 ENSAIO DE DUREZA ROCKWELL

È um método que permite avaliar a dureza de metais diversos, dos mais moles aos mais duros. Contudo, ainda não é a solução técnica ideal.

Hoje, é o processo mais utilizado no mundo devido a rapidez e facilidade de execução, isenção de erros humanos, facilidade em detectar pequenas diferenças de durezas e pequeno tamanho da impressão.

7.4.1 EQUIPAMENTO PARA ENSAIO DE DUREZA ROCKWELL

O método Rockwell, é subdividido em:

Rockwell Normal

Rockwell Superficial

Ainda, é decomposto em várias escalas e conforme a carga e o penetrador utilizado no ensaio. È dividido em tipos B e C. O tipo B indica que o penetrador é uma esfera, já o tipo C indica que o penetrador é um cone de diamante.

Para escolher o tipo de ensaio, deve-se analisar o material e tratamento térmico eventual, além da espessura do material a ser controlado e a porosidade e etc.

Um material ensaiado em uma escala, só pode ser comparado a outro material ensaiado na mesma escala.

7.4.2 REPRESENTAÇÃO DA DUREZA DE ROCKWELL

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

Exemplo: 60 HRC

60 é o valor de dureza obtido no ensaio

HR indica o ensaio de dureza Rockwell

C indica qual a escala empregada.

O número obtido no ensaio de Rockwell, corresponde a um valor adimensional, que só possui significado quando comparado a outros valores da mesma escala.

7.4.3 PROFUNDIDADE E PENETRAÇÃO

A profundidade que o penetrador atinge durante o ensaio define a estrutura mínima do corpo de prova. De maneira geral, a estrutura mínima do corpo deve ser 17 vezes a profundidade atingida pelo penetrador.

Contudo, não há meios de medir com exatidão a profundidade atingida pelo penetrador.

7.5 ENSAIO DE SUREZA VICKERS

Este método leva em consideração a relação ideal entre o diâmetro da esfera do penetrador Brinell e o diâmetro da calota esférica obtida, e além disso, utiliza um tipo de penetrador que possibilita medir qualquer valor de dureza, inclusive materiais duros e moles.

7.5.1 CÁLCULO DA DUREZA VICKERS

O valor de dureza Vickers (HV) é o quociente da carga aplicada (F) pela área de impressão (A) deixada no corpo de ensaio.

HV= F/A

7.5.2 REPRESENTAÇÃO DO RESULTADO DO ENSAIO

A dureza de Vickrs é representada pelo valor da dureza, seguido do símbolo HV e de um número que indica o valor da carga aplicada.

A representação 400 HV 30 indica que o valor da dureza da dureza de vickers é de 400 e que a carga aplicada foi de 30 kgf.

O tempo de aplicação da carga varia de 10 a 15 segundos. Caso a aplicação da carga seja diferente, indica-se o tempo de aplicação após a carga.

Exemplo: 400 HV 30/25, o último número indica que a carga foi aplicada em 25 segundos.

7.5.3 CARGAS USADAS NOS ENSAIOS VICKERS

Neste método, as cargas podem ser de qualquer valor, pois as impressões são sempre proporcionais à carga, para um mesmo material. O valor de dureza será o mesmo, independente da carga utilizada.

Por uma questão de padronização, as cargas recomendadas são: 1,2,3,4,5,10,20,30,40,60,80,100,120 kgf.

Cargas acima de 120 kgf, pode-se usar esferas de aço temperado de 1 ou 2 mm de diâmetro na mesma máquina.

Para aplicações específicas, ou para determinação de dureza de microconstituintes individuais de uma microestrutura, utiliza-se o ensaio de microdureza de Vickers que envolve o mesmo procedimento do ensaio de Vickers, que só utiliza cargas menores que 1 Kgf. Como a carga aplicada é pequena, a impressão produzida é microscópia.

7.5.4 COMPARANDO BRINELL E VICKERS

O ensaio Vickers produz valores de impressão semelhantes aos da dureza Brinell. Isso é possível devido ao ângulo de 136° da ponta de diamante que produz uma impressão que mantém a relação ideal de 0,375 entre o diâmetro da calota esférica (d) e o diâmetro da esfera do penetrador Brinell (D), seja qual for a carga aplicada. È necessário utilizar cargas diferentes para se obter uma impressão regular, sem deformação e de tamanho compatível com o visor da máquina.

7.5.5 DEFEITOS DE IMPRESSÃO

No ensaio de Vickers, uma impressão perfeita, deve apresentar os lados retos.

Contudo, podem ocorrer defeitos de impressão e quando ocorrem, embora as medidas das diagonais sejam iguais, as áreas de impressão são diferentes.

