Apostila Completa Da Disciplina

2

ndice

Introduo aos ensaios de materiais 5

Ensaio de Trao 7

1. INTRODUO 7

2. FUNDAMENTAO TERICA 8

2.1. FASES DA EVOLUO DO DIAGRAMA TENSO X DEFORMAO 8

2.1.1. MATERIAIS DCTEIS 9

2.1.2. MATERIAIS FRGEIS 9

2.2. REGIES DO DIAGRAMA TENSO X DEFORMAO 10

2.2.1 LIMITE DE PROPORCIONALIDADE 10

2.2.2 MDULO DE ELASTICIDADE 10

2.2.3 LIMITE DE ELASTICIDADE 11

2.2.4 LIMITE DE ESCOAMENTO 11

2.2.5 MDULO DE RESILINCIA 12

2.2.6. LIMITE DE RUPTURA 12

2.2.7. LIMITE DE RESISTNCIA A TRAO (LRT) 13

2.2.8. DUCTILIDADE 13

2.2.9. TENACIDADE 14

2.3 TENSO VERDADEIRA VERSUS TENSO DE ENGENHARIA 15

3. OBJETIVOS 17

4. MATERIAIS UTILIZADOS 18

5. PROCEDIMENTOS EXPERIMENTAIS 21

5.1 PADRONIZAO DOS CORPOS DE PROVA 22

6. REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS 23

Ensaio de Impacto 24

1. INTRODUO 24

1.1. CORPOS DE PROVA 26

3


3. OBJETIVOS 31


5. PROCEDIMENTOS 33

5.1 ENSAIO CHARPY/IZOD 33

6. RESULTADOS OBTIDOS 34

7. REFERNCIAS BIBLIOGRAFICAS 36

Ensaio de Dureza 37

1. INTRODUO 37


2.1 TIPOS DE DUREZAS 38

2.1.1 DUREZA AO RISCO 38

2.1.2 DUREZA POR REBOTE 38

2.1.3 DUREZA POR PENETRAO 38

2.1.3.1 DUREZA BRINELL 38

2.1.3.2 DUREZA VICKERS 39

2.1.3.3 DUREZA ROCKWELL 40

3. OBJETIVOS 44




Ensaio de Dobramento 49

1. INTRODUO 49


2.1 PROPRIEDADES MECNICAS DA FLEXO/DOBRAMENTO 51

3. OBJETIVOS 54


4



Ensaios No Destrutivos (E.N.D.) 61

1. INTRODUO 61

2. - TIPOS DE ENSAIOS NO DESTRUTIVOS 62

2.1 - INSPEO VISUAL 62

2.2 - LQUIDO PENETRANTE 62

2.2.1 - INTRODUO 62

2.2.2 - FINALIDADE DO ENSAIO 62

2.2.3 - PRINCPIOS BSICOS 63

2.2.4 - TIPOS DE LQUIDOS QUANTO A VISIBILIDADE: 63

2.2.5 - QUANTO AO TIPO DE REMOO DO EXCESSO, PODEM SER: 64

2.2.6 - VANTAGENS E LIMITAES DO E.N.D. 64

2.3 - PARTCULAS MAGNTICAS 65

2.3.1 - DESCRIO E APLICABILIDADE DO MTODO 65

2.4 - ULTRA-SOM 67

2.5 - RADIOLOGIA 68

2.5.1 - DESCRIO GENRICA DO MTODO E APLICAES 68

2.5.2 - FILMES RADIOGRFICOS 70

2.5.3 - APARNCIA DAS DESCONTINUIDADES (INTERPRETAO DOS RESULTADOS) 71

2.6 - CORRENTES PARASITAS 75

2.7 - ESTANQUEIDADE 75

2.8 TERMOGRAFIA 76

2.8.1 - APLICAES DE TERMOGRAFIA 77

2.9 - EMISSO ACSTICA 77

3. - ESCOLHA DE ENSAIOS NO DESTRUTIVOS NA INSPEO DE MANUTENO 79

4. BILBIOGRAFIA 82

5

Introduo aos ensaios de materiais

Nos sculos passados, como a construo dos objetos era essencialmente artesanal,

no havia um controle de qualidade regular dos produtos fabricados. Desta forma (devido

falta de tecnologia, de conhecimentos macro/microscpicos de estruturas mecnicas e

comportamento dos materiais), um desgaste prematuro que conduzisse rpida quebra da

ferramenta era o mtodo racional que qualquer um aceitava para determinar a qualidade das

peas, ou seja, a anlise da qualidade era baseada no comportamento do objeto depois de

pronto.

Porm, o acesso a novas matrias-primas e o desenvolvimento dos processos de

fabricao obrigaram criao de mtodos padronizados de produo em todo o mundo. Ao

mesmo tempo, desenvolveram-se processos e mtodos de controle de qualidade dos

produtos.

Nesse contexto, fcil perceber a importncia dos ensaios de materiais, sendo que

qualquer projeto em engenharia, requer, para sua viabilizao, um vasto conhecimento das

caractersticas, propriedades e componentes dos materiais disponveis.

Atualmente, entende-se que o controle de qualidade precisa comear pela matria-

prima e deve ocorrer durante todo o processo de produo, incluindo a inspeo e os ensaios

finais nos produtos acabados. Os critrios de especificao ou escolha de materiais impem,

para a realizao dos ensaios, mtodos normalizados que objetivam levantar as propriedades

mecnicas e seu comportamento sob determinadas condies de esforos. Esta normalizao

fundamental para que se estabelea uma linguagem comum entre fornecedores e usurios

dos materiais, j que prtica comum a realizao de ensaios de recebimento dos materiais

encomendados a partir de uma amostragem estatstica representativa do volume recebido.

Se baseando por meio de normas tcnicas de testes, clculos, grficos e consultas a

tabelas, estes procedimentos padronizados visam obteno de informaes rotineiras do

produto e desenvolver novas informaes sobre os materiais, processos e tratamentos.

O princpio bsico dos ensaios de materiais se fomenta na determinao de

propriedades mecnicas que se referem ao comportamento da amostra quando ao de

esforos e que so expressas em funo de tenses e/ou deformao. Tenses representam a

resposta interna aos esforos externos que atuam sobre uma determinada rea em um corpo.

Entre as principais propriedades dos materiais obtidas por ensaio, podem-se citar:

Resistncia: Representada por tenses, definidas em condies particulares;

6

Elasticidade: Propriedade do material segundo a qual a deformao que ocorre em funo da

aplicao de tenso desaparece quando a tenso retirada;

Plasticidade: Capacidade de o material sofrer deformao permanente sem se romper;

Resilincia: Capacidade de absoro de deformao no regime elstico;

Tenacidade: Reflete a energia total necessria para provocar a fratura do material.

Todos os ensaios mecnicos possuem uma classificao e critrios para sua realizao

sendo que a classificao adotada agrupada em dois blocos. So eles:

1. Quanto integridade geomtrica e dimensional da pea ou componente:

Destrutivos: provocam a inutilizao parcial ou total da pea; ex.: trao, dureza,

fadiga, fluncia, dobramento, toro.

No destrutivos: no comprometem a integridade da pea; ex.: raios X, raios , ultra-

som, partculas magnticas.

2. Quanto velocidade de aplicao da carga:

Estticos: carga aplicada de maneira suficientemente lenta, induzindo a uma sucesso

de estados de equilbrio (processo quase esttico); ex.: trao, compresso, flexo, dureza e

toro.

Dinmicos: carga aplicada rapidamente ou ciclicamente; ex.: fadiga e impacto.

Carga constante: carga aplicada durante um longo perodo; ex.: fluncia.

H tambm ensaios que no avaliam propriedades mecnicas e fornecem apenas

indicaes do comportamento do material quando submetido a um processo de fabricao;

ex.: estampabilidade, dobramento etc.

Os mtodos de utilizao do ensaio tambm so os mais variados possveis sendo que

devem ser realizados em funo da geometria da pea, do processo de fabricao e de acordo

com as normas tcnicas vigentes. Eles podem ser:

Ensaios na prpria pea;

Ensaios em modelos;

Ensaios em amostras;

Ensaios em corpos de prova retirados de parte da estrutura.

7

Ensaio de Trao

1. INTRODUO

Entre os diversos tipos de ensaio disponveis para a avaliao das propriedades

mecnicas dos materiais, o mais amplamente utilizado o ensaio de trao, por ser um tipo de

ensaio relativamente simples e de realizao rpida alm de fornecer informaes importantes

e primordiais para o projeto e a fabricao de peas e componentes, entre outros.

O ensaio de trao consiste na aplicao de uma carga de trao uniaxial,

gradativamente crescente, ao longo do maior eixo de um corpo de prova especfico,

geralmente at sua ruptura.

O corpo de prova preso pelas suas extremidades nas garras de fixao do dispositivo

de testes. A mquina de ensaios de trao projetada para alongar o corpo a uma taxa

constante, ao mesmo tempo em que mede contnua e simultaneamente a carga instantnea

que est sendo aplicada (com uma clula de carga) e os alongamentos resultantes (usando um

extensmetro). O resultado do ensaio registrado (geralmente em um computador) na forma

de carga ou fora em funo do alongamento.

8

2. FUNDAMENTAO TERICA

Durante o ensaio, sero coletados a cada instante de tempo, valores de tenso de

engenharia, que definida pela seguinte equao:

Ou seja, a razo entre a fora aplicada e a rea da seo submetida a tal fora. Desta

forma, padronizam-se as formas de avaliar as tenses que so dispostas ao corpo em relao a

sua forma geomtrica.

Da mesma forma, define-se a deformao de engenharia da seguinte forma:

Temos ento a razo entre a variao de comprimento e o comprimento inicial do

corpo.

Aps a curva do diagrama tenso-deformao plotada, podemos partir para as

equaes que definem algumas caractersticas ou propriedades dos materiais.

Na parte inicial, encontramos o seguinte comportamento, conforme a ilustrao

abaixo:

FIGURA 2.1. Parte inicial do diagrama tenso-deformao.

Sendo assim, definimos algumas grandezas.

2.1. FASES DA EVOLUO DO DIAGRAMA TENSO X DEFORMAO

9

2.1.1. MATERIAIS DCTEIS

FIGURA 2.2 Comportamento elstico de materiais dcteis.

1. Aumento lento do comprimento (pequena deformao), diretamente proporcional a

uma grande carga aplicada (trecho reto da origem at a tenso de escoamento - se),

com grande coeficiente angular (reta "quase" na vertical).

2. Longa deformao com pouco aumento da carga aplicada, ou seja, pequena variao

da tenso (escoamento).

