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Índice
- INTRODUÇÃO Pág.
- ENSAIO DE DUREZA BRINELL Pág.
- VANTAGENS E LIMITAÇÕES DO ENSAIO DE BRINELL Pág.
- ENSAIO DE DUREZA ROCKWELL Pág.
- EM QUE CONSISTE O ENSAIO DE ROCKELL Pág.
- VANTAGENS E DESVANTAGEM Pág.
- EQUIPAMENTO PARA ENSAIO ROCKWELL Pág.
- ESCALAS DE DUREZAS ROCKWELL Pág.
- ENSAIO DE DUREZA VICKERS Pág.
- CÁLCULO DA DUREZA VICKERS Pág.
- CARGAS USADAS NO ENSAIO VICKERS Pág.
- COMPARANDO BRINELL E VICKERS Pág.
- VANTAGENS E LIMITAÇÕES DO ENSAIO DE VICKERS Pág.
- ANEXO Pág.
- REFERÊNCIAS Pág.
INTRODUÇÃO
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.
A dureza depende diretamente das forças de ligação entre os átomos, íons ou moléculas e do estado do material (processo de fabricação, tratamento térmico, etc.)
MEDIDA DA DUREZA
Maneira rápida, barata e não destrutiva de avaliar a resistência mecânica de um material.
O ENSAIO DE DUREZA
Existem dois 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.
PRINCIPAIS ENSAIOS DE DUREZA ESTÁTICOS
Ensaio de dureza Brinnel
Ensaio de dureza Rockwell
Ensaio de dureza e microdureza Vickers e Knoop
VANTAGENS E LIMITAÇÕES DO ENSAIO BRINELL
O ensaio Brinell é usado especialmente para avaliação de dureza de metais não ferrosos, ferro fundido, aço, produtos siderúrgicos em geral e de peças não temperadas.
É o único ensaio utilizado e aceito para ensaios em metais que não tenham estrutura interna uniforme. É feito em equipamento de fácil operação.Por outro lado, o uso deste ensaio é limitado pela esfera empregada.
Usando-se esferas de aço temperado só é possível medir dureza até 500 HB, pois durezas maiores danificariam a esfera. A recuperação elástica é uma fonte de erros, pois o diâmetro da impressão não é o mesmo quando a esfera está em contato com o metal e depois de aliviada a carga. Isto é mais sensível quanto mais duro for o metal.
O ensaio não deve ser realizado em superfícies cilíndricas com raio de curvatura menor que 5 vezes o diâmetro da esfera utilizada, porque haveria escoamento lateral do material e a dureza medida seria menor que a real.
Em alguns materiais podem ocorrer deformações no contorno da impressão, ocasionando erros de leitura. As figuras a seguir mostram uma superfície com impressão normal e duas impressões com deformação. A figura a representa a impressão normal; na figura b observa- se que houve aderência do material à esfera durante a aplicação da carga; e na figura c, as bordas estão abauladas, dificultando a leitura do diâmetro.
Em certas situações em que é necessário avaliar a dureza de um material ou produto, outros tipos de ensaio podem ser mais aconselháveis.
ENSAIO DE DUREZA ROCKWELL
Em 1922, Rockwell desenvolveu um método de ensaio de dureza que utilizava um sistema de pré-carga. Este método apresenta algumas vantagens em relação ao ensaio Brinell, pois permite avaliar a dureza de metais diversos, desde os mais moles até os mais duros. Entretanto, também tem limitações, o que indica que está longe de ser a solução técnica ideal.
O ensaio Rockwell, que leva o nome do seu criador, é hoje o processo mais utilizado no mundo inteiro, devido à rapidez e à facilidade de execução, isenção de erros humanos, facilidade em detectar pequenas diferenças de durezas e pequeno tamanho da impressão.
EM QUE CONSISTE O ENSAIO ROCKWELL
Neste método, a carga do ensaio é aplicada em etapas, ou seja, primeiro se aplica uma pré- carga, para garantir um contato firme entre o penetrador e o material ensaiado, e depois aplica-se a carga do ensaio propriamente dita.
A leitura do grau de dureza é feita diretamente num mostrador acoplado à máquina de ensaio, de acordo com uma escala predeterminada, adequada à faixa de dureza do material.
VANTAGENS E DESVANTAGEM
As Vantagens do teste Rockwell incluem a medida 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 da medida. Entre as desvantagens estão a multiplicidade de escalas não relacionadas e os possíveis efeitos da mesa usada para suporte do corpo de prova (experimente colocar uma folha de papel fino sob um bloco de teste e observe o efeito na medição da dureza). Os testes de Vickers e Brinell não são sensíveis a este efeito.
EQUIPAMENTO PARA ENSAIO DE DUREZA ROCKWELL
Pode-se realizar o ensaio de dureza Rockwell em dois tipos de máquinas, ambas com a mesma técnica de operação, que diferem apenas pela precisão de seus componentes.
A máquina padrão mede a dureza Rockwell normal e é indicada para avaliação de dureza em geral. A máquina mais precisa mede a dureza Rockwell superficial, e é indicada para avaliação de dureza em folhas finas ou lâminas, ou camadas superficiais de materiais.