7.5.6 VANTAGENS E LIMITAÇÕES DO ENSAIO DE VICKERS

Vantagens: Esse ensaio fornece uma escala contínua de dureza, medindo todas as gamas de valores de dureza em uma única escala.

As impressões são extremamente pequenas e não inutilizam nem as peças acabadas.

Pelo fato de o penetrador ser de diamante, é praticamente indeformável.

Aplica-se a materiais de qualquer espessura, e pode ser usado para medir durezas superficiais.

Limitações: Deve-se evitar erros de medida, que alteram os valores reais de dureza.

A preparação do corpo de prova para microdureza deve ser feita por metalografia.

Ao se utilizar cargas menores do que 300gf, pode haver recuperação elástica, dificultando a medida das diagonais.

A máquina de dureza de Vickers requer aferição constante, pois qualquer erro traz grandes diferenças nos valores de dureza.

7.6 DUREZA SHORE

Neste ensaio, o valor da dureza é proporcional à energia de deformação consumida para formar a marca no corpo de prova e representada pela altura alcançada no rebote do êmbolo. Materiais dúcteis irão consumir maior energia na deformação do corpo de prova e o êmbolo alcançará uma altura menor no retorno, indicando dureza mais baixa.

A sua mais ampla aplicação refere-se a área dos materiais plásticos, borrachas e etc.

8 ENSAIO DE IMPACTO

O comportamento ducto-frágil dos materiais pode ser amplamente caracterizado por ensaio de impacto. A carga é aplicada a um corpo de prova na forma de esforços por choque dinâmicos, sendo o impacto obtido por meio da queda de um martelete ou pêndulo, de uma altura determinada.

Três principais fatores que contribuem para o surgimento da fratura frágil em materiais normalmente dúcteis a temperatura ambiente:

Existência de um estado triaxial de tensões;

Baixas temperaturas;

Taxa ou velocidade de deformação elevada.

8.1 DESCRIÇÃO DO ENSAIO

Esse ensaio caracteriza-se por submeter ao corpo ensaiado uma força brusca e repentina, que deve rompe-lo. A velocidade de aplicação da força se traduz por uma medida de energia absolvida pelo corpo de prova, ou tenacidade ao entalhe. O pêndulo é elevado a certa posição onde adquire energia inicial. Ao cair, o corpo de prova se rompe. Na posição final, o pêndulo, apresenta energia final.

A energia absolvida pelo material é a diferença entre a energia inicial e final.

Energia potencial corresponde a massa multiplicada pela gravidade e pela altura.

8.2 TIPOS DE ENSAIO DE IMPACTO

No Ensaio de Charpy, o golpe é desferido na fase oposta ao entalhe.

No Ensaio Izod, o golpe é desferido do mesmo lado.

8.3 ENSAIO DE IMPACTO A BAIXAS TEMPERATURAS

O ensaio de impacto é amplamente utilizado nas indústrias navais e bélicas e nas construções que deverão suportar baixas temperaturas.

A temperatura exerce influência na resistência de alguns materiais ao choque.

Há uma faixa relativamente pequena de temperatura na qual a energia absolvida pelo corpo de prova cai apreciavelmente. Esta faixa é conhecida como temperatura de transição.

Gráfico de temperatura de transição

8.4 FATORES QUE INFLUENCIAM A TEMPERATURA DE TRANSIÇÃO

Tratamento térmico

Tamanho de grão

Encruamento

Impurezas

Elementos de liga

Processos de fabricação

Retirada do corpo de prova

8.5 RESFRIAMENTO DO CORPO DE PROVA

Os corpos de prova utilizados no ensaio devem ser resfriados até a temperatura desejada.

Para se obter o resfriamento, mergulha-se o corpo de prova em um tanque contendo nitrogênio líquido, por aproximadamente 15 minutos. Uma outra alternativa é a mistura de álcool e gelo seco, que pode atingir até 70°C negativos.

O tempo máximo de rompimento do corpo de prova após o resfriamento é de 5 segundos.

9 ENSAIOS DE FLEXÃO

È a aplicação de uma carga crescente em determinados pontos de uma barra geometricamente padronizada. A carga parte de um valor inicial zero e aumenta até a ruptura do corpo de prova.

9.1 TIPOS DE ENSAIO DE FLEXÃO

Ensaio de flexão em três pontos: Existem três pontos de carga

Ensaio de flexão em quatro pontos: Barra bi apoiada com aplicação de carga em dois pontos equidistantes do apoio.

9.2 PROPRIEDADES MECÂNICAS AVALIADAS

Tensão de flexão: Ao aplicar um esforço em uma barra bi apoiada, ocorrerá uma flexão, que será máxima se for aplicada à força no centro da barra.