3. Aumento da deformao proporcional ao aumento da carga aplicada, ou seja, da

tenso. Este aumento ocorre at que a carga aplicada atinja um valor mximo, ou,

uma tenso ltima - su (recuperao).

4. Diminuio do dimetro do corpo (estrico). Uma diminuio da carga aplicada

suficiente para manter a deformao at a ruptura. (sR: tenso de ruptura; eR:

deformao de ruptura).

2.1.2. MATERIAIS FRGEIS

5. Aumento da deformao proporcional ao aumento da carga aplicada at que se atinja

a deformao de ruptura (eR) que corresponde tenso de ruptura (sR) que igual

tenso ltima (su).

10

FIGURA 2.3 Comportamento plstico de materiais frgeis

2.2. REGIES DO DIAGRAMA TENSO X DEFORMAO

2.2.1 LIMITE DE PROPORCIONALIDADE

Definido pela mxima tenso acima da qual o material no mais obedece a lei de

Hooke, isto , perde a linearidade entre a relao tenso-deformao.

2.2.2 MDULO DE ELASTICIDADE

Tambm chamado de mdulo de Young, representa a resistncia do material a

deformao elstica. Quanto maior for este mdulo, menor ser a deformao elstica

resultante da aplicao de uma dada tenso.

Essa relao conhecida como lei de Hooke, e segue a seguinte equao, onde E a

constante de proporcionalidade.

Podemos notar na imagem que se segue, como definido esse comportamento.

11

FIGURA 2.4 Diagrama representando a Lei de Hooke.

2.2.3 LIMITE DE ELASTICIDADE

Definido pela mxima tenso que o material pode suportar sem apresentar

deformao permanente aps a retirada da carga.

Terminada a fase elstica, tem incio a fase plstica, na qual ocorre uma deformao

permanente no material, mesmo que se retire a fora de trao.

No incio da fase plstica ocorre um fenmeno chamado escoamento. O escoamento

caracteriza-se por uma deformao permanente do material sem que haja aumento de carga,

mas com o aumento da velocidade de deformao. Durante o escoamento a carga oscila entre

valores muito prximos uns dos outros.

2.2.4 LIMITE DE ESCOAMENTO

definida pela mxima tenso atingida na regio de escoamento, ou seja, que comea

a se distanciar da regio elstica, e entrar na regio plstica de deformao.

Para os casos onde esse fenmeno de difcil percepo, convenciona-se adotar uma

deformao padro que corresponda a esse limite, de acordo com o material testado. Para

tanto, depois de obtida a curva tenso-deformao, constri-se uma linha paralela a regio

elstica da curva, partindo de uma marcao de 0,2% para metais e ligas em geral, ou 0,1%

para ligas muito duras, ou ainda 0,5% para ligas como as de cobre.

12

FIGURA 2.5 Esquema para definio do limite de escoamento.

2.2.5 MDULO DE RESILINCIA

Representa a energia por unidade de volume necessria para tencionar o material

desde um ponto com ausncia de tenso ate o limite de escoamento. Experimentalmente

pode ser determinado calculando a rea sob o grfico de tenso por deformao ate o ponto

que representa o limite de escoamento. Podemos observar isso na FIGURA 2.5, mostrada

anteriormente. Sendo assim, temos a seguinte equao, que representa o clculo da integral

da rea representada:

p

o

r dEU

O clculo do mdulo de resilincia tambm pode se encontrado de maneira mais

direta e representado pela equao abaixo:

EEU pr 22

2.2.6. LIMITE DE RUPTURA

Em decorrncia da aplicao contnua da trao, o material do corpo de prova rompe-

se num ponto chamado limite de ruptura, representado pelo ponto R mostrado na FIGURA

2.6.

13

Nota-se que a tenso no limite de ruptura menor que no limite de resistncia devido

diminuio da rea que ocorre no corpo de prova depois que este atinge a carga mxima.

Podemos notar esse comportamento na FIGURA 2.6, que mostrada a seguir.

FIGURA 2.6 Empescoamento do corpo de prova e seu ponto de ruptura.

2.2.7. LIMITE DE RESISTNCIA A TRAO (LRT)

Aps o escoamento, ocorre o encruamento, que um endurecimento causado pela

quebra dos gros que compem o material quando deformado a frio. O material resiste cada

vez mais atrao externa, exigindo uma tenso cada vez maior para deformar.

Nessa fase, a tenso recomea a subir, at atingir um valor mximo num ponto chamado

de limite de resistncia trao, que representado pelo ponto B na FIGURA 2.9.

2.2.8. DUCTILIDADE

Consiste na medida do grau de deformao plstica que foi suportado at a fratura.

Um material que apresenta uma deformao plstica muito pequena ou mesmo nenhuma

deformao plstica at a fratura chamado de frgil.

Logo, podemos analisar esse comportamento atravs da FIGURA 2.7, que segue:

14

FIGURA 2.7 Comparao entre diagramas de um material dctil e um frgil.

A ductilidade pode ser expressa quantitativamente tanto como o alongamento percentual

ou como uma reduo percentual na rea (tambm conhecida como coeficiente de estrico).

O alongamento percentual %AL a porcentagem de deformao plstica na fratura, e

definido pela seguinte equao, onde temos a razo entre a variao do comprimento do

corpo de prova e o seu comprimento inicial.

o

of

l

llAl

%

2.2.9. TENACIDADE

A tenacidade um termo mecnico usado em vrios contextos; de uma maneira livre,

ela uma medida da habilidade de um material em absorver energia at a sua fratura.

Sendo assim, representada pela rea sob o grfico de tenso por deformao at a o

ponto onde ocorre a fratura. Portanto, calculando a integral da curva que define o diagrama

at o eixo das abscissas, desde o ponto inicial onde a tenso zero, at o ponto onde ocorreu

a fratura, teremos o valor procurado que define a tenacidade do material ensaiado, que ter

unidade de energia por unidade de volume, e que representa a energia gasta para provocar a

ruptura do corpo sob tenso.

15

FIGURA 2.8 Esquema da rea abaixo da curva para determinao do Mdulo de Resilincia.

Sendo assim, o clculo da rea representada (nmero 5 na FIGURA 2.8) segue como a

seguinte equao, onde o limite superior da integral, e representa a tenso de fratura do

material, ou seja, o limite de ruptura do corpo de prova (ponto 4 na FIGURA 2.8).

4

0

dUr

2.3 TENSO VERDADEIRA VERSUS TENSO DE ENGENHARIA

Depois do limite de escoamento h uma significativa reduo da rea da seo

transversal, conforme demonstrado na FIGURA 2.6, e a tenso real segue algo como a curva

tracejada da FIGURA 2.9 que mostrada a seguir, mas convencionalmente usa-se a tenso

aparente (ou mais formalmente chamada de tenso de engenharia), em relao rea inicial.

FIGURA 2.9 Diagrama com a tenso real demonstrada.

16

A partir do comportamento visto nas duas imagens anteriores, a diminuio na

tenso necessria para continuar a deformao aps o ponto mximo parece indicar que o

material est se tornando mais fraco, enquanto que na realidade, ele est aumentando sua

resistncia. Contudo a rea da seo reta est diminuindo rapidamente na regio do pescoo,

onde a deformao est ocorrendo. Isso resulta numa reduo da capacidade do corpo de

prova suportar uma carga.

A tenso de engenharia se baseia na rea de seo reta original antes de

qualquer deformao, e no leva em considerao essa diminuio de rea na regio do

pescoo.

Algumas vezes faz mais sentido utilizar um esquema baseado na tenso

verdadeira, que definida como sendo a carga F dividida pela rea da seo reta instantnea

Ai sobre a qual a deformao est ocorrendo, ou seja, o pescoo aps o limite de resistncia a

trao (que ser definido no tpico seguinte). Sendo assim, temos a equao para a tenso

verdadeira:

i

vA

F

17

3. OBJETIVOS

Ensaios de trao normalmente tm como objetivos avaliar diversas propriedades

mecnicas dos materiais, normalmente auxiliando na escolha do elemento certo para

determinados projetos. Podem ainda confirmar as propriedades esperadas para um

determinado material j conhecido, ou ento, de forma anloga, determinar a partir das

propriedades encontradas no ensaio, de qual material composto o corpo avaliado.

Quando o ensaio de trao realizado no laboratrio, com equipamento adequado

permite registrar informaes importantes para o clculo de resistncia dos materiais a

esforos de trao e, conseqentemente, para projetos e clculos de estruturas. Algumas

informaes so registradas durante a realizao do ensaio e outras so obtidas pela anlise

das caractersticas do corpo de prova aps o ensaio. Os dados relativos s foras aplicadas e

deformaes sofridas pelo corpo de prova at a ruptura permitem traar o grfico conhecido

como diagrama tenso-deformao. Desta forma, o grfico pode ser interpretado e com base

em seus resultados diversas propriedades mecnicas do material em questo podem ser

conhecidas e estudadas.

18

4. MATERIAIS UTILIZADOS

No ensaio de trao, teremos alguns materiais necessrios para a realizao do mesmo.

So eles:

Mquina de Ensaio de Trao;

Extensmetros;

Software para coleta de dados;

Corpo de prova;

Instrumentos de medida (paqumetro);

FIGURA 4.1 Exemplo de uma mquina de ensaios de trao e sua respectiva garra de

fixao

19

FIGURA 4.2 Esquema da mensurao de um corpo de prova padro. Neste caso, cilndrico.

FIGURA 4.3 Posicionamento de corpos de prova em forma de chapa e cilndricos

Como visto, o ensaio de trao pode ser feito tanto para corpos de prova cilndricos

quanto para chapas de perfil reto. Em ambos os ensaios, utilizam-se praticamente os mesmos

materiais. A diferena consiste em usar garras de fixao prprias para chapas e cilindros. Cada

tipo de garra apropriado para uma dada dimenso do corpo de prova. Sendo assim, corpos

mais robustos utilizam garras compatveis para suas dimenses.

O software que gera os diagramas disponibiliza a escolha certa de ensaio (em chapas

ou corpos cilndricos) sendo necessria fazer a especificao no mesmo do tipo de ensaio a ser

realizado.

20

A figura abaixo demonstra dois tipos distintos de garras de fixao.

FIGURA 4.4 Tipos de Garras de Fixao

21

5. PROCEDIMENTOS EXPERIMENTAIS

Com a amostra a ser ensaiada definida, faz-se uma medio de suas dimenses, que

serviro de base para posterior comparao depois do ensaio.

