Curso Online de Dureza dos Materiais

Curso Online de Dureza dos Materiais

Na engenharia e na metalurgia, utiliza-se o chamado ensaio de penetração para a medição da dureza. A partir de um referencial intermediár...

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Na engenharia e na metalurgia, utiliza-se o chamado ensaio de penetração para a medição da dureza. A partir de um referencial intermediário, a dureza pode ser expressa em diversas unidades. São comuns usar os seguintes processos: Dureza Brinell, Rockwell, Meyer, Vickers, Knoop, Shore.

1. Suporte Técnico ao Desenvolvimento e Orçamento dos novos produtos; 2. Controle e Gerenciamento de Equipamentos de Inspeção Medição e Ensaios (EIMEs); 3. Análise do Sistema de Medição MSA ? Terceira Edição 3° Edição para mensurável e atributo; 4. Dimensionamento de Dispositivos e Peças Modelo Matemático- 3D e Tolerância Geométrica GD&T; 5. Implantação do Controle Estatístico do Processo ? (CEP) 2° Edição; 6. Auditoria de Processo e Produto; 7. Relatórios Dimensionais de PPAP e Instruções 4° Edição; 8. Treinamento de CEP, Dureza, Rugosidade, Metrologia e outros; 9. Aprovação de Setup para liberação de Produção e de desenvolvimento; 10. Gerenciamento de recebimento, inspeção de Layout, método de medição e Plano de Ação Corretiva; 11. Validação de Processos externos e Processos da Qualidade; 12. Suporte Técnico (ferramentaria) ao aspecto dimensional de dispositivos e ferramentas novas e de processo; 13. Acompanhamento de melhorias de CEP, Processo e Qualidade; 14. Análise de impacto dos EIMES / Análise Crítica dos documentos; 15. Homologação de fornecedores e aquisição; 16. Análise dos Planos de Ação Corretiva; 17. Análise junto a ferramentaria para correção, alteração e elaboração de ferramental (matrizes); 18. Auditor ISO / TS 16949 ? ABS; 19. Manuseio com TRIDIMENSIONAL MITUTOYO ? MANUAL ? 5 anos; 20. Software GeoPak Win e 3D Tol ( Comparação superficial) ? 5 anos; 21. Software PowerINSPECT Full Versão 5.0 ? 1 ano; 22. Elaboração de Aspectos e Impactos Ambientais; 23. Curso de Requisitos do Sistema de Gestão Ambiental ISO 14001:2004; 24. Curso de Qualificação de Auditor Interno ISO 14001:2004; 25. Curso de Qualificação de Auditor Interno VDA 6.3. 26. Análise de solda MAG (MACROGRAFIA) e solda ponto (Ensaio de Extração, arranchamento); 27. Manuseio com Salt-Spray e Análise para desenvolvimento e processo; 28. Manuseio com Normas Mercedes, MAN, Honda, Yamaha e outros;



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  • Medição da
    Dureza dos Materiais

    APOSTILA DO CURSO:
    A7 Medição da Dureza dos Materiais

    Departamento de Treinamento

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    Dpto. Treinamento

    Medição da Dureza dos Materiais

    Í n d i c e

    1. Introdução ................................................................................... 2

    2. Relações de Conversão de Dureza ........................................... 5

    3. Relações entre Dureza e Resistência à Tração ....................... 5

    4. Ensaios de Dureza ...................................................................... 6
    4.1. Ensaio Brinell ....................................................................................... 6
    4.1.1. Aplicação ............................................................................................................ 7
    4.1.2. Limitações........................................................................................................... 8
    4.1.3. Condições de Ensaio ........................................................................................ 11
    4.1.4. Apresentação dos Resultados .......................................................................... 13
    4.2. Dureza Rockwell ................................................................................ 15
    4.2.1. Descrição do ensaio ......................................................................................... 15
    4.2.2. Penetradores .................................................................................................... 15
    4.2.3. Representação da dureza Rockwell ................................................................. 19
    4.2.4. Profundidade de penetração............................................................................. 20
    4.3. Dureza Vickers................................................................................... 22
    4.3.1. Apresentação dos Resultados .......................................................................... 24
    4.3.2. Cargas Utilizadas .............................................................................................. 25
    4.3.3. Defeitos de Impressão ...................................................................................... 26
    4.3.4. Vantagens e Limitações do Ensaio ................................................................... 27
    4.4. Dureza Shore (escleroscópica) .......................................................... 28
    4.5. Ensaios de Micro-dureza ................................................................... 28

    5. Resumo...................................................................................... 30

    6. Apêndices.................................................................................. 33
    6.1. Relação trigonométrica ...................................................................... 33
    6.2. Sistema Internacional de Unidades .................................................... 33
    6.3. Tabela de conversão de polegada em milímetros e vice-versa .......... 34
    6.4. Tabela dos Senos 0º - 45º ................................................................. 35
    6.5. Tabela dos Senos 45º - 90º............................................................... 36
    6.6. Tabela dos Co-senos 0º - 45º ............................................................ 37
    6.7. Tabela dos Co-senos 45º - 90º .......................................................... 38

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    Medição da Dureza dos Materiais

    1. Introdução

    A dureza de um material é um pouco complexa de se definir, devido às diferentes
    definições que lhe podem dar.