O momento fletor (Mf) é o produto da força pela distância do ponto de aplicação da força ao ponto de apoio.

Mf= F/2 x L/2 , ou seja, Mf= FL/4

Para calcular a tensão de flexão, é necessário calcular o momento da inércia:

Corpos de seção circular: J= πD4/64

Corpos de seção retangular: J= bxh³/12

Módulo de resistência da seção transversal(W) é a medida de resistência em relação ao momento.

W= J/c, sendo ( c ) a distância da linha neutra a superfície do corpo de prova.

Tensão de flexão: TF= Mf/W

Cálculo da flexão máxima: f=1/48 x FL³/ExJ

Módulo de elasticidade: E= 1/48 x FL³/fxJ.

10 ENSAIO DE DOBRAMENTO

Utilizado para análise da conformação de segmentos retos da seção circular, quadrada, retangular, tubular ou outras em segmentos curvos.

10.1 COMO É FEITO O ENSAIO DE DOBRAMENTO

O ensaio de dobramento indica a ductilidade do material. Consiste em dobrar o corpo de prova de eixo retilíneo e seção circular, regular ou quadrada, assentado em dois apoios afastados a uma distância especificada. Através do cutelo, uma força perpendicular é aplicada ao eixo do corpo de prova, até atingir o ângulo desejado, normalmente de 90,120 ou 180°. O material estará aprovado se não apresentar trincas ou rachaduras.

10.2 PROCESSOS DE DOBRAMENTO

Dobramento livre: Obtido pela aplicação da força nas extremidades do corpo de prova.

Dobramento semiguiado: O dobramento ocorre numa região especificada pelo cutelo.

10.3 ENSAIO DE DOBRAMENTO EM CORPOS DE PROVAS SOLDADOS

È um ensaio realizado para a qualificação de profissionais que fazem solda (soldadores) e para avaliação de processo de solda. O resultado serve para determinar se a solda é apropriada ou não para determinada aplicação.

11 ENSAIO VISUAL

O ensaio visual dos metais foi o primeiro método de ensaio não destrutivo aplicado pelo homem, que exige definição clara e precisa de critérios de aceitação e rejeição do produto que está sendo inspecionado. Requer inspetores treinados e especializados para cada tipo de produto.

11.1 DESCONTINUIDADES E DEFEITOS

Descontinuidades são imperfeições que podem ser utilizadas sem prejuízo para o usuário.

Defeitos são imperfeições que impedem o uso pelo usuário.

11.2 PRINCIPAL FERRAMENTA DO ENSAIO VISUAL

A principal ferramenta do ensaio visual são os olhos.

Nos ensaios visuais devemos utilizar instrumentos que permitam dimensionar as descontinuidades.

Fatores que podem influenciar na detecção das descontinuidades nos ensaios visuais:

Limpeza da superfície;

Acabamento da superfície;

Nível de iluminação e seu posicionamento;

Contraste entre descontinuidade e o resto da superfície.

11.3 AJUDANDO NOSSOS OLHOS

Os instrumentos ópticos mais utilizados são:

Lupas e microscópios;

Espelhos e tuboscópios;

Câmeras de TV em circuito fechado.

12 ENSAIO POR LÍQUIDOS PENETRANTES

Este ensaio teve início nas oficinas de manutenção das estradas de ferro, em várias partes do mundo.

Há um método especial não destrutivo para detectar rachaduras em peças de vagões e locomotivas, chamado método do óleo e do giz. Por volta de 1930, o teste do “óleo e giz” foi substituído pelo de partículas magnéticas.

Em 1942, Roberto C. Switzer, desenvolveu a técnica dos líquidos penetrantes para testar peças de aviões que não podem ser ensaiados por partículas magnéticas.

12.2 DESCRIÇÃO DO ENSAIO

O ensaio consiste em aplicar um líquido penetrante sobre a superfície a ser ensaiada. Após remover o excesso da superfície, faz-se sair da descontinuidade e o líquido penetrante retido, utilizando-se para isso um revelador. A imagem da descontinuidade, ou seja, o líquido penetrante contrastando com o revelador, fica então visível.

Etapas do ensaio por líquido penetrante:

Limpeza inicial;

Aplicação do líquido penetrante;

Remoção do excesso de penetrante;

Revelação;

Inspeção;

Limpeza.

12.2 VANTAGENS E LIMITAÇÕES

Vantagens: Simplicidade, facilidade na interpretação dos resultados;

Treinamento simples, usando pouco tempo do operador;

Não há limitações quanto ao tamanho e nem ao tipo de material;

Aplicável em materiais magnéticos e não magnéticos;

Pode revelar descontinuidades imperceptíveis a olho nu.