Tendo os dados do corpo de prova em mos, parte-se para o posicionamento do

mesmo na mquina, tomando especial ateno para a forma com que ser preso.

importante que o seu eixo fique alinhado paralelamente ao sentido do esforo aplicado pela

mquina, garantindo assim, apenas tenso axial. Depois de colocado, fazemos uma nova

leitura de uma dimenso, desta vez, do comprimento real que ser submetido ao ensaio,

desprezando as partes que ficam alm das garras e que no so submetidas a trao.

Com o corpo de prova posicionado e as dimenses necessrias aferidas, partimos para

a programao da mquina. Define-se ento a velocidade de deslocamento a ser seguida, uma

pr-carga que ser aplicada a fim de anular erros de leitura, o tipo de corpo de prova a ser

ensaiado e um critrio de parada, que pode ser o rompimento do corpo de prova, uma carga

limite de trao, ou ainda alguma regra sobre alguma propriedade mecnica que pode ser

calculada e interpretada pela mquina instantaneamente durante o ensaio.

A ilustrao a seguir representa um esquema de como feita a montagem numa

mquina de ensaios de trao padro.

FIGURA 5.1 Esquema de uma mquina de ensaio de trao.

22

Nota-se que a clula de carga ser deslocada na velocidade que for definida para o

ensaio, ao mesmo tempo em que o corpo ir ser deformado at o critrio de parada ser

atingido.

Antes de iniciar o ensaio, prepara-se tambm o software que est ligado mquina,

definindo as formas como os dados sero mostrados, bem como sua escala e unidades.

Enfim, d-se incio ao ensaio atravs do acionamento da mquina. O corpo receber as

tenses, e em tempo real sero capturados os dados que sero transferidos diretamente para

o software de leitura.

Ao trmino do ensaio resultado por um dos critrios de parada, ou por interveno do

operador, retira-se o corpo de prova, e analisam-se suas novas dimenses.

Com os dados coletados, podem-se obter diversas caractersticas do material, como as

descritas anteriormente, de acordo com o pretendido para cada ensaio.

5.1 PADRONIZAO DOS CORPOS DE PROVA

A fim de obter resultados com maior confiabilidade, ou seja, sofrer menos influencias

como as causadas por ensaios executados sob condies variadas, os corpos de provas

costumam ser padronizados. Embora sejam usados algumas vezes corpos com formatos

retangulares, as principais associaes que normalizam os ensaios de trao definem o corpo

de prova padro como sendo cilndrico, com uma parte central de dimetro reduzido,

conforme demonstrado na imagem a seguir.

FIGURA 5.2 Corpo de prova padro

23

6. REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS

CALLISTER, William D. Jr. Cincia e Engenharia de Materiais: uma Introduo.

7.Edio. Rio de Janeiro: LTC Livros Tcnicos e Cientficos Editora S.A 2002 Captulo

6

GARCIA, Amauri. Ensaios dos Materiais. 1 Edio. LTC Livros Tcnicos e Cientficos

Editora S.A 2000. Volume nico, Captulo 2

ENSAIO DE TRAO Disponvel em:

Acesso em 31 de abril de 2009.

24

Ensaio de Impacto

11.. IINNTTRROODDUUOO

As fraturas produzidas por impacto podem ser frgeis ou dcteis. As fraturas frgeis

caracterizam-se pelo aspecto cristalino e as fraturas dcteis apresentam aparncia fibrosa.

Os materiais frgeis rompem-se sem nenhuma deformao plstica, de forma brusca.

Por isso, esses materiais no podem ser utilizados em aplicaes nas quais sejam comuns

esforos bruscos, como em eixos de mquinas, bielas etc. Os principais responsveis pela

maioria das falhas do tipo frgil que ocorrem em servio so descontinuidades, que

introduzem um estado triaxial de tenses, tal como o que existe na raiz de um entalhe e baixas

temperaturas.

Para estas aplicaes so desejveis materiais que tenham capacidade de absorver

energia e dissip-la, para que a ruptura no acontea, ou seja, materiais que apresentem

tenacidade. Esta propriedade est relacionada com a fase plstica dos materiais e por isso se

utilizam as ligas metlicas dcteis neste tipo de aplicao. Porm, mesmo utilizando ligas

dcteis, com resistncia suficiente para suportar uma determinada aplicao, verificou-se na

prtica que um material dctil pode romper-se de forma frgil.

Um material dctil pode romper-se sem deformao plstica aprecivel, ou seja, de

maneira frgil, quando as condies abaixo estiverem presentes:

velocidade de aplicao da carga suficientemente alta;

trinca ou entalhe no material;

temperatura de uso do material suficientemente baixa.

25

FIGURA 1.1 Cobre comercialmente duro. Fratura e mecanismos de fratura dctil.

Alguns materiais so mais afetados pela velocidade alta do choque, apresentando uma

sensibilidade que chamada sensibilidade velocidade. Uma trinca promove concentrao de

tenses muito elevadas, o que faz com que a maior parte da energia produzida pela ao do

golpe seja concentrada numa regio localizada da pea, com a conseqente formao da

fratura frgil. A existncia de uma trinca, por menor que seja, muda substancialmente o

comportamento do material dctil.

Esta caracterstica do material dctil, de comportar-se como frgil devido trinca,

freqentemente chamada de sensibilidade ao entalhe.

FIGURA 1.2 Lato. Fratura e mecanismos de fratura frgil

A temperatura tem um efeito muito acentuado na resistncia dos metais ao choque,

ao contrrio do que ocorre na resistncia esttica. A energia absorvida por um corpo de prova

varia sensivelmente com a temperatura do ensaio. Com isso, um fenmeno chamado

Transio Dctil-frgil pode ocorrer, sendo que ele relacionado com a temperatura pela

energia de impacto medida no ensaio.

A figura abaixo representa um diagrama composto por doze ensaios de impacto do

tipo Izod realizados com o material Nylon-6 exposto diferentes temperaturas. Nela, pode se

visualizar de forma bem clara a presena da Transio Dctil-Frgil. Percebe-se que em

temperaturas mais elevadas, a energia de impacto relativamente alta e compatvel com o

modo dctil da fratura. medida que a temperatura diminui, a energia de impacto cai

subitamente ao longo de um intervalo de temperaturas relativamente pequeno, abaixo do

qual a energia de impacto apresenta um valor baixo e essencialmente constante; nesse

intervalo, o modo de fratura frgil.

26

FIGURA 1.3 Diagrama de doze ensaios de impacto do tipo Izod realizados para um

mesmo material

Nem todos os metais apresentam transio dctil-frgil. Os metais que apresentam

estrutura cbica de face centrada (CFC), que incluem ligas de alumnio e ligas de cobre,

permanecem dcteis mesmo a temperaturas extremamente baixas.

A tenacidade de um material, avaliada a partir do ensaio de trao, pode dar uma idia

da sua resistncia ao impacto, mas a relao no necessariamente conclusiva. Esse fato

tornou-se relevante durante a segunda guerra mundial, quando navios passaram a usar chapas

soldadas no lugar da tradicional construo rebitada. Sob impacto, trincas iniciadas em regies

de solda podiam propagar-se pelas chapas, que no apresentavam perda de tenacidade ou

ductilidade em ensaios de trao. Foram desenvolvidos ento ensaios especficos para

impactos, considerando que a resistncia aos mesmos grandemente afetada pela existncia

de trincas ou entalhes e pela velocidade de aplicao da carga, condies que no podem ser

facilmente implementadas em um ensaio comum de trao. A temperatura tambm exerce

significativa influncia.

1.1. CORPOS DE PROVA

Os corpos de prova podem ser de diferentes tipos e dimenses dos entalhes. A

norma americana E23 especifica os tipos. Eles so divididos em trs grupos, a saber: A, B e C.

Todos possuem as mesmas dimenses. A seo transversal quadrada com 10 mm de lado e o

comprimento de 55 mm.

O corpo de prova Izod tem a mesma forma de entalhe do Charpy tipo A, localizada em

posio diferente (no centralizada). O corpo de prova charpy apoiado na mquina de ensaio

27

e o Izod engastado, o que justifica o seu maior comprimento. A figura abaixo representa um

esquema do posicionamento do entalhe para um ensaio do tipo Izod-D:

FIGURA 1.4 Posicionamento do corpo de prova Izod tipo D

O entalhe no corpo de prova executado no ponto mdio (ensaio Charpy) ou

descentralizado (ensaio Izod) do comprimento e pode ter trs diferentes formas, em V em

forma de fechadura e em U invertido, que correspondem aos grupos A, B e C respectivamente,

conforme mostra a figura abaixo.

FIGURA 1.5 Formatos de corpos de prova

As diferentes formas de entalhe so necessrias para assegurar que haja

ruptura do corpo de prova, mesmo nos materiais mais dcteis.

28

Quando a queda do martelo no provoca a ruptura do corpo de prova, o ensaio deve

ser repetido com outro tipo de corpo de prova, que apresente entalhe mais severo, de modo a

garantir a ruptura.

Corpos de prova de ferro fundido e ligas no ferrosas fundidas sob presso no

apresentam entalhe. As dimenses do corpo de prova, a forma e o tamanho do entalhe usado

determinam um dado estado de tenses que no se distribuem de modo uniforme por todo o

corpo de prova, no ensaio. Por isso, esse ensaio no fornece um valor quantitativo da

tenacidade do metal.

29


O ensaio de impacto simples conforme pode ser visto pelo esquema da Figura 1.1

(a): um corpo de prova padronizado com um entalhe rompido pela ao de um martelo em

forma de pndulo. O princpio de operao pode ser analisado pela vista lateral (b) da mesma

figura.

FIGURA 2.1 Esquema do movimento de impacto

FIGURA 2.2 Representao da quantidade de energia gasta em um impacto por um

mostrador analgico

30

Supe-se que o pndulo seja levado at uma posio tal que o seu centro de gravidade

fique a uma altura h0 em relao a uma referncia qualquer. Desprezando a resistncia do ar e

o atrito no piv, uma vez liberado e na ausncia do corpo de prova, o pndulo dever atingir

mesma altura do outro lado pelo princpio da conservao da energia.

Se o corpo de prova inserido e rompido pelo impacto do pndulo, a energia

absorvida nessa operao faz o pndulo atingir, no outro lado, uma altura mxima h1 menor

que h0. Ou seja, a resistncia ao impacto do material dada pela diferenas entre as energias

potenciais em h0 e em h1.

Na prtica, o instrumento tem uma escala graduada, com indicador de valor mximo,

para leitura direta da diferena de energias.

Por ser energia, a resistncia ao impacto deve ser dada em Joules (J), de acordo com o

Sistema Internacional. Em equipamentos mais antigos, podem ser consideradas unidades

como quilograma-fora metro (kgf.m) ou libra-fora p (lbf.ft).

