UNIVERSIDADE FEDERAL DE SERGIPE - UFS

CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLÓGICAS

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECÂNICA

ANDERSON DAS VIRGENS XAVIER

MATHEUS PORTO TRINDADE

ENSAIO DE DUREZA

SÃO CRISTÓVÃOABRIL DE 2015

UNIVERSIDADE FEDERAL DE SERGIPE - UFS

CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLÓGICAS

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECÂNICA

ENSAIO DE DUREZA

Quarto relatório apresentado como parte da avaliação da disciplina de Ensaios Mecânicos do curso de Engenharia Mecânica da Universidade Federal de Sergipe (UFS), ministrada pelo Prof. André Luiz de Moraes Costa.

SÃO CRISTÓVÃOABRIL DE 2015

Sumário

1. INTRODUÇÃO......................................................................................................5

2. DESENVOLVIMENTO..........................................................................................6

2.1 OBJETIVO GERAL........................................................................................6

2.2 METODOLOGIA E PROCEDIMENTOS EXPERIMENTAIS..........................6

2.3 RESULTADOS...............................................................................................9

3. CONCLUSÃO.....................................................................................................13

REFERÊNCIAS.........................................................................................................14

Lista de Figuras

Figura 1 - Corpo de prova lixado e polido....................................................................6

Figura 2 - Durômetro utilizado no ensaio.....................................................................7

Figura 3 - Posicionamento do corpo de prova sob foco do microscópio.....................8

Figura 4 - Valor de dureza Vickers indicado no display do durômetro.........................8

Figura 5 - Pontos de impressão do ensaio..................................................................9

Figura 6 - Norma e tipo do material...........................................................................11

Figura 7 – Perfil do material e propriedades mecânicas............................................11

Figura 8 - Composição química.................................................................................12

1. INTRODUÇÃO

A dureza é considerada na ciência dos materiais, uma propriedade mecânica

característica de um material sólido, que expressa sua resistência a deformações

permanentes e está diretamente relacionada com a força de ligação dos átomos.

Essa propriedade é largamente utilizada na especificação de materiais, nos estudos

e pesquisas mecânicas e metalúrgicas e na comparação de diversos materiais.

Uma das principais propriedades dos materiais é a dureza, ela pode ser

definida como a resistência do material a ações mecânicas superficiais, resistência à

deformação plástica, ao risco e à penetração, sendo este último o mecanismo

utilizado no ensaio de dureza. A dureza de um material pode ser definida de várias

maneiras, no entanto a definição mais usual é a de resistência do material à

indentação ou penetração. A determinação da dureza tem a finalidade de saber se o

material atingiu uma determinada condição metalúrgica ou mecânica.

Os ensaios de dureza são bastante utilizados na indústria, especialmente na

indústria metalomecânica, eles são empregados no controle de qualidade de

materiais e peças acabadas. Esses ensaios são caracterizados pela sua rapidez e

praticidade, pois estes são de fácil realização e leitura de resultados, devido aos

avanços tecnológicos na produção de durômetros digitais, que apresentam

resultados instantaneamente a realização do ensaio.

As aplicações dos ensaios de dureza incluem a determinação aproximada das

características de ductilidade e resistência de materiais, controle de qualidade em

tratamentos térmicos e mecânicos, controle de qualidade em processos de

conformação e em etapas de fabricação.

Os métodos mais utilizados no ramo da metalurgia e mecânica para a

determinação de dureza são Brinell, Vickers e Rockwell. Neste trabalho foram

realizados ensaios de dureza Vickers em um corpo de prova de material

desconhecido, com o objetivo de determinar qual o material utilizado na sua

fabricação, através do dado de dureza obtido no ensaio.

O método de dureza Vickers (HV), é um ensaio em que um penetrador de

diamante em forma de pirâmide de base quadrada e ângulo entre faces de 136° é

comprimido contra a superfície da peça a ser ensaiada, com uma força pré-

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determinada. Após a remoção da força, medem-se as diagonais da impressão e o

número de dureza Vickers é calculado dividindo o valor da carga de ensaio P pela

área de impressão S.

2. DESENVOLVIMENTO

2.1OBJETIVO GERAL

Obtenção de conhecimento e domínio sobre a técnica de ensaio de dureza

realizado em um durômetro Vickers.

Determinação do perfil de dureza do corpo de prova;

Determinação do material do corpo de prova ensaiado.

2.2METODOLOGIA E PROCEDIMENTOS EXPERIMENTAIS

Foi realizado o ensaio de um corpo de prova de material inicialmente

identificado como alumínio, cuja composição química será determinada a partir dos

resultados obtidos no ensaio de dureza. O corpo de prova utilizado no ensaio foi

produzido a partir de um tarugo de alumínio, cujo diâmetro mede 29,5 mm.

Antes de ser submetido ao ensaio, o corpo de prova teve uma de suas

superfícies lixada e polida, para retirar os riscos e as ranhuras, que podem

influenciar diretamente nos resultados do ensaio, conforme exposto na Figura 1.

Figura 1 - Corpo de prova lixado e polido

Fonte: Arquivo pessoal6

O ensaio de dureza foi realizado em um durômetro Vickers (Fig. 2). A carga

selecionada para as medições foi de 5 Kg (49,05 N), com tempo de aplicação de 10

segundos, e o penetrador utilizado foi o piramidal Vickers, com ponta de diamante.

Figura 2 - Durômetro utilizado no ensaio

Fonte: Arquivo pessoal

O corpo de prova foi posicionado no suporte do durômetro (Fig. 3), e a

distância do suporte para o penetrador foi ajustada a partir do foco do microscópio

do equipamento.

