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Análise e testes em materiais metálicos.
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UNIVERSIDADE FEDERAL DO ESPÍRITO SANTO
CENTRO TECNOLÓGICO
ENGENHARIA DE PRODUÇÃO
AUGUSTO LIMA
FABRÍCIO NETTO
GRACILIANO COSTA
HENRIQUE FIOROT ASTOURES
LIRIELLY RUELA VITORUGO
RAIANE LECCHI CALIMAN
RELATÓRIO DA VISITA REALIZADA AO LABORATÓRIO DE
TRIBOLOGIA, CORROSÃO E MATERIAIS “TRICORRMAT”
VITÓRIA
2015
INTRODUÇÃO
O documento a seguir apresenta o relato do que foi visto na visita ao
laboratório TRICORRMAT (Laboratório de Tribologia, Corrosão e Materiais),
localizado no CT-IV na Universidade Federal do Espírito Santo (UFES) onde foi
possível observar três tipos de ensaio e suas peculiaridades. São eles: Ensaio
de impacto, ensaio de dureza e o ensaio de tração. Todos estes ensaios foram
realizados por um técnico especializado e todos os resultados obtido e
observados de cada ensaio serão detalhados a seguir.
ENSAIO DE IMPACTO
O ensaio de impacto consiste em submeter um corpo de prova entalhado,
padronizado, a uma flexão provocada por impacto por um martelo pendular;
este tipo de ensaio permite determinar a energia utilizada na deformação e
ruptura do corpo de prova, que é a medida da diferença entre a altura inicial do
pêndulo h e a altura máxima atingida após a ruptura do corpo de prova h'.
Quanto menor for a energia absorvida, mais frágil será o comportamento do
material àquela solicitação dinâmica.
Figura 1 - Equipamento para o Ensaio de Impacto
O ensaio de impacto é largamente utilizado na avaliação do comportamento
frágil dos materiais, porém, a significação e a interpretação são limitadas; por
essa razão, o ensaio deve-se restringir à comparação de materiais ensaiados
nas mesmas condições.
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Os componentes das tensões triaxiais presentes no corpo de prova durante o
ensaio não podem ser medidos satisfatoriamente porque dependem de
diversos fatores; dessa maneira, não é possível relacionar a energia absorvida
pelo corpo de prova com o comportamento do metal a um choque qualquer, o
que somente aconteceria se a peça inteira fosse ensaiada nas condições de
trabalho.
Na visita ao laboratório o técnico na realização do ensaio de impacto charpy
utilizou um martelo de 15 kgf com 0,1 kpm de energia, sendo que este ensaio
foi realizado sem a peça para retirar a perda da resistência do ar. No ensaio foi
utilizado dois corpos de prova de aço 1020, onde não houve rompimento dos
dois corpos de prova. Nas Figuras 2 é possível observar os corpos de prova
utilizados.
Figura 2 - Corpos de Prova Utilizados
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ENSAIO DE DUREZA
A dureza é uma propriedade mecânica relacionada à resistência que um
material, quando pressionado por outro material ou por marcadores
padronizados, apresenta ao risco ou à formação de uma marca permanente.
Depende também diretamente das forças de ligação entre os átomos, íons ou
moléculas e do estado do material (processo de fabricação, tratamento térmico,
etc.)
Existem 2 tipos de ensaios:
Estáticos
Dinâmicos
A maioria dos ensaios de dureza estáticos consistem na impressão de uma
pequena marca feita na superfície da peça, pela aplicação de pressão, com
uma ponta de penetração. A medida da dureza do material é dada em função
das características da marca de impressão e da carga aplicada.
Os principais ensaios de dureza estáticos são:
Ensaio de dureza Brinnel
Ensaio de dureza Rockwell
Ensaio de dureza e microdureza Vickers e Knoop
Durante a visita foram realizados alguns testes de dureza afim de demonstrar
os procedimentos práticos para realiza-los, onde se pode observar os ensaios
de dureza Rockwell e Vickers, principalmente.
O primeiro foi um teste de dureza do tipo Vickers. Ele foi realizado em um
microdurômetro capaz de realizar ensaios Vickers e também Luppy. O material
utilizado como corpo de prova foi o aço 1070 e o ensaio foi realizado durante
15s. O equipamento mede os resultados automaticamente e o valor obtido foi
de 210 Vickers. Um monitor apresenta uma imagem ampliada superfície do
corpo de prova após o ensaio, onde pode-se visualizar as características que o
material era uma mistura de ferrita e perlita.
Outros dois experimentos foram realizados em um segundo equipamento
capaz de realizar ensaios Brinnel, Rockwell B ou Rockwell C, dependendo do
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identador utilizado. Inicialmente realizou-se o Rockwell B, onde definiu-se um
tempo de 15s e uma carga de 100 kgf e obteve-se um valor de 79HB. Realizou-
se um segundo ensaio, do tipo Rockwell C e com carga de 150 kgf, obtendo-se
um resultado de 54HC.
O corpo de prova utilizado nos dois últimos testes é mostrado na Figura 3.
Figura 3 - Corpo de Prova Utilizado para Ensaios Rockell B e C.
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ENSAIO DE TRAÇÃO
O ensaio de tração consiste em aplicar uma força uniaxial no material,
tendendo-o a alongá-lo até o momento de sua fratura. Os CPs (corpos de
prova) na maioria das vezes são circulares podendo também serem
retangulares. O corpo de prova (sempre padronizado por normas técnicas) é
fixado pelas suas extremidades nas garras de fixação da máquina de tração. O
corpo de prova é então submetido a um esforço, aplicando uma carga
gradativa e registrando cada valor de força correspondente a um diferente tipo
de alongamento do material (alongamento este medido por um extensomêtro
como mostra a Figura 4. 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 convencional ou tensão de
engenharia definido por:
σ = F / Ao
Onde, temos que:
F = Força aplicada
Ao = Área da seção transversal do corpo (antes da aplicação da carga)
Já a deformação sofrida pelo CP pode ser calculada em função do
alongamento sofrido durante o ensaio.
ε = (Lf- Lo) / Lo
Lf= Comprimento final
Lo=Comprimento inicial
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Figura 4 - Máquina de Tração
Durante o ensaio realizado no TRICORRMAT foi possível observar a
dificuldade em posicionar e fixar o arame nos braços da máquina para
realização do ensaio. A máquina utilizada no laboratório é semelhante ao
exposto na Figura 5. Foi utilizado neste ensaio de tração MTS um arame de
aço inox para demonstração. Na Figura 6 é possível observar a ação do ensaio
através da obtenção do gráfico Tensão x Deformação. Nele é possível observar
a fase elástica, o escoamento, a fase plástica e por fim o limite de ruptura
culminando na ruptura do arame de aço inox, observado na Figura 7.
Figura 5 - Máquina do Ensaio de Tração
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