H dois padres comuns para o ensaio: Charpy e Izod. O primeiro usual nos Estados

Unidos e o segundo, na Europa. No ensaio Charpy, o corpo de prova bi-apoiado como uma

viga simples, com um entalhe central. O corpo de prova posicionado de forma que o entalhe

fique na face oposta face de impacto. O posicionamento do entalhe tal que o impacto

ocorre na regio de maior tenso - a seo transversal mdia do corpo de prova. J no ensaio

Izod, o corpo de prova engastado na mquina e o choque desferido na mesma face ao

entalhe.

A principal vantagem do teste Charpy com entalhe que o teste simples e o corpo de

prova barato e pequeno. O teste pode ser executado em diversos campos de temperaturas,

incluindo faixas de temperatura abaixo da ambiente. Alm disto, o corpo de prova adequado

para medir as diferenas de comportamento para materiais de baixa resistncia ao impacto

como os aos estruturais. O teste usado para comparar a influncia de elementos de liga e

tratamentos trmicos no comportamento do entalhe. Freqentemente usado para fins de

controle de qualidade e de aprovao de materiais.

31

3. OBJETIVOS

Este tipo de ensaio tem por objetivo determinar a quantidade de energia absorvida

por corpos de prova quando submetido ao de um esforo de choque (cujo valor

conhecido) e descobrir se um material apresenta ou no uma transio dctil-frgil com os

decrscimos de temperaturas e, caso apresente, em que faixa de temperatura ocorre o

fenmeno. Desta forma, esse ensaio permite a observao de diferenas de comportamento

entre diferentes materiais que no so observadas em um ensaio de trao.

32


Os materiais utilizados so poucos, apenas dois.

Mquina de ensaio de impacto;

Corpos de prova padronizados para cada estilo de ensaio;

O ensaio ocorre de forma rpida e brusca. Com isso necessrio que o operador da

mquina fique a uma distancia consideravelmente boa para que no haja nenhum tipo de

acidente.

33

5. PROCEDIMENTOS

5.1 ENSAIO CHARPY/IZOD

O ensaio realizado por um pndulo de impacto utilizando corpos de prova de

materiais diversos, confeccionados e padronizados pela norma tcnica e pelo estilo de ensaio

que ser realizado.

O pendulo composto por um martelo que far o impacto com o corpo de prova. Este

martelo deve possuir uma massa grande o bastante para fazer com que haja a ruptura total do

material. Para isso, as mquinas de ensaio de impacto j vm preparadas com opcionais de

massas agregadas ao martelo, deixando-o mais pesado.

O primeiro passo para a montagem do ensaio a elevao do martelo at a posio

inicial especfica da mquina. Esta a posio de maior altura do martelo; o mesmo

permanece esttico e preso por um sistema de travamento com alavanca.

Em seguida, coloca-se o corpo de prova na horizontal apoiado nas laterais por dois

anteparos, cada um em uma extremidade, de modo que o entalhe ficasse na face oposta do

golpe e na mesma regio do impacto.

Dando seqncia ao ensaio, empurra-se ou puxa-se a alavanca - depende do tipo de

mquina que se tem - e com isso libera-se o pndulo de sua posio inicial, de uma altura pr-

definida, causando a ruptura do corpo de prova pelo efeito da carga instantnea. A altura de

elevao do martelo aps o impacto d a medida da energia absorvida pelo corpo de prova.

Espera-se o martelo atingir sua altura final aps o impacto e se faz a frenagem do sistema por

meio do acionamento do disco de frenagem. Os resultados da diferena de energia potencial

do martelo so registrados por um aparelho analgico ou digital e colhidos para anlise.

O ensaio pode ser conduzido em temperatura ambiente ou em temperaturas mais

baixas para testar a fragilidade do material por efeito de baixa temperatura.

34

6. RESULTADOS OBTIDOS

Abaixo, esto representadas todas as dimenses e equaes utilizadas para os clculos

da energia de impacto.

FIGURA 6.1 Movimentao do corpo de prova

A determinao da altura do pendulo aps a fratura do corpo de prova pode ser feita

diretamente pela sua elevao ou por clculos baseados no ngulo do pendulo, conforme

pode ser visto na figura acima, determinada por:

)cos1( Ah (m) em funo do ngulo de queda;

)cos1(' Ah (m) em funo do ngulo de rebote

Onde A = Distncia do centro do peso at a extremidade do pndulo (m);

= ngulo de queda (rad);

= ngulo de rebote (rad);

Para se determinar a velocidade de impacto, desprezando-se o atrito do peso com o

ar, utiliza-se a seguinte relao de energia:

cinticapotencial EE ;

2' 2 VMhgM ;

35

'2 hgV ;

A energia absorvida no impacto corresponde diferena entre a energia potencial de

pndulo na altura de queda e a energia potencial do pndulo na altura de rebote; dada por:

hhgMEimpacto ' ;

Em relao s informaes que podem ser obtidas do ensaio de impacto, tem-se:

Energia absorvida: medida diretamente pela mquina;

Contrao lateral: quantidade de contrao em cada lado do corpo de prova fraturado;

Aparncia da fratura: determinao da porcentagem de fratura frgil ocorrida durante

o processo de ruptura.

36


GARCIA,A.,SPIM,J.A.,SANTOS,C.A. Ensaios dos Materiais, Ed. LTC, So Paulo,

2000.pp.154-161

MSPC Informaes tcnicas. Brasil. Disponvel em:

Grupo de Pesquisa em Solidificao. Unicamp Campinas So Paulo Brasil.

Disponvel em:

.

37

Ensaio de Dureza

1. INTRODUO

Dureza pode ser definida como sendo uma propriedade mecnica de um material

slido que expressa a sua resistncia a deformaes permanentes, como um risco ou uma

penetrao e est diretamente ligada com a fora de interao entre as molculas do material.

O ensaio de dureza consiste na impresso de uma pequena marca feita na superfcie

da pea pela aplicao de presso com uma ponta de penetrao. A medida da dureza do

material dada como funo das caractersticas da marca de impresso e da carga aplicada

em cada tipo de ensaio realizado. Os tipos de ensaios de dureza podem ser por risco, por

rebote, ou por penetrao, sendo este ltimo o de maior utilizao.

Esse tipo de ensaio amplamente utilizado na indstria de componentes mecnicos,

tratamentos superficiais, vidros e laminados devido vantagem de fornecer dados

quantitativos das caractersticas de resistncia deformao permanente das peas

produzidas. utilizado como um ensaio para o controle das especificaes de entrada de

matria-prima e durante as etapas de fabricao de componentes.

O mtodo mais aplicado em engenharia utiliza-se de penetradores com formato

padronizado e que so pressionados na superfcie do material sob condies especficas de

pr-carga e carga, causando inicialmente deformao elstica e em seguida deformao

plstica. A rea da marca superficial formada ou a sua profundidade so medidas e

correlacionadas com um valor numrico que representa a dureza do material, sendo esta

correlao baseada na tenso que o penetrador necessita para vencer a resistncia da

superfcie do material.

38


Existem vrios tipos de ensaios de dureza, como Vickers, Brinell, Knoop e Rockwell,

sendo este o mais usual no mundo todo, devido rapidez e facilidade de execuo, iseno

de erros humanos, facilidade em detectar pequenas diferenas de durezas e pequeno

tamanho da impresso.

2.1 TIPOS DE DUREZAS

2.1.1 DUREZA AO RISCO

um ensaio pouco utilizado nos materiais metlicos, sendo mais utilizado no campo

da mineralogia. Os minerais podem ser relacionados com outros materiais de acordo com a

capacidade de riscarem uns aos outros.

Entre os ensaios por risco, a dureza Mohs a mais conhecida, relacionando uma escala

de 10 minerais padres organizados de tal forma que o mais duro risca todos os demais.

Exemplificando, tm-se:

Escala de Mohs (1822): 10 minerais agrupados da ordem da capacidade de serem

riscados.

2.1.2 DUREZA POR REBOTE

um ensaio dinmico, cuja impresso na superfcie do material causada pela queda

livre de um mbolo com uma ponta padronizada de diamante. Nesses ensaios, o valor da

dureza proporcional energia de deformao consumida para formar a marca no corpo de

prova e representada pela altura alcanada no rebote.

2.1.3 DUREZA POR PENETRAO

Para os metais, uma medida da resistncia deformao plstica ou permanente.

Dentre os tipos de dureza por penetrao, destacam-se trs: dureza Brinell, dureza

Vickers e a dureza Rockwell.

2.1.3.1 DUREZA BRINELL

39

O ensaio foi proposto inicialmente por J. A. Brinell, sendo o primeiro ensaio

padronizado e reconhecido industrialmente, pois permite relacionar o valor da dureza com a

resistncia trao. Consiste em comprimir uma esfera de ao temperado ou de carboneto de

tungstnio (dimetro D) contra a superfcie plana e limpa de um metal com carga F, durante

um tempo t, produzindo uma calota esfrica de dimetro d.

Veja a representao do ensaio na figura a seguir:

FIGURA 1.1 Ponta de penetrao do tipo Brinell

Na utilizao do ensaio, a aplicao da relao que calcula HB desnecessria, pois

existem tabelas preparadas para fornecer o valor da dureza Brinell a partir dos dimetros da

impresso formada.

2.1.3.2 DUREZA VICKERS

Mtodo introduzido por Smith e Sandland em 1925 e recebeu o nome Vickers devido

ao fato de que foi a Companhia Vickers-Armstrong Ltda. a fabricar as mquinas para operar

esse tipo de dureza.

O mtodo Vickers consiste na resistncia penetrao de uma pirmide de base

quadrada e ngulo entre faces de 136o sob uma determinada carga. Assim, pode-se tambm

estimar a resistncia trao do material, usando-se a mesma relao apresentada na dureza

Brinell. Esse ensaio aplicvel a todos os materiais metlicos com quaisquer durezas,

especialmente materiais muito duros, ou corpos de prova muito finos, pequenos e irregulares.

40

2.1.3.3 DUREZA ROCKWELL

Neste mtodo, a carga do ensaio aplicada em etapas, ou seja, primeiro se aplica uma

pr-carga, para garantir um contato firme entre o penetrador e o material ensaiado e depois

se aplica a carga do ensaio propriamente dita. Este esquema se faz necessrio com o intuito de

eliminar a ao de eventuais defeitos superficiais e ajudar na fixao do corpo de prova no

suporte, alm de causar pequena deformao permanente, eliminando erros causados pela

deformao elstica, conforme representado na FIGURA 2.1.