Limitações: Só detecta descontinuidades abertas e superficiais;

A superfície do material examinado não pode ser prosa ou absolvente;

Não proporciona registro permanente dos resultados;

Pode ser inviável em peças de geometria complicada, que necessitam de absoluta limpeza após o ensaio, como peças para indústria alimentícia, farmacêutica ou hospitalar.

12.3 CARACTERÍSTICAS DOS LÍQUIDOS PENETRANTES

Líquido penetrante é formado pela mistura de vários líquidos, e apresenta as seguintes características:

Capacidade de penetrar em pequenas aberturas;

Capacidade de manter-se em aberturas relativamente grandes;

Ser removível da superfície onde está aplicado;

Capacidade de espalhar-se em um filme fino sobre a superfície do ensaio;

Grande brilho;

Estável quando estocado ou em uso;

Baixo custo;

Quando exposto ao calor, luz branca ou luz negra, não deve perder a cor ou a fluorescência;

Não deve reagir com o material de ensaio, e nem com sua embalagem;

Não pode ser inflamável;

Não deve ser tóxico;

Não deve evaporar ou secar rapidamente;

Em contato com o revelador, deve sair em pouco tempo da cavidade onde tiver penetrado.

A qualidade do líquido penetrante depende da combinação destas características.

12.4 TIPOS DE LÍQUIDOS PENETRANTES

Líquidos penetrantes são classificados quanto a visibilidade e quanto ao tipo de remoção do excesso.

Quanto a visibilidade: Fluorescentes (método A)

Substâncias naturalmente fluorescentes, ativadas e processadas para apresentarem alta fluorescência quando excitados por raios ultravioleta (luz negra).

Visíveis Coloridos (método B)

Geralmente de cor vermelha para produzir um bom contraste com o fundo branco do revelador.

Quanto ao tipo de remoção do excesso:

Laváveis em água;

Pós-emulsificantes;

Removíveis por solvente.

12.5 REVELAÇÃO

Revelador é o talco que suga o penetrante das descontinuidades para revelá-las ao inspetor. Além disso, deve ser capaz de formar uma indicação a partir de um pequeno volume de penetrante retido na descontinuidade, e ter capacidade de mostrar separadamente duas ou mais indicações próximas.

Algumas propriedades do revelador:

Fabricado com substâncias absorventes;

Fácil aplicação e remoção;

Granulação fina.

Podem ser de pó seco, solúveis em água ou não.

13 ENSAIO POR PARTÍCULAS MAGNÉTICAS

Este ensaio consiste em magnetizar o corpo de prova e cobri-lo com partículas finas magnetizáveis. Posteriormente, interpretamos a concentração dessas partículas.

Os defeitos devem possuir certa profundidade para que sejam detectados, pois quanto maior a profundidade, maior a concentração de partículas no local.

14 ENSAIO POR ULTRASSOM

Este ensaio caracteriza-se como um método não destrutivo que objetiva a detecção de defeitos ou descontinuidades internas, presentes nos materiais ferrosos e não ferrosos.

O exame ultrassônico, visa diminuir o grau de incerteza na utilização de materiais ou peças de responsabilidade.

14.1 VANTAGENS E DESVANTAGENS

Executado em materiais metálicos e não metálicos;

Para inspeção não necessita de acesso por ambas as superfícies;

Dimensionamento com precisão das descontinuidades;

Rapidez;

A identificação da descontinuidade requer grande treinamento;

O equipamento ultrassom é caro.

15 ENSAIO HIDROSTÁTICO OU PNEUMÁTICO

Este ensaio consiste em submeter tubulações, dutos, a uma pressão, utilizando para isso um líquido ou gás.

16 ENSAIO DE ESTANQUEIDADE

Objetiva principalmente garantir a estanqueidade de um sistema, pela localização e detecção dos defeitos presentes nas soldas. Detecta também defeitos passantes em chapas e fundidos e fugas através de selos mecânicos.

17 ENSAIO DE EMBUTIMENTO

È realizado por meio de dispositivos acoplados a um equipamento que transmite força. Pode ser feito na máquina universal de ensaios, adaptadas com dispositivos próprios, ou em um máquina específica.

18 CONCLUSÃO

A partir dos estudos realizados, percebemos que os ensaios mecânicos são métodos eficazes para definirmos e certificarmos das características mecânicas dos materiais utilizados na indústria.

Descobrimos que existem várias maneiras de se testar um material de acordo com a característica que se deseja descobrir, existem ainda ensaios destrutivos que deixam alguma marca no material e ensaios não destrutivos.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

Apostila Senai “Ensaios Mecânicos”

http://www.infoescola.com/fisica/ensaio-de-tracao

Ensaios Mecânicos

Matheus Felipe Melo Linhares