    “Cientificamente, dureza é o grau de resistência à deformação permanente”.

    Há vários critérios para verificar a dureza de um material ou seja:

    - Resistência à penetração;
    - Absorção de energia sob cargas dinâmicas (por choque);
    - Resistência à abrasão;
    - Resistência ao risco;
    - Resistência ao corte.

    Tabela 1

    A escala de dureza mais antiga atende apenas um dos critérios já citados, o de
    resistência ao risco. Ela data de 1822 e consiste em uma tabela de 10 padrões de
    minerais ordenados na ordem crescente quanto à possibilidade de ser riscado.

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    Medição da Dureza dos Materiais

    Para os metais esta escala não tem aplicação necessária para verificar com relativa
    precisão a dureza dos vários metais usados na indústria metalúrgica.

    O gráfico abaixo mostra a relação existente entre os vários métodos de medir dureza e o
    limite de resistência à tração.

    LIMITE DE RESISTÊNCIA À TRAÇÃO, kgf/mm 2

    Figura 1 - Relação entre Dureza e Limite de Resistência à Tração para aços

    Não é possível encontrar uma definição única de dureza, pois para cada critério
    apresentado anteriormente existem um ou mais tipos de medidas adequados.

    A dureza não é uma propriedade absoluta. Na realidade devemos comparar materiais, ou
    seja, somente existe um material duro se houver outro mole.

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    Medição da Dureza dos Materiais

    A verificação da dureza dos materiais se processa através do que chamamos de ENSAIO.
    Portanto nós vamos realizar um ensaio de dureza ou seja, através de procedimentos
    normalizados verificamos a “comparação” da dureza medida no objeto com valores
    tabelados conforme cada critério.

    Podemos dividir o ensaio de dureza em três importantes critérios:

    - Ensaio por penetração
    - Ensaio por choque
    - Ensaio por risco

    Os ensaios por PENETRAÇÃO e por CHOQUE são os mais usados no ramo da
    metalurgia e da mecânica sendo que o critério por PENETRAÇÃO é o mais usado. Os
    ensaios podem ser (os nomes em homenagem a seus respectivos autores):

    BRINELL
    ROCKWELL
    VICKERS
    SHORE
    KNOOP

    Quando se deve selecionar um material para resistir à erosão ou à deformação plástica, a
    DUREZA é geralmente a propriedade mais importante.

    A maior parte dos testes de dureza emprega uma carga padrão que é aplicada a uma
    esfera ou pirâmide em contato com o material a ser testado.

    A dureza é uma propriedade fácil de medir, porque o ensaio não é destrutivo e não há
    necessidade de corpo de prova. Normalmente pode-se realizar o teste diretamente sobre a peça.

    Datsko, Joseph-Material proprierties and manufacturing processes, NY 1966, mostra que
    a resistência à tração relaciona-se com a dureza através do expoente do
    ENCRUAMENTO ,e da CARGA aplicada, colocando em gráficos estas relações.

    Figura 2 - Aspecto da deformação durante a penetração no ensaio de dureza

    Na fig.2 a linha tracejada mostra a impressão final, e revela que houve uma região de
    deformação elástica dentro da deformação plástica total. Isto significa que o esforço
    necessário para produzir a impressão dependerá da tensão de escoamento e da
    velocidade de encruamento após ter sido ultrapassado o limite de escoamento.

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    Medição da Dureza dos Materiais

    O limite de resistência à tração depende tanto do limite de escoamento como do
    encruamento do metal. Portanto existe uma correlação entre a resistência e a dureza.

    Geralmente a dureza é determinada pela resistência à penetração, para isso utiliza-se um
    “penetrador" na forma de esfera ou de pirâmide ou tronco de cone, fabricado de aço
    temperado, metal duro ou diamante o qual é forçado a penetrar no material cuja dureza se
    quer medir através da aplicação de uma carga estática.

    O resultado é uma deformação que provoca o aparecimento de uma impressão na
    superfície do material. A profundidade ou dimensões dessa impressão são a base para a
    determinação do valor que representa a dureza.