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Figura 3 - Posicionamento do corpo de prova sob foco do microscópio

Fonte: Arquivo pessoal

Após posicionar o corpo de prova, foram feitas as impressões. O microscópio

do durômetro possui uma lente graduada e um sistema de medição eletrônico. A

impressão deixada pelo penetrador foi visualizada e medida por este sistema, e as

dimensões das diagonais do losango impresso foram armazenadas no software do

equipamento, que automaticamente calculou o valor de dureza do material.

Figura 4 - Valor de dureza Vickers indicado no display do durômetro

Fonte: Arquivo pessoal8

2.3RESULTADOS

Para o corpo de prova em estudo, foram realizados doze ensaios de dureza

Vickers, onde em cada ensaio realizamos as medidas das diferentes diagonais da

impressão deixada pela pirâmide de base quadrada, com seus respectivos valores

de dureza calculados automaticamente pelo software do durômetro.

Figura 5 - Pontos de impressão do ensaio

Fonte: Arquivo pessoal

Os dados obtidos para cada ponto de ensaio realizado estão representados

na Tabela 1 abaixo, com média e desvio padrão respectivamente calculados.

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Tabela 1 - Dados obtidos no ensaio de dureza Vickers

Ensaio Valor de Dureza (HV) D1 (µm) D2 (µm)

1 100,7 299,9 307,0

2 104,8 297,1 297,9

3 104,6 297,5 298,0

4 103,9 300,6 297,0

5 104,1 297,2 299,7

6 108,9 293,7 289,8

7 104,0 297,6 299,5

8 104,5 297,5 298,3

9 103,5 298,9 299,8

10 103,2 298,5 301,0

11 103,7 297,3 300,0

12 102,3 298,0 304,1

Valor Médio: 104,0 297,8 299,3

Desvio Padrão: 1,91 1,71 4,12

Fonte: Arquivo pessoal

Na Tabela 1, observamos que o desvio padrão dos dados estava um pouco

alto, o que deixa o resultado um pouco disperso, para diminuir o desvio padrão

eliminamos os pontos de ensaio 1 e 6, e assim foi possível obter um resultado mais

significativo para o ensaio , conforme exposto na Tabela 2.

Tabela 2 – Resultado final do ensaio de dureza

--- Valor de Dureza (HV) D1 (µm) D2 (µm)

Valor Médio: 103,9 298,0 299,5

Desvio Padrão: 0,74 1,08 2,01

Fonte: Arquivo pessoal

Para descobrir qual o material utilizado para a fabricação do corpo de prova

(tarugo), alvo do estudo, utilizamos o valor médio do perfil de dureza (Tab. 2), como

dado de entrada em alguns sites da internet.

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Através da pesquisa feita no website www.totalmateria.com, foi possível

determinar com certa precisão qual o material utilizado para a fabricação do corpo

de prova. Nesse mesmo site também obtivemos para o material algumas

características importantes como os valores da sua composição química,

propriedades físicas, propriedades mecânicas e também o perfil da barra.

O site mostra que o material utilizado para a fabricação do corpo de prova,

segundo a norma Sueca, é o alumínio forjado (Fig. 5).

Figura 6 - Norma e tipo do material

Fonte: www.totalmateria.com

O perfil e as propriedades mecânicas informadas pelo site a respeito do

material em análise estão expostas na figura 6.

Figura 7 – Perfil do material e propriedades mecânicas

Fonte: www.totalmateria.com

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Tabela 3 - Propriedades físicas

Densidade (Kg/dm³) Módulo de Elasticidade (GPa)

Coeficiente de Poisson (v)

2,6 – 2,9 69 - 79 0,33

Fonte: Arquivo pessoal e www.totalmateria.com

Obs.: os valores das propriedades físicas indicadas pelo site não são

fornecidos por norma, são apenas indicativos e não podem ser utilizados para fins

de concepção.

Figura 8 - Composição química

Fonte: www.totalmateria.com

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3. CONCLUSÃO

Conclui-se que os resultados obtidos no ensaio de dureza Vickers, realizados

em um corpo de prova de material desconhecido, foram bastante consistentes, uma

vez que o desvio padrão calculado foi baixo. O valor médio de dureza encontrado

(103,9 HV) foi utilizado como dado de entrada no site www.totalmateria.com, para

determinar o material utilizado na fabricação do corpo de prova. Para esse valor de

dureza médio, o site informou que o material utilizado é o SS 14 42 12 alumínio

forjado (norma Sueca).

O que se pode dizer a respeito dos dados informados pelo site é que eles são

bastante satisfatórios, pois o perfil do corpo de prova utilizado, barra redonda com

diâmetro de 29,5 mm, é equivalente ao perfil informado pelo site, barras redondas

com diâmetro maior que 10 mm e menor que 200 mm, além disso, a propriedade

mecânica de dureza obtida no experimento foi bastante próxima ao valor de dureza

informado pelo site para esse tipo de barra, 105 HV.

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REFERÊNCIAS

[1] SOUZA, S.A. Ensaios mecânicos de materiais metálicos. Fundamentos teóricos e práticos. 5ª ed. São Paulo: Editora Edgard Blücher, 1982.

[2] Norma, tipo de material, composição química, propriedades mecânicas e

propriedades físicas. Disponível em: http://search.totalmateria.com/MaterialDetails/

MaterialDetail?vkKey=3013212&keyNum=12&type=3&hs=0. Acesso em 02 jun.

2015.

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