FIGURA 2.1 - Esquema de pr-carga e carga principal aplicadas no ensaio de dureza.

A profundidade alcanada pelo penetrador, subtradas da recuperao elstica do

material, aps a retirada da carga maior, e a profundidade decorrente da aplicao da pr-

carga o resultado indicado pela mquina de ensaio. Em outras palavras, a profundidade da

impresso produzida pela carga maior a base de medida do ensaio Rockwell.

A escala do mostrador construda de tal modo que uma impresso profunda

corresponde a um valor baixo na escala e uma impresso rasa corresponde a um valor alto na

escala. Desse modo, um valor alto na escala indica que se trata de um material de alta dureza.

A leitura do grau de dureza feita diretamente num mostrador acoplado mquina de

ensaio, de acordo com uma escala pr-determinada, adequada faixa de dureza do material.

Os mostradores podem ser de dois tipos: analgicos e digitais, sendo os digitais mais

atuais e precisos.

41

FIGURA 2.2 Mostrador analgico

As escalas de dureza Rockwell foram determinadas em funo do tipo de penetrador e

do valor da carga maior. Nos ensaios de dureza Rockwell normal utiliza-se uma pr-carga de 10

kgf e a carga maior pode ser de 60, 100 ou 150 kgf. Nos ensaios de dureza Rockwell superficial

(freqentemente realizados para os corpos de prova mais finos e delgados) a pr-carga de 3

kgf e a carga maior pode ser de 15, 30 ou 45 kgf. Estas escalas no possuem relao entre si.

Por isso, no faz sentido comparar a dureza de materiais submetidos a ensaio de

dureza Rockwell utilizando escalas diferentes. Ou seja, um material ensaiado numa escala s

pode ser comparado a outro material ensaiado na mesma escala. As escalas mais utilizadas na

indstria so mostradas nas TABELAS 2.1 e 2.2 a seguir, juntamente com a faixa de utilizao e

o campo de atuao.

42

TABELA 2.1 Escalas de Dureza Rockwell normal

43

TABELA 2.2 Escalas de dureza Rockwell Superficiais

44

3. OBJETIVOS

O ensaio de dureza tem por objetivo determinar a dureza de corpos de prova

padronizados. Ele tambm propicia a determinao da propriedade mecnica do material em

apresentar resistncia ao risco ou formao de uma marca permanente. H uma analogia

presente entre o ensaio de dureza e de trao, sendo que por meio de ambos os ensaios

possvel encontrar o limite de resistncia trao do corpo de prova.

45


Os materiais necessrios para a execuo de um ensaio de dureza so:

Corpo de prova a ser examinado;

Mquina de ensaio de dureza (durmetro);

Penetradores.

A mquina destinada para ensaios de dureza denomina-se durmetro. Nos casos de

durmetros analgicos, ao se utilizar o penetrador cnico de diamante, deve-se fazer a leitura

do resultado na escala externa do mostrador, de cor preta. Ao se usar o penetrador esfrico,

faz-se a leitura do resultado na escala vermelha. Nos equipamentos mais modernos, com

mostrador digital, uma vez fixada a escala a ser usada, o valor dado diretamente na escala

determinada.

FIGURA 4.1 Durmetro digital e seu mostrador (pr-ensaio)

Em relao ao penetrador, este pode ser um diamante cnico com ngulo de 120

(Brale) e ponta ligeiramente arredondada (r = 0,2 mm), ou pode ser uma esfera de ao

temperado, geralmente com dimetro de 1/16, existindo tambm nos dimetros de , e

polegada. A Figura 5 mostra estes dois tipos de penetradores.

46

FIGURA 4.2 tipos de penetradores Rockwell

FIGURA 4.3 Ensaio Rockwell C pronto para ser realizado e corpo de prova padro

FIGURA 4.4 Esquema de um marcador para ensaio Rockwell C com ponta de diamante e

marcas deixadas pela ponteira no corpo de prova aps alguns ensaios

47


Aps escolhido o corpo de prova a ser testado, posiciona-se o mesmo no durmetro

de tal sorte que o penetrador, ao se aproximar do local onde marcar a superfcie a ser

testada, no encontre nenhuma marca pr-existente. O espaamento entre as impresses

deve ter no mnimo 3 vezes o dimetro da penetrao e 2,5 vezes o dimetro para a distncia

da borda do corpo de prova. Normalmente recomenda-se ainda que a espessura do corpo de

prova seja no mnimo 10 vezes maior que a profundidade da impresso.

O penetrador e o suporte devem estar limpos e bem assentados. Da mesma forma, a

superfcie a ser testada tambm deve estar limpa e seca, plana e perpendicular ao penetrador.

Determina-se a escala a ser testada e tambm a pr-carga, aplicando-a em seguida. Em

casos de materiais desconhecidos, deve-se realizar o ensaio partindo de escalas mais altas para

evitar danos no penetrador, seguindo posteriormente para escalas mais baixas.

D-se ento o comando para que a mquina aplique a carga e coleta-se o valor ao final

do teste.

Usualmente, costuma-se descartar o primeiro resultado encontrado.

Seguindo uma natureza estatstica, muito adotada neste tipo de ensaio mecnico,

repete-se o procedimento quantas vezes se for possvel ou necessrio.

48




6



Dureza Rockwell Disponvel em: < http://www.lrm.ufjf.br/pdf/12rockwell.pdf>

Ensaio de dureza Disponvel em:

Ensaio de dureza Relatrio 3 Disponvel em:

49

Ensaio de Dobramento

1. INTRODUO O ensaio de flexo e dobramento consiste em dobrar um corpo de prova de eixo

retilneo e seo circular (macia ou tubular), retangular ou quadrada, assentado em dois

apoios afastados a uma distncia especificada, de acordo com o tamanho do corpo de prova,

por meio de um cutelo, que aplica um esforo perpendicular ao eixo do corpo de prova, at

que seja atingido um ngulo desejado.

Fig. 1 Desenho esquemtico do ensaio de dobramento.

FIGURA 1.1 Esquema da execuo de um ensaio de Flexo/dobramento

O valor da carga, na maioria das vezes, no importa. O ngulo determina a severidade

do ensaio e geralmente de 90, 120 ou 180. Ao se atingir o ngulo especificado, examina-se a

olho nu a zona tracionada, que no deve apresentar trincas, fissuras ou fendas. Caso contrrio,

o material no ter passado no ensaio.

Ao tentar-se dobrar duas barras de um metal, por exemplo, uma de alumnio recozido

e outra de alumnio encruado, observa-se que a de alumnio recozido dobra-se totalmente, at

que uma ponta encoste-se outra, enquanto que a de alumnio encruado, ao ser dobrada,

apresentar trincas e provavelmente quebrar antes de se atingir o dobramento total. Ou seja,

ensaio de dobramento nos fornece somente uma indicao qualitativa da ductilidade do

material, sem dar qualquer importncia a valores numricos.

50


Observando as duas figuras a seguir, onde a da esquerda mostra um corpo apoiado em

suas duas extremidades e a da direita mostra um corpo preso de um lado, com a extremidade

oposta livre, vemos que os dois corpos esto sofrendo a ao de uma fora F, que age na

direo perpendicular aos eixos dos corpos.

FIGURA 2.1 Fora aplicada perpendicularmente a um eixo.

A fora F leva uma regio dos corpos a se contrair, devido compresso, enquanto que

outra regio se alonga, devido trao. Entre a regio que se contrai e a que se alonga fica

uma linha que mantm sua dimenso inalterada: a chamada linha neutra. Em materiais

homogneos, costuma-se considerar que a linha neutra fica a igual distncia das superfcies

externas inferior e superior do corpo ensaiado.

FIGURA 2.2 Material submetido ao dobramento, em perfil.

Quando esta fora provoca somente uma deformao elstica no material, dizemos

que se trata de um esforo de flexo. Quando produz uma deformao plstica, temos um

esforo de dobramento.

Isso quer dizer que, no fundo, flexo e dobramento so etapas diferentes da aplicao

de um mesmo esforo, sendo a flexo associada fase elstica e o dobramento fase plstica.

No ensaio de flexo, se for utilizada uma barra biapoida com aplicao de carga no

centro da distancia entre os apoios, ou seja, se existem trs pontos de carga, o ensaio

51

chamado Ensaio de Flexo em 3 pontos. Contudo, se o ensaio consistir em uma barra biapoida

com aplicao de carga em dois pontos eqidistantes dos apoios, ou seja, se existem 4 pontos

de carga, o ensaio ser chamado de Ensaio de Flexo em 4 pontos. Trata-se de um ensaio

bastante aplicado em materiais frgeis ou de elevada dureza, como no caso do ferro fundido,

aos ferramenta, aos rpidos e cermicos estruturais, pois estes materiais, devido baixa

ductilidade, no permitem ou dificultam a utilizao de outros tipos de ensaios mecnicos,

como, por exemplo, a trao. Para materiais dcteis, em geral no se utiliza o ensaio de flexo,

mais um variante deste tipo de ensaio que o ensaio de dobramento, que utilizado para a

analise da conformao de segmentos retos de seo circular, quadrada, retangular, tubular

ou outra em segmentos curvos. Este tipo tambm bastante utilizado na indstria de

produo de calhas, tubos, tambores, e de uma grande variedade de elementos conformados

plasticamente.

Em algumas aplicaes industriais, envolvendo materiais de alta resistncia, muito

importante conhecer o comportamento do material quando submetido a esforos de flexo.

Nesses casos, o ensaio interrompido no final da fase elstica e so avaliadas as propriedades

mecnicas dessa fase.

Por isso, quando se trata de materiais dcteis, mais importante conhecer como o

material suporta o dobramento. Nesses casos, feito diretamente o ensaio de dobramento,

que fornece apenas dados qualitativos.

2.1 PROPRIEDADES MECNICAS DA FLEXO/DOBRAMENTO

Deste ensaio pode-se retirar o Mdulo de Ruptura (Mr), que significa o valor mximo

da tenso de trao ou de compresso nas fibras externas do corpo de prova e que pode ser

obtido pela a seguinte expresso:

I

YMM r

;

Onde M o momento mximo de flexo igual a (FmaxL/2) expresso em [Nmm-2], Y a

distncia do eixo fibra externa em mm e I o momento de inrcia inicial da seo transversal

do corpo em relao ao seu eixo, em mm4.

O momento de inrcia, para corpos de seco circular, dado por:

64

4dI

;

52

E para corpos de seco retangular:

12

3hbI

Sendo d o dimetro do corpo circular em mm, b e h a largura e altura do corpo

retangular em mm, respectivamente.

Assim, para corpos de seo circular a expresso do mdulo de ruptura assume a

forma:

3

max55,2

d

LFM r

E para corpos de seo retangular:

2

max

2

3

hb

LFM r

Se a ruptura ocorrer dentro da zona elstica do material, Mr representa a tenso

mxima da fibra externa enquanto que se ocorrer na zona plstica, Mr maior que a tenso

mxima realmente atingida. Este fato decorre das expresses obtidas para Mr pressuporem

uma distribuio linear de tenses entre o eixo neutro e a fibra externa.

Outra propriedade possvel de obter no ensaio de flexo/dobramento o mdulo de

elasticidade flexo (E) atravs da seguinte expresso:

Iy

LFE

48

3

;

Em que y a flecha medida para a fora (F) aplicada a meio vo. A medida das flechas

em relao s foras (F) permite traar uma curva tenso - deformao em que a tenso

dada pela expresso:

3

55,2

d

LFM r

Para corpos de seo circular, e:

22

3

hb

LFM r

Para corpos de seo retangular.

Os resultados dos ensaios de flexo/dobramento so afetados, sobretudo em

materiais frgeis, por diversos fatores como o tipo e velocidade de aplicao da fora de

53

ensaio, o comprimento do vo entre apoios e as dimenses da seco transversal do corpo.

Por exemplo, a fora do ensaio aplicada no centro conduz a valores de resistncia flexo

mais elevados.

Em corpos com a mesma seo e dimenso, quanto menor for a distncia entre

apoios, mais elevado o mdulo de ruptura obtido. Finalmente, do mesmo modo que na

trao e na compresso, quanto maior for a velocidade de aplicao da fora, mais elevada a

resistncia flexo.

54

3. OBJETIVOS

O ensaio de dobramento indicado em geral para componentes que sero

efetivamente submetidos a operaes de dobramento ou flexo em servio. Sendo assim, o

ensaio consiste em confirmar ou no algumas caractersticas esperadas de determinados

materiais, submetidos ao dobramento, procurando por marcas (como trincas ou fissuras) aps

submetido ao esforo, bem como se chegou ao ngulo pretendido.

Em resumo, o ensaio de dobramento objetiva fornecer dados qualitativos sobre a

ductilidade do material ensaiado, determinar algumas propriedades do material como o

mdulo de elasticidade, tenacidade, e a resilincia do corpo de prova ensaiado, bem como

traar um diagrama Tenso x Flecha com os dados coletados.

As normas recomendam o procedimento especfico para vrios tipos de componentes

e materiais. Entre as aplicaes usuais esto:

Barras para construo civil

Barras soldadas para finalidades de qualificao de solda e de soldadores

Pequenos componentes para uso em micro-eletrnica

Peas acabadas como parafusos e pinos

55


O ensaio de dobramento utiliza praticamente a mesma montagem que o ensaio de

trao, adaptada de forma anloga mquina universal de ensaios: Dois roletes, com

dimetros determinados em funo do corpo de prova, que funcionam como apoios, afastados

entre si a uma distncia preestabelecida; um cutelo semicilndrico, ajustado parte superior

da mquina de ensaios aplicar a carga que provocar a deformao esperada.

FIGURA 4.1 cutelo e roletes para ensaio de dobramento

FIGURA 4.2 Exemplo de uma mquina universal de ensaios e dos componentes para o ensaio

de dobramento

56

FIGURA 4.3 Exemplo de corpo de prova retangular feito em ao utilizado para este tipo de

ensaio

57


A realizao do ensaio consiste em dobrar o corpo-de-prova, j posicionado e

assentado nos dois apoios na mquina de ensaios universal, e por meio do cutelo, aplicar um

esforo perpendicular ao eixo do corpo, at atingir o ngulo desejado.

Aps atingir o ngulo, examina-se o corpo-de-prova a olho nu. A zona tracionada no

dever apresentar trincas, fissuras ou fendas para ser aprovada.

FIGURA 5.1 Esquema de montagem bsica de um ensaio de dobramento.

H dois processos de dobramento: o dobramento livre e o dobramento semiguiado.

O Dobramento livre obtido pela aplicao de fora nas extremidades do corpo de

prova, sem aplicao de fora no ponto mximo de dobramento.

FIGURA 5.2 Esquema do dobramento livre.

No Dobramento semiguiado, o dobramento vai ocorrer numa regio determinada pela

posio do cutelo.

58

FIGURA 5.3 Esquemas possveis para dobramento semiguiado.

De forma mais especfica, temos algumas aplicaes que, dada a tamanha importncia

do conhecimento de algumas caractersticas esperadas, possuem algumas particularidades.

Barras de ao usadas na construo civil so exemplos de materiais que, alm de

apresentarem resistncia mecnica, devem suportar dobramentos severos durante sua

utilizao, e por isso so submetidos a ensaio de dobramento.

Esta caracterstica to importante que normalizada e classificada em normas

tcnicas. Neste caso, o ensaio consiste em dobrar a barra at se atingir um ngulo de 180

com um cutelo de dimenso especificada de acordo com o tipo de ao da barra - quanto maior

a resistncia do ao, maior o cutelo.

O dobramento normalmente do tipo semiguiado. A aprovao da barra dada pela

ausncia de fissuras ou fendas na zona tracionada do corpo de prova.

O ensaio de dobramento em corpos de prova soldados, retirados de chapas ou tubos

soldados, outro exemplo, e realizado geralmente para a qualificao de profissionais que

fazem solda (soldadores) e para avaliao de processos de solda.

59

FIGURA 5.4 Esquema do ensaio para peas com soldas.

Na avaliao da qualidade da solda costuma-se medir o alongamento da face da solda.

O resultado serve para determinar se a solda apropriada ou no para uma determinada

aplicao.

60




6



Principais aplicaes do Ensaio de dobramento Disponvel em:

Ensaio de flexo Disponvel em:

http://www.dem.isel.ipl.pt/seccoes/pagspm/disciplinas/EP/laboratorio/Ensaio_de_fle

xao.pdf

61

Ensaios No Destrutivos (E.N.D.)

1. Introduo

Os Ensaios No Destrutivos (END) so definidos como testes para o controle da

qualidade e averiguao das propriedades de materiais, realizados sobre peas

acabadas ou semi-acabadas, para a deteco de falta de homogeneidade ou defeitos,

atravs de princpios fsicos definidos, sem prejudicar a posterior utilizao dos

produtos inspecionados. Constituem uma das principais ferramentas do Controle da

Qualidade e so utilizados na inspeo de produtos soldados, fundidos, forjados,

laminados, entre outros, com vasta aplicao nos setores petroqumico, nuclear,

aeroespacial, siderrgico, naval, autopeas e transporto rodo-ferrovirio.

Geralmente os END so aplicados a fim de preveno de acidentes, reduo de

custos, melhorar a confiabilidade de produtos a ser aceito por uma determinada

norma, dar informaes para reparo da pea envolvida.

Os ensaios mais empregados so de Inspeo Visual, Partculas Magnticas,

Lquidos Penetrantes, Ultra-Som, Radiografia, Emisso Acstica, Correntes Parasitas,

Termografia, entre outros.

Este trabalho tem a funo de dar uma noo a cada tipo de END, indicar qual o

melhor END para coleta de dados especficos, entre outros, a fim de deixar claro para o

futuro engenheiro que existem outras formas de se obter os mesmo resultados que os

ensaios destrutivos convencionais nos fornecem. No Brasil, existe a Associao

Brasileira de Ensaios No Destrutivos e Inspeo, o qual fornece uma boa referncia

em caso de necessidade de tais recursos.

62

2. - Tipos de Ensaios No Destrutivos

2.1 - Inspeo Visual

Inspeo visual um END largamente utilizado para avaliar as condies ou

qualidade de uma solda ou componente. de fcil execuo, de baixo custo e

comumente no requer equipamento especial.

comumente utilizada na inspeo de juntas soldadas, onde uma rpida

deteco e correo defeitos significam economia. considerado um mtodo primrio

nos programas de controle de qualidade.

A Inspeo Visual requer boa viso, boas condies de iluminao e experincia

no reconhecimento de defeitos. Alguns equipamentos tambm podem ser usados tais

como, lupas de pequeno aumento, boroscpio, cmeras de televiso, etc.

2.2 - Lquido Penetrante

2.2.1 - Introduo

O ensaio por lquidos penetrantes um mtodo desenvolvido especialmente

para a deteco de descontinuidades essencialmente superficiais, e ainda que estejam

abertas na superfcie do material.

Este mtodo se iniciou antes da primeira guerra mundial, principalmente pela

indstria ferroviria na inspeo de eixos, porm tomou impulso quando em 1942, nos

EUA, foi desenvolvido o mtodo de penetrantes fluorescentes. Nesta poca, o ensaio

foi adotado pelas indstrias aeronuticas, que trabalhando com ligas no ferrosas,

necessitavam um mtodo de deteco de defeitos superficiais diferentes do ensaio por

partculas magnticas (no aplicvel a materiais no magnticos). A partir da segunda

guerra mundial, o mtodo foi se desenvolvendo, atravs da pesquisa e o

aprimoramento de novos produtos utilizados no ensaio, at seu estgio atual.

2.2.2 - Finalidade do ensaio

O ensaio por lquidos penetrantes presta-se a detectar descontinuidades

superficiais e que sejam abertas na superfcie, tais como trincas, poros, dobras,

63

etc..podendo ser aplicado em todos os materiais slidos e que no sejam porosos ou

com superfcie muito grosseira.

muito usado em materiais no magnticos como alumnio, magnsio, aos

inoxidveis austenticos, ligas de titnio, e zircnio, alm dos materiais magnticos.

tambm aplicado em cermica vitrificada, vidro e plsticos.

2.2.3 - Princpios bsicos

O mtodo consiste em fazer penetrar na abertura da descontinuidade um

lquido.

Aps a remoo do excesso de lquido da superfcie, faz-se sair da

descontinuidade o lquido retido atravs de um revelador. A imagem da

descontinuidade fica ento desenhada sobre a superfcie.

Podemos descrever o mtodo em algumas etapas principais, quais sejam:

Preparao da superfcie - Limpeza inicial; Aplicao do Penetrante; Remoo do

excesso de penetrante; Revelao

Aps a aplicao do revelador, as indicaes comeam a serem observadas,

atravs da mancha causada pela absoro do penetrante contido nas aberturas, e que

sero objetos de avaliao.

Aplicao do revelador e observao da indicao

2.2.4 - Tipos de lquidos quanto a visibilidade:

Fluorescentes

64

Constitudos por substncias naturalmente fluorescentes, so ativados e

processados para apresentarem alta fluorescncia quando excitados por raios

ultravioleta (luz negra).

Visveis coloridos

Esses penetrantes so geralmente de cor vermelha, para que as indicaes

produzam um bom contraste com o fundo branco do revelador.

2.2.5 - Quanto ao tipo de remoo do excesso, podem ser:

Lavveis em gua

Os lquidos penetrantes deste tipo so elaborados de tal maneira que

permitem a remoo do excesso com gua; esta operao deve ser cuidadosa; se for

demorada ou se for empregado jato de gua, o lquido pode ser removido do interior

das descontinuidades.

Ps-emulsificveis

Neste caso, os lquidos penetrantes so fabricados de maneira a serem

insluveis em gua. A remoo do excesso facilitada pela adio de um

emulsificador, aplicado em separado. Este combina-se com o excesso de penetrante,

formando uma mistura lavvel com gua.

Removveis por solventes

Estes tipos de lquidos penetrantes so fabricados de forma a permitir que o

excesso seja removido com pano seco, papel-toalha ou qualquer outro material

absorvente que no solte fiapo, at que reste uma pequena quantidade de lquido na

superfcie de ensaio; esta deve ser ento removida com um solvente removedor

apropriado.

2.2.6 - Vantagens e limitaes do E.N.D.

Vantagens:

Poderamos dizer que a principal vantagem do mtodo a sua simplicidade.

fcil de fazer de interpretar os resultados. O aprendizado simples, requer pouco

tempo de treinamento do inspetor.

65

Como a indicao assemelha-se a uma fotografia do defeito, muito fcil de

avaliar os resultados. Em contrapartida o inspetor deve estar ciente dos cuidados

bsicos a serem tomados (limpeza, tempo de penetrao, etc), pois a simplicidade

pode se tornar uma faca de dois gumes.

No h limitao para o tamanho e forma das peas a ensaiar, nem tipo de

material; por outro lado, as peas devem ser susceptveis limpeza e sua superfcie

no pode ser muito rugosa e nem porosa.

O mtodo pode revelar descontinuidades (trincas) extremamente finas (da

ordem de 0,001 mm de abertura).

Limitaes:

S detecta descontinuidades abertas para a superfcie, j que o penetrante tem

que entrar na descontinuidade para ser posteriormente revelado. Por esta razo, a

descontinuidade no deve estar preenchida com material estranho.

A superfcie do material no pode ser porosa ou absorvente j que no haveria

possibilidade de remover totalmente o excesso de penetrante, causando

mascaramento de resultados.

A aplicao do penetrante deve ser feita numa determinada faixa de

temperatura.

permita ou recomendada pelo fabricante dos produtos. Superfcies muito frias (abaixo

de 5C) ou muito quentes (acima de 52C) no so recomendveis ao ensaio.

Algumas aplicaes das peas em inspeo fazem com que a limpeza seja efetuada da

maneira mais completa possvel aps o ensaio (caso de maquinaria para indstria

alimentcia, material a ser soldado posteriormente, etc). Este fato pode tornar-se

limitativo ao exame, especialmente quando esta limpeza for difcil de fazer.

2.3 - Partculas Magnticas

2.3.1 - Descrio e Aplicabilidade do Mtodo

O ensaio por partculas magnticas utilizado na localizao de

descontinuidades superficiais e sub-superficiais em materiais ferromagnticos. Pode

66

ser aplicado tanto em peas acabadas quanto semi-acabadas e durante as etapas de

fabricao.

O processo consiste em submeter a pea, ou parte desta, a um campo

magntico. Na regio magnetizada da pea, as descontinuidades existentes, ou seja a

falta de continuidade das propriedades magnticas do material, iro causar um campo

de fuga do fluxo magntico. Com a aplicao das partculas ferromagnticas, ocorrer

a aglomerao destas nos campos de fuga, uma vez que sero por eles atradas devido

ao surgimento de plos magnticos. A aglomerao indicar o contorno do campo de

fuga, fornecendo a visualizao do formato e da extenso da extenso da

descontinuidade.

O desvio das linhas de fora d origem a novos plos, provocando a disperso

das linhas de fluxo magntico que do origem ao Campo de Fuga. A figura

demonstra como as linhas de fora so perturbadas pela presena de uma

descontinuidade dando origem ao campo de fuga.

No ensaio por partculas magnticas, ao aplicarmos um p ferromagntico,

constitudo de partculas finamente divididas, as quais denominadas de p magntico,

no local onde surgir um campo de fuga, devido formao de um dipolo magntico,

provocar o agrupamento das partculas, ou seja, as partculas se acumulam em todo

contorno de um campo de fuga. Desta forma, poderamos dizer que o ensaio por

partculas magnticas um detector de campos de fuga, que so evidenciados

pela presena de acmulos de partculas.

Verificamos na prtica que, para ocorrer um campo de fuga adequado na

regio das descontinuidades, a intensidade de campo, deve atingir valores adequados

e as linhas de fora devem ser o mais perpendicular possvel ao plano da

67

descontinuidade, caso contrrio no ser possvel o acmulo das partculas de forma

ntida.

Enfatizamos que necessrio que haja, na regio inspecionada, intensidade de

campo suficiente e que as linhas de fora do campo magntico estejam as mais

perpendiculares possveis em relao ao plano formado pelo contorno da

descontinuidade para que ocorra a deteco, caso contrrio, isso no ser possvel.

Outro aspecto interessante que podemos observar que o campo de fuga

somente ocorre quando existe uma diferena na continuidade das caractersticas

magnticas do material base inspecionado. Assim todas as descontinuidades a serem

detectadas, trincas, escrias, falta de fuso, porosidade, incluses, etc. Possuem

caractersticas magnticas bem diferente do metal base, o que atribui ao ensaio

grande sensibilidade de deteco.

Outro aspecto tambm a no existncia de um tamanho mnimo da

descontinuidade para que ocorra o campo de fuga, o que faz com que o mtodo de

ensaio por partculas magnticas seja mais eficiente dos mtodos superficiais at

mesmo que o ensaio por lquidos penetrantes, para materiais ferromagnticos.

2.4 - Ultra-Som

Detecta descontinuidades internas em materiais, baseando-se no fenmeno de

reflexo de ondas acsticas quando encontram obstculos sua propagao, dentro

do material.

Um pulso ultra snico gerado e transmitido atravs de um transdutor especial,

68

encostado ou acoplado ao material. Os pulsos ultra snicos refletidos por uma

descontinuidade, ou pela superfcie oposta da pea, so captados pelo transdutor,

convertidos em sinais eletrnicos e mostrados na tela LCD ou em um tubo de raios

catdicos (TRC) do aparelho.

Os ultra-sons so ondas acsticas com freqncias acima do limite audvel.

Normalmente, as freqncias ultra-snicas situam-se na faixa de 0,5 a 25 MHz.

Geralmente, as dimenses reais de um defeito interno podem ser estimadas

com uma razovel preciso, fornecendo meios para que a pea ou componente em

questo possa ser aceito, ou rejeitado, baseando-se em critrios de aceitao da

norma aplicvel. Utiliza-se ultra-som tambm para medir espessura e determinar

corroso com extrema facilidade e preciso.

As aplicaes deste ensaio so inmeras: soldas, laminados, forjados, fundidos,

ferrosos e no ferrosos, ligas metlicas, vidro, borracha, materiais compostos, tudo

permite ser analisado por ultra-som. Indstria de base (usinas siderrgicas) e de

transformao (mecnicas pesadas), indstria automobilstica, transporte martimo,

ferrovirio, rodovirio, areo e aeroespacial: todos utilizam ultra-som. Mesmo em

hospitais: a primeira imagem de um feto humano obtida por ultra-som.

Modernamente o ultra-som utilizado na manuteno industrial, na deteco

preventiva de vazamentos de lquidos ou gases, falhas operacionais em sistemas

eltricos (efeito corona), vibraes em mancais e rolamentos, etc.

O ensaio ultra-snico , sem sombra de dvidas, o mtodo no destrutivo mais

utilizado e o que apresenta o maior crescimento, para a deteco de descontinuidades

internas nos materiais.

2.5 - Radiologia

2.5.1 - Descrio Genrica do Mtodo e Aplicaes

A radiografia um mtodo usado para inspeo no destrutiva que baseia-se

na absoro diferenciada da radiao penetrante pela pea que est sendo

inspecionada. Devido s diferenas na densidade e variaes na espessura do material,

ou mesmo diferenas nas caractersticas de absoro causadas por variaes na

composio do material, diferentes regies de uma pea absorvero quantidades

69

diferentes da radiao penetrante. Essa absoro diferenciada da radiao poder ser

detectada atravs de um filme, ou atravs de um tubo de imagem ou mesmo medida

por detectores eletrnicos de radiao. Essa variao na quantidade de radiao

absorvida, detectada atravs de um meio, ir nos indicar, entre outras coisas, a

existncia de uma falha interna ou defeito no material.

A radiografia industrial ento usada para detectar variao de uma regio de

um determinado material que apresenta uma diferena em espessura ou densidade

comparada com uma regio vizinha, em outras palavras, a radiografia um mtodo

capaz de detectar com boa sensibilidade defeitos volumtricos. Isto quer dizer que a

capacidade do processo de detectar defeitos com pequenas espessuras em planos

perpendiculares ao feixe, como trinca depender da tcnica de ensaio realizado.

Defeitos volumtricos como vazios e incluses que apresentam uma espessura varivel

em todas direes, sero facilmente detectadas desde que no sejam muito pequenos

em relao espessura da pea.

Raio-X Industrial abrange hoje varias tcnicas:

Radiografia: a tcnica convencional via filme radiogrfico, com gerador de Raio-X

por ampola de metal cermica. Um filme mostra a imagem de uma posio de teste e

suas respectivas descontinuidades internas.

Gamagrafia: mesma tcnica tendo como fonte de radiao um componente

radioativo , chamado de "istopo radioativo " que pode ser o Irdio, Cobalto ou

modernamente o Selnio.

70

Radioscopia: a pea manipulada a distncia dentro de uma cabine a prova de

radiao, proporcionando uma imagem instantnea de toda pea em movimento,

portanto tridimensional, atravs de um intensificador de imagem acoplado a um

monitor de TV. Imagens da radioscopia agrupadas digitalmente de modo

tridimensional em um software, possibilita um efeito de cortes mostrando as

descontinuidades em trs dimenses o que nada mais do que uma tomografia

industrial.

2.5.2 - Filmes Radiogrficos

Os filmes radiogrficos so compostos de uma emulso e uma base. A emulso

consiste em uma camada muito fina (espessura de 0,025 mm) de gelatina, que

contm, dispersos em seu interior, um grande nmero de minsculos cristais de

brometo de prata. A emulso colocada sobre um suporte, denominado base, que

feito geralmente de um derivado de celulose, transparente e de cor levemente

azulada.

Uma caracterstica dos filmes radiogrficos que, ao contrrio dos filmes

fotogrficos, eles possuem a emulso em ambos os lados da base.

Os cristais de brometo de prata, presentes na emulso, possuem a propriedade de,

quando atingidos pela radiao ou luz, tornarem-se susceptveis de reagir com produto

qumico denominado revelador. O revelador atua sobre esses cristais provocando uma

reao de reduo que resulta em prata metlica negra.

Os locais do filme, atingidos por uma quantidade maior de radiao

apresentaro, aps a ao do revelador, um nmero maior de gros negros que

regies atingidas por radiao de menor intensidade, dessa forma, quando vistos sob a

ao de uma fonte de luz, os filmes apresentaro reas mais escuras e mais claras que

iro compor a imagem do objeto radiografado.

71

2.5.3 - Aparncia das Descontinuidades (interpretao dos resultados)

As descontinuidades so quaisquer variaes na homogeneidade de uma pea

ou material, tanto em sua estrutura como em sua forma.

Atravs da anlise da influncia que a descontinuidade ter sobre a utilizao

do material, ou do equipamento, que poderemos definir critrios de aceitabilidade.

As descontinuidades podem ser atribudas a diferentes causas. Elas podem ocorrer

durante o prprio processo de fabricao do material (por exemplo: durante a

fundio), durante o processamento (por exemplo: durante a laminao, forjamento,

usinagem, etc.), ou durante o uso de equipamento, em servio (por exemplo: durante

a aplicao de esforos mecnicos ou corroso). As descontinuidades tpicas mais

comuns so:

Rupturas

So descontinuidades tpicas de processamento ocorrem tanto em materiais

ferrosos como em materiais no ferrosos. Elas consistem em cavidades, pequenas e

irregulares, superficiais, geralmente paralelas com os gros. As rupturas ocorrem

durante operao de forjamento, extruso ou laminao, devido a temperaturas muito

baixas, material excessivamente trabalhado ou por movimentao do material durante

o processo.

O ensaio radiogrfico no normalmente usado para a deteco deste tipo de

descontinuidade. Fatores tais como a direo da ruptura, suas dimenses e a

espessura do material diminuem a eficincia da radiografia.

72

Trincas de Filete

So descontinuidades que ocorrem com o uso do equipamento, so trincas

superficiais, que se localizam na juno dos filetes, e que se propagam para o inferior

da pea.

As trincas em filetes ocorrem quando houver uma brusca mudana de

dimetros, tal como a que ocorre na unio da cabea de um parafuso com a haste,

onde existe um grande acmulo de tenses. Esses defeitos no so normalmente

detectadas pelo ensaio radiogrfico. As descontinuidades superfcies desse tipo so de

difcil avaliao na radiografia devido pequena dimenso da trinca em relao a

espessura do material.

Trincas de Esmerilhamento

So descontinuidades que ocorrem durante o processamento das peas, tanto

em materiais ferrosos quanto no ferrosos. So descontinuidades de pouca

profundidade e muito finas, semelhantes a trincas ocasionadas por tratamento

trmico. Geralmente, mas no sempre, ocorrem em grupos, e geralmente em ngulos

retos com a direo de usinagem.

Esse tipo de trinca so encontradas em materiais que sofreram tratamento

trmico, endurecimento superficial e de materiais cermicos que sofrem usinagem.

So trincas trmicas causadas por superaquecimento localizado, na superfcie usinada.

Esse superaquecimento causado por falha de refrigerao, velocidade muito

alta ou alta velocidade de corte.

Trincas de Tratamento Trmico

So falhas de processamento que ocorrem em materiais ferrosos e no

ferrosos, fundidos e forjados. So falhas superficiais, geralmente de grande

profundidade e em forma de forquilha. Originam-se em reas onde ocorrem bruscas

mudanas de espessura, ou reas onde outras descontinuidades estejam expostas

superfcie do material. So causados por tenses podem exceder a tenso de ruptura

do material causando as trincas.

73

Os ensaios mais recomendados para a deteco desse tipo de falhas so

lquidos penetrantes e partculas magnticas. A radiografia no normalmente usada

para detectar defeitos superficiais.

Escamas de Hidrognio

Ocorrem durante o processamento caracterstico dos materiais ferrosos.

Consistem em descontinuidades pequenas e finas, geralmente aos gros. Aparecendo

como fissuras, em uma superfcie fraturada, so representadas por reas com um

brilho prateado. As escamas so fissuras internas atribudas a tenses produzidas por

uma transformao localizada por um decrscimo na solubilidade do hidrognio

durante o resfriamento aps o trabalho a quente.

So geralmente encontradas apenas em aos forjados de alta liga. Tambm so

difceis de serem detectadas por radiografia.

Incluso Gasosas (Poros)

Durante a fuso da solda, pode haver o aprisionamento da mesma, devido a

vrias razes como o tipo de eletrodo utilizado, m regulagem do arco, deficincia na

tcnica do operador, umidade etc. Estas incluses gasosas podem ter a forma esfrica

ou cilndrica.

Sua aparncia radiogrfica sob a forma de pontos escuros com o contorno

ntido. Algumas destas incluses gasosas assumem uma forma alongada, cilndrica e

sua imagem radiogrfica vai depender de uma orientao em relao ao feixe de

radiao incidente.

Outra forma tpica de incluso aquela que tem a aparncia de um galho

ramificado, chamada, tambm, de porosidade Vermiforme.

Incluso de Escria

So devidas ao aprisionamento de escria ou materiais estranhos durante o

processo de soldagem. Elas apresentam-se com mais freqncia em soldas de passes

mltiplos, principalmente quando a limpeza no bem efetuada entre um passe o

outro.

74

Incluso de Escria em Linha

Incluses de Escria em Linha, ou Linha de Escria caso particular de

incluso, que se manifesta radiograficamente sob a forma de linhas contnuas ou

intermitentes. Elas so causadas por insuficiente limpeza das bordas de um

determinado passe e so aprisionadas pelo passe seguinte.

Falta de Penetrao

Consideramos falta de penetrao, como sendo a falta de material depositado

na raiz da solda, devido ao fato do material no ter chegado at a raiz. No caso de no

haver passe de raiz (selagem) a falta de penetrao pode ficar aparente. A aparncia

radiogrfica em ambos os casos uma linha escura, intermitente ou contnua, no

centro do cordo.

Trincas

As trincas so descontinuidades produzidas por rupturas no metal como

resultado de tenses produzidas no mesmo durante a soldagem, sendo mais visvel na

radiografia, quando o feixe de radiao incide sobre a pea numa direo

sensivelmente paralela ao plano que contm a trinca.

A trinca produz uma imagem radiogrfica na forma de uma linha escura com

direo irregular. A largura desta linha depender da largura da trinca. Se a direo do

plano que contm a trinca coincide com feixe de radiao, sua imagem ser bem

escura. De outra forma, ela perder densidade, podendo at no aparecer. Devido ao

fato das trincas serem o mais grave defeito de uma solda, devemos ter uma ateno

especial para a sua deteco. A imagem das trincas, especialmente em filmes de

granulao grossa pode no ser muito clara.

Falta de Fuso

Descontinuidades em duas dimenses, devido a uma falta de fuso entre o

metal depositado e o metal base. A falta de fuso s bem caracterizada numa

radiografia quando a direo do feixe incidente coincide com o plano do defeito. A

imagem radiogrfica da falta de fuso uma linha escura, estreita, paralela ao eixo da

solda, em um ambos os lados.

75

2.6 - Correntes Parasitas

O campo magntico gerado por uma sonda ou bobina alimentada por corrente

alternada produz correntes induzidas (correntes parasitas) na pea sendo ensaiada. O

fluxo destas correntes depende das caractersticas do metal.

Praticamente as "bobinas" de teste tem a forma de canetas ou sensores que

passadas por sobre o material detectam trincas ou descontinuidades superficiais, ou

ainda, podem ter a forma de circular, oval ou quadrada por onde passa o material.

Neste caso detectam-se descontinuidades ou ainda as caractersticas fsico-qumicas

da amostra.

A presena de descontinuidades superficiais e sub-superficiais (trincas, dobras

ou incluses), assim como mudanas nas caractersticas fsico-qumicas ou da estrutura

do material (composio qumica, granulao, dureza, profundidade de camada

endurecida, tempera, etc.) alteram o fluxo das correntes parasitas, possibilitando a sua

deteco.

O ensaio por correntes parasitas se aplica em metais tanto ferromagnticos

como no ferromagnticos, em produtos siderrgicos (tubos, barras e arames), em

auto-peas (parafusos, eixos, comandos, barras de direo, terminais, discos e panelas

de freio), entre outros . O mtodo se aplica tambm para detectar trincas de fadiga e

corroso em componentes de estruturas aeronuticas e em tubos instalados em

trocadores de calor, caldeiras e similares.

um mtodo limpo e rpido de ensaios no destrutivos, mas requer tecnologia

e prtica na realizao e interpretao dos resultados. Tem baixo custo operacional e

possibilita automatizao a altas velocidades de inspeo.

2.7 - Estanqueidade

A necessidade de uma perfeita estanqueidade em tanques ou tubulaes

contendo substncias txicas que faam parte de instalaes de alto risco (rea

qumica, nuclear, aeroespacial, etc.), proporcionou utilizao de novos mtodos

capazes de detectar possveis vazamentos de gs ou lquidos, a fim de obter uma

efetiva garantia de segurana e proteo ambiental.

76

Os mtodos aplicados no ensaio de estanqueidade so: medir Presso ou

Vcuo com alta preciso, mtodo da Bolha, mtodo da Variao de Presso, deteco

de vazamento por meio de Fluido Frigorgeno ou de aplicao de gs Hlio com o

respectivo aparelho detector e, modernamente, a localizao de vazamentos de gases

e lquidos por ultra-som.

Uma das ameaas mais comuns ao meio ambiente, alm de provocar

acidentes, seja na rea industrial, domstica ou pblica, so os vazamentos de

produtos perigosos, que quando armazenados em tanques ou recipientes com falhas

estruturais, produzem vazamentos de lquidos ou gases inflamveis (indstria

petrolfera), cidos ou produtos corrosivos (indstria qumica), no setor de transportes

(rodovirio, ferrovirio e por tubulaes), e tantos outros.

Portanto, como medida preventiva, no sentid

Documents

Apostila Completa Da Disciplina