Ensaio de dureza na engenharia

ENSAIOS DE DUREZA

Objetivos:

Pretender com este trabalho apresentar e conhecer ligas metálicas e suas composições químicas bem como efetuar a apresentação dos conceitos, características, propriedades e normas dos ensaios mecânicos não destrutivos de dureza.

Visto que nos tempos que hoje decorrem é importante conhecer as propriedades mecânicas dos materiais estruturais a utilizar num projeto, e na área da engenharia para desenvolvimento de novos materiais, o que o ensaio de dureza nos permite avaliar a resistência ao desgaste e como diz o nome os valores de dureza, ductilidade e entre outras propriedades mecânicas. Sendo conhecidos vários métodos deste tipo de ensaio iremos falar dos vários tipos, bem como apresentar um ensaio prático sendo ele o ensaio Vickers.

Índice

Introdução

Todos os materiais metálicos e não metálicos possuem propriedades mecânicas conferidas pelos compostos químicos constituintes das suas estruturas, tendo essas estruturam uma composição química distinta de material para material, possuindo dois ou mais elementos químicos que influenciará as suas propriedades como a dureza, ductilidade e tensão de escoamento.

Ao conhecermos a composição química e da estrutura dos materiais pretendidos temos ensaios não destrutivos, onde poderemos analisar e obter valores da qualidade do material que pretendemos utilizar no projeto pretendido, isto é, temos ensaios como o de tração, dureza, dobragem e flexão, entre outros, que nos permitem caracterizar o material para um determinado desempenho, sendo de importância conhecer a sua dureza.

A dureza é uma medida da resistência de um material metálico à deformação permanente (plástica) bem como a facilidade de penetração, resistência ao risco provocado por outro material e resistência ao corte, uma característica muito importante para o desempenho das nossas estruturas.

A dureza de um material metálico é medida forçando um endentador a penetrar ou riscar, na superfície da amostra. O endentador pode ter várias formas, tais como, esfera, pirâmide ou cone. Este é feito de um material mais duro do que o material a ser ensaiado. Por exemplo, endentadores de diamante, corundum, topázio, quartzo entre outros.

Na maioria dos ensaios de dureza normalizados, aplica-se lentamente uma determinada carga ao endentador, que o faz penetrar perpendicularmente à superfície do material que se pretende ensaiar.

Depois de efetuada a endentação, o endentador é retirado da superfície, calculando-se o número de dureza empírico ou ler o valor no mostrador.

Temos vários tipos de ensaios, caracterizados por serem dinâmicos ou estáticos, e distinguindo-se também no tipo de teste, sendo dureza de risco com uma escala de valores em mohs, dureza de ressalto com uma escala de valores dita dureza de shore, e dureza de penetração com uma escala de valores em mohs. Estes valores retirados e que quando comparados com o valor de dureza do material usado para a penetração ou risco, também em mohs, irá dar-nos a capacidade do material aguentar em mohs.

Dureza

É uma propriedade mecânica relacionada com a resistência que um material possui quando pressionando ou “riscando” a nossa amostra, com o endentador feito de minérios normalizado para o efeito, são os mais utilizados, diamante, corundum, topázio, entre outros como mostra a fig.2, apresenta ao risco, á deformação plástica, ao corte e os risco. A dureza depende diretamente das forças de ligação entre os átomos, íons ou moléculas e do estado do material, isto é o tipo de processo envolvido na obtenção do nosso material, tratamentos térmicos aplicados bem como a sua composição química (processo de fabricação, tratamento térmico, etc).

Ensaio de Dureza

O Ensaio de dureza consciste, por meio de um aparelho adequado a cada ensaio, em termos uma amostra do nosso material, provete, onde iremos pressionar , riscar ou penetrar essa nossa amostra por meio de uma força exercida pelo nosso aparelho, onde teremos um endentador na ponta que irá em encontro com o nosso provete, imprimindo uma marca permanente na nossa amostra, mas não a destruindo, pois a perfuração ou risco feito na superfície da peça não compromete a utilização do provete/ amostra.

A medida de dureza é dada em função da marca de impressão realizada pela carga aplicada, onde iremos retirar valores de medida dessa mesma marca e correlaciona-las com tabelas e valores normalizados e também com o valor da força/carga aplicada.

Os principais objetivos e aplicações dos ensaios de dureza são:

1. Conhecer a resistência ao desgaste do nosso material a analisar;
2. Conhecer o valor aproximado da resistência mecânica através de tabelas de correlação;
3. Controle da qualidade dos tratamentos térmicos realizados
4. Controle dos processos de produção dos materiais a testar e os seus processos de ligação;
5. Desenvolvimento de novas ligas.

Os ensaios de dureza caracterizam-se principalmente pela forma como o endentador interage com o nosso corpo de prova, provete, divididos em 2 tipos, sendo:

Ensaios Dinâmicos

1. Dureza de risco, escala em mohs, o primeiro método a ser utilizado
2. Dureza de Ressalto ou Choque, ensaio dureza Shore

Ensaios Estáticos ou de Penetração

Dureza de penetração, tendo esta última 4 tipos de ensaio:

1. Ensaio dureza Brinnel
2. Ensaio dureza Meyer
3. Ensaio dureza Vickers
4. Ensaio dureza Rockwell

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Fig.1 tabela ensaios estáticos

Ensaios Dinâmicos

Ensaio Dureza Risco

A dureza de risco ou dureza de mohs foi o primeiro método a ser normalizado como ensaio de dureza, baseado no processo de risco em padrões minerais desenvolvido pelo Sr. Mohs, em 1822, que consiste numa escala de 10 minerais organizados do menos duro para o mais duro, como mostra a fig.2, onde o diamante é o mais duro, pois risca todos os outros.

Este método e o menos utilizado para materiais metálicos, pois maioria dos metais apresenta uma dureza em mohs entre 4 e 8, e este método em pequenas diferenças de dureza não nos permite ser precisos ou nem conseguirmos definir o grau de dureza do metal a testar, pois teríamos de ter os endentadores em diamante o que torna o método bastante dispendioso.