Na máquina Rockwell normal, cada divisão da escala equivale a 0,02 mm; na máquina Rockwell superficial, cada divisão equivale a 0,01 mm.
ENSAIO DE DUREZA VICKERS
Este método leva em conta a relação ideal entre o diâmetro da esfera do penetrador Brinell e o diâmetro da calota esférica obtida, e vai além porque utiliza outro tipo de penetrador, que possibilita medir qualquer valor de dureza, incluindo desde os materiais mais duros até os mais moles. Isso não quer dizer que o ensaio Vickers resolva todos os problemas de avaliação de dureza dos materiais.
CÁLCULO DA DUREZA DE VICKERS
O ensaio desenvolvido por Smith e Sandland ficou conhecido como ensaio de dureza Vickers porque a empresa que fabricava as máquinas mais difundidas para operar com este método chamava-se Vickers-Armstrong. A dureza Vickers se baseia na resistência que o material oferece à penetração de uma pirâmide de diamante de base quadrada e ângulo entre faces de 136º, sob uma determinada carga. O valor de dureza Vickers (HV) é o quociente da carga aplicada (F) pela área de impressão (A) deixada no corpo ensaiado. Essa relação, expressa em linguagem matemática é a seguinte:
A máquina que faz o ensaio Vickers não fornece o valor da área de impressão da pirâmide, mas permite obter, por meio de um microscópio acoplado, as medidas das diagonais (d1 e d2) formadas pelos vértices opostos da base da pirâmide.
Conhecendo as medidas das diagonais, é possível calcular a área da pirâmide de base quadrada (A), utilizando a fórmula:
Voltando à fórmula para cálculo da HV, e substituindo A pela fórmula acima, temos:
Na fórmula anterior, a força deve ser expressa em quilograma-força (kgf) e o d” corresponde à diagonal média, ou seja:
E deve ser expresso em milímetro (mm). Se a máquina der o resultado em mícron (m), esse valor deve ser convertido em milímetro.
CARGAS USADAS NO ENSAIO VICKERS
Neste método, ao contrário do que ocorre no Brinell, as cargas podem ser de qualquer valor, pois as impressões são sempre proporcionais à carga, para um mesmo material. Deste modo, o valor de dureza será o mesmo, independentemente 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. Para cargas muito altas (acima de 120 kgf),em vez do penetrador de pirâmide de diamante pode-se também usar esferas de aço temperado de 1 ou 2 mm de diâmetro na mesma máquina. Neste caso, o ensaio feito na máquina Vickers é o ensaio de dureza Brinell. Para aplicações específicas, voltadas principalmente para superfícies tratadas (carbonetação, têmpera) ou para a determinação de dureza de microconstituintes individuais de uma microestrutura, utiliza-se o ensaio de microdureza Vickers.
A microdureza Vickers envolve o mesmo procedimento prático que o ensaio Vickers, só que utiliza cargas menores que 1 kgf. A carga pode ter valores tão pequenos como 10 gf.
COMPARANDO BRINELL E VICKERS
O ensaio Vickers produz valores de impressão semelhantes aos da dureza Brinell. Isso ocorre porque o ângulo de 136º da ponta de diamante 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. É isso o que mostra o desenho ao lado. O uso de cargas diferentes é necessário para se obter uma impressão regular, sem deformação e de tamanho compatível com o visor da máquina.
VANTAGENS E LIMITAÇÕES DO ENSAIO VICKERS
O ensaio Vickers fornece uma escala contínua de dureza, medindo todas as gamas de valores de dureza numa única escala. As impressões são extremamente pequenas e, na maioria dos casos, não inutilizam as peças, mesmo as acabadas. O penetrador, por ser de diamante, é praticamente indeformável. Este ensaio aplica-se a materiais de qualquer espessura, e pode também ser usado para medir durezas superficiais. Por outro lado, devem-se tomar cuidados especiais para evitar erros de medida ou de aplicação de carga, que alteram muito os valores reais de dureza. A preparação do corpo de prova para microdureza deve ser feita, obrigatoriamente, por metalografia, utilizando-se, de preferência, o polimento eletrolítico, para evitar o encruamento superficial. Quando se usam cargas menores do que 300 gf, pode haver recuperação elástica, dificultando a medida das diagonais. A máquina de dureza Vickers requer aferição constante, pois qualquer erro na velocidade de aplicação da carga traz grandes diferenças nos valores de dureza.
REFERÊNCIAS
Site;
http://www.masson-marine.com/pt/masson-marine/processos-industriais/controle-de- qualidade_01_03_02.html
http://pt.wikipedia.org/wiki/Dureza
http://pt.wikipedia.org/wiki/Dureza_Brinell
http://pt.wikipedia.org/wiki/Dureza_Rockwell
http://pt.wikipedia.org/wiki/Dureza_Vickers
http://www.cimm.com.br/portal/material_didatico/6554-ensaio-de-dureza
Livro; Telecurso 2000 Mecânica Ensaios de Materiais, Editora Globo
Capítulos 11, 12,
