Ensaio de Dureza

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FACULDADE DE ENGENHARIA E ARQUITETURA
ENGENHARIA MECÂNICA

ENSAIO DE DUREZA        

ORIENTADOR MESTRE: WILLIAM HAUPT
DISCIPLINA: LABORATÓRIOS DE MATERIAIS
ACADÊMICOS: EDUARDO M. FABRIS, SARANDI – RS, ANA PAULA MUHL SILVA, PASSO FUNDO – RS e TOMAS CASAGRANDE, MARAU - RS

PASSO FUNDO, ABRIL DE 2016

Resumo

Com a aprimoração dos materiais utilizados para a indústria metalúrgica e seu respectivo melhor  desempenho o engenheiro precisa levar em consideração a importância de estar aprimorando esse seu campo de atuação. Diante dessas necessidades e da imensa procura do mercado por materiais com as melhores características, para cada situação a serem aplicados, surge a necessidade dos ensaios mecânicos, os mesmos, que possibilitam determinar as características mecânicas fundamentais para seu bom funcionamento, desempenho além de poder comparar diferentes materiais e diferentes tipos de tratamentos superficiais dentre outras características.  Os ensaios de dureza nos possibilitam calcular e determinar os valores de dureza para cada material além de poder usar esses valores correlacionando-os com outras propriedades, com isso, os engenheiros possuem mais segurança, a partir dos ensaios e cálculos, para projetar e definir o material que mais se ajusta a sua necessidade.
Palavras-Chave: Ensaios de dureza; dureza; propriedades mecânicas;

1. Introdução:

O referido trabalho abordará os ensaios de dureza, ensaios que nos permitem obter dados quantitativos, tanto para comparação entre materiais como para conferência de determinadas características tal qual é amplamente utilizado na indústria no momento que fornece dados de resistência a deformação permanente, controle das especificações, dureza entre etapas de fabricação, dentre outras.

Durante os ensaios realizados observou-se como alguns materiais ensaiados comportaram-se quando receberam uma determinada carga em sua estrutura e a partir desse comportamento podemos