    2. Relações de Conversão de Dureza

    Existem tabelas de conversão entre as várias escalas de dureza. Às vezes torna-se
    necessário conhecer o valor de uma dureza, por exemplo Brinell, e a peça foi ensaiada,
    por exemplo, na escala Rockwell.

    Mas não podemos confiar demasiadamente nos valores de dureza obtidos por conversão
    de escalas.

    Temos diversos fatores que impedem a precisão dos resultados:

    - Cargas;
    - Penetradores diferentes;
    - Impressões de formas diversas;
    - Condição de encruamento resultante (conforme o material).

    3. Relações entre Dureza e Resistência à Tração

    Existe uma relação útil e prática, entre a dureza Brinell e a resistência à tração.

    A relação t = 0,36 HB determinada empiricamente é válida somente para aços carbono e
    aços liga com médio teor em liga.

    Na figura 1 temos as "Relações aproximadas entre a Resistência à Tração e diversas
    Durezas para Aço". Na verdade a curva apresentada deve ser analisada com certa
    precaução, e também limitada para os aços.

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    Medição da Dureza dos Materiais

    4. Ensaios de Dureza

    Os ensaios de dureza são baseados no princípio de penetração na superfície do metal
    pela aplicação de uma carga através de um penetrador, Estes métodos estão divididos
    em dois grupos:

    - Ensaios de penetração estáticos (mais comuns)
    - Ensaios de penetração dinâmicos

    4.1. Ensaio Brinell

    J. A. Brinell em 1900 divulgou este ensaio. Foi aceito e padronizado devido à relação que
    existe entre os resultados do ensaio e os da resistência à tração.

    O ensaio de dureza Brinell consiste em comprimir lentamente uma esfera de aço
    temperado de diâmetro D, sobre uma superfície plana, polida e limpa de um metal, por
    meio de uma carga F, durante um tempo t e que produz uma impressão permanente com
    o formato de uma calota esférica. A verificação é feita medindo o diâmetro D, com um
    micrômetro óptico (microscópio ou lupa graduada). O valor do diâmetro deve ser tomado
    como a média de duas leituras feitas a 90º uma da outra.

    A dureza Brinell é definida como o quociente entre a carga aplicada e a área de contato
    (HB = F / A c ) . Devido à dificuldade técnica de medição da profundidade (p) que é um
    valor muito pequeno, usa-se a formula:

    Figura 3

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    Medição da Dureza dos Materiais

    Exercício

    Uma amostra foi submetida a um ensaio de dureza Brinell no qual se usou uma esfera de
    2,5 mm de diâmetro e aplicou-se uma carga de 187,5 Kgf .

    As medidas dos diâmetros de impressão foram de 1mm. Qual a dureza do material
    ensaiado ?

    A unidade Kgf/mm 2 que deveria ser sempre escrita após o valor de HB, é omitida, pois a
    dureza Brinell não é um conceito físico satisfatório, por que não leva em consideração o
    valor médio da pressão sobre toda a superfície da impressão que é o que deveria ser
    observado.

    Figura 4

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    Medição da Dureza dos Materiais

    4.1.1. Aplicação

    O ensaio Brinell é usado especialmente para metais não ferrosos, ferro fundido, aço,
    produtos siderúrgicos em geral e peças não temperadas.

    É largamente empregado pela facilidade de aplicação pois pode ser efetuado em qualquer
    máquina à compressão.

    Para facilitar ainda mais seu emprego pode-se fazer ensaios Brinell usando-se máquinas
    Rockwell e uma tabela que nos dá a dureza Brinell em função da leitura na escala C, ou
    seja em função da profundidade de impressão.

    4.1.2. Limitações

    Seu uso é limitado pela esfera empregada. Usando-se esferas de aço temperado só é
    possível medir dureza até 500 HB pois durezas maiores iriam danificar 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 notável quanto mais duro for o metal.

    Figura 5

  • Medição da Dureza dos Materiais

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    Dpto. Treinamento

    Figura 6

    O ensaio deve ser realizado em superfícies cilíndricas com raio de curvatura maior do que
    5 vezes o diâmetro da esfera usada, pois poderá haver 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.

    Figura 7

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    Medição da Dureza dos Materiais

    A seguir temos tabelas que fornecem os valores de dureza Brinell em função de um
    diâmetro de impressão d.

    Exercício

    Localizar na tabela usando um diâmetro d de esfera igual a 10 mm, a dureza para um
    material que ficou com um diâmetro de impressão de 3,54 mm.

    Resposta:

    ................................


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