UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁCÂMPUS CORNÉLIO PROCÓPIO

DIRETORIA DE GRADUAÇÃO E EDUCAÇÃO PROFISSIONALCURSO DE ENGENHARIA DE CONTROLE E AUTOMAÇÃO

TURMA A41: GRUPO 5MARCO ANTONIO LEITE BETETO - 1350790

NICOLAS BASSO LENS - 1351478THIAGO MURILO GROSSI - 1351486

PESQUISA 1:ENSAIOS DE DUREZA

CORNÉLIO PROCÓPIO2013

TURMA A41: GRUPO 5MARCO ANTONIO LEITE BETETO - 1350790

NICOLAS BASSO LENS - 1351478THIAGO MURILO GROSSI - 1351486

PESQUISA 1:ENSAIOS DE DUREZA

Pesquisa apresentada como requisito parcial à obtenção de nota na matéria de Materiais e Equipamentos Elétricos do curso de Engenharia de Controle e Automação, da Diretoria de Graduação e Educação Profissional, da Universidade Tecnológica Federal do Paraná.

Orientador: Prof. Dr. Marco Antonio Finocchio.

CORNÉLIO PROCÓPIO2013

SUMÁRIO

1 OBJETIVO.......................................................................................................4

2 INTRODUÇÃO.................................................................................................4

3 DESENVOLVIMENTO.....................................................................................4

3.1 BRINELL.......................................................................................................4

3.2 ROCKWELL..................................................................................................5

3.3 VICKERS.......................................................................................................6

3.4 ENSAIO DE MICRODUREZA.......................................................................7

3.5 CURIOSIDADES...........................................................................................8

4 CONCLUSÕES................................................................................................8

5 BIBLIOGRAFIA...............................................................................................9

4

1 OBJETIVO

Compreender melhor as escalas de dureza e citar algumas de suas

aplicações.

2 INTRODUÇÃO

A dureza do material relaciona-se diretamente com a sua resistência a

sofrer uma deformação permanente, sendo abrangente nos seguintes

aspectos:

Resistência à penetração;

Absorção de energia sob cargas dinâmicas;

Resistência à ação do risco;

Resistência à abrasão;

Resistência ao corte.

Sendo que cada um desses aspectos pode servir de base para os

ensaios de dureza, porém a resistência à penetração apresenta uma

correlação com as outras resistências, dessa forma ela é a mais utilizada.

Os métodos de ensaios de dureza estão divididos em estáticos e

dinâmicos, sendo que os estáticos são os mais utilizados. Alguns exemplos de

ensaios de dureza são: Brinell, Rockwell, Vickers, microdureza (Tukon).

3 DESENVOLVIMENTO

Cada umas das escalas possui uma forma de ser calculada e utilizada.

Possuem também restrições quanto a sua utilização. Este trabalho consiste em

analisar algumas das escalas e suas características, e também seus

respectivos ensaios.

3.1 BRINELL

O ensaio consiste em forçar uma esfera de aço ou outra liga, que

possui um diâmetro D, a penetrar no material, sendo utilizada uma força P,

5

fazendo com que a esfera “marque” o material, deixando uma impressão de

forma esférica, com um diâmetro d.

Essa impressão varia de acordo com o material, ou seja, quanto mais

mole o material, maior a impressão deixada.

É calculada através da equação:

H= 2 P

π D(D−√D2−d2)(kgf /mm2)

Esta equação aparentemente garante que qualquer carga e qualquer

diâmetro da esfera podem ser utilizados, produzindo valores idênticos em um

mesmo material. Porém, isto não ocorre na prática, devido as possíveis

deformações da esfera que esta sendo forçada contra o material.

Analisando mais detalhadamente esses fatos, Meyer mostrou que:

P/D2 = constante;

0,3D < d < 0,6D.

Alguns outros fatores também interferem nos resultados dessa escala:

Proximidade da “marca” em relação à extremidade da peça;

Diâmetro da “marca” relacionado com a espessura da peça.

Através desses fatores, a ABNT estabeleceu algumas normas para a

utilização desse escala, tais como espessura mínima da peça, distância da

“marca” e a extremidade, velocidade da aplicação da carga, etc. Limitando este

método a peças não muito finas e não muito duras. Além de que é um ensaio

lento para a produção industrial e a “marca” obtida é muito grande para peças

prontas.

Este método foi o primeiro a ser grandemente difundido devido a J. A.

Brinell. Por isso o nome Brinell a esse ensaio.

3.2 ROCKWELL

Processo mais utilizado em escala mundial, por possuir uma rápida e

fácil execução, além de eliminar erros pessoais e sua capacidade de verificar

pequenas diferenças de dureza em materiais com valores aproximados.

6

Ao contrário do ensaio Brinell as “marcas” obtidas possuem pequenas

dimensões, não danificando a peça final. Pode ser utilizado em peças duras

por possuir um penetrador de diamante.

O método é semelhante ao Brinell, sendo pressionado o penetrador

contra o material através de uma força. Porém este leva em consideração a

profundidade da “marca”.

Ao se tratar de indústrias, possui três classes:

Escala Rockwell A: materiais muito duros, penetrador com ponta

de diamante em formato de cone (ângulo ao vértice de 120°) e

carga de 60kg;

Escala Rockwell B: materiais de dureza média, penetrador em

forma de esfera 1/16’’ de diâmetro e carga de 100kg;

Escala Rockwell C: materiais mais duros, penetrador com ponta

de diamante e carga de 150kg.

O funcionamento se dá:

a) Coloca-se o penetrador em contato com a peça;

b) Aplica-se uma carga inicial de 10kgf. Coloca-se o ponteiro do

mostrador no ponto de referência (100 para as escalas A e C e

30 para a escala B);

c) Aplica-se a maior carga referente à escala utilizada para se ter a

penetração desejada. Mantêm-se a carga até o ponteiro do

mostrador parar;

d) Remove-se a carga para a recuperação elástica, porem se

mantem a carga inicial de 10kgf.

e) Lê-se a dureza no mostrador onde o ponteiro parou.

Rockwell superficial: utilizado para encontrar a dureza de peças muito

finas como também caracterizar a dureza de peças com camada superficial

dura e de pequena espessura.

3.3 VICKERS

7

Amplamente utilizado em pesquisas por fornecer uma escala contínua,

podendo determinar a dureza de materiais desde materiais muito moles

(Vickers 5) até materiais extremamente duros (Vickers 1500).

A ponta do penetrador corresponde a um diamante em formato de

pirâmide de base quadrada com ângulo ao vértice de 136° e as cargas variam

de 10 a 120kgf.

O cálculo da escala é dado pela equação:

HV=1,8544P

L2(emkgf /mm2)

Em que P é a força aplicada e L é a diagonal da “marca”.

Assim como na de Brinell, a “marca” não é perfeitamente quadrada

apresentando pequenas deformações de acordo com o material.

3.4 ENSAIO DE MICRODUREZA

Devido às limitações referentes à precisão em peças com uma

espessura e área pequenas levaram ao desenvolvimento de ensaios de

microdureza.

Muitos aparelhos são utilizados para fazer a medição e são divididos

de acordo com dois princípios: de risco e de penetração. Visto que o de

penetração é o mais utilizado por metalúrgicos.

Funcionamento:

A carga possui variação de poucas gramas até 1kgf, sendo

aplicada por 15 segundos;

A “marca” tem seu comprimento, L, 7 vezes maior que sua

largura, b, e 30 vezes sua profundidade, d.

O número de dureza é obtido através da equação

HK=P/ A= 10P

L2∗7,028

Algumas das vantagens desse processo são:

Sua recuperação elástica se dá quase que inteiramente na

largura b da “marca”;

8

Ao suas medidas serem mais precisas com certas cargas e seu

comprimento L ser muito longo, é possível obter um valor com

maior precisão.

Existe atualmente um aparelho chamado Tukon, desenvolvido pela

Wilson Mechanical Instrument Co, que utiliza penetrador Knoop.

Suportando cargas de 25 gramas a 3,6kgf, esse aparelho funciona de

maneira automática sobre um controle elétrico, cabendo ao operador escolher

a área para o ensaio microscópico e posicionar o penetrador sobre a área.

Então, após a realização da “marca” deve-se realizar a leitura da diagonal

longa a partir da qual será calculado a dureza de Knoop.

3.5 CURIOSIDADES

Um fato interessante é o de que se pode relacionar o ensaio Brinell e a

resistência a tração. Porém, ela só é válida para aços-carbono e aços-liga de

médio teor em liga.

σ t=0,36H

Em que σt é o limite de resistência à tração e H é a dureza Brinell.

4 CONCLUSÕES

A obtenção da escala de dureza dos materiais é muito importante no

controle de qualidade sendo a escala de Brinell utilizada em peças não

finalizadas, retirando-se amostras da peça a ser ensaiada para verificar sua

uniformidade.

Em peças já finalizadas utiliza-se, geralmente, o método de Rockwell

por não ocasionar muitos danos imperceptíveis a peça.

Para pesquisas utiliza-se o método Vickers por obter uma maior

precisão.

E o ensaio de microdurezas é utilizado para peças muito pequenas.

9

5 BIBLIOGRAFIA

Chiaverini, Vicente. TECNOLOGIA MECÂNICA. 2ª ed. – São Paulo: Pearson Education do Brasil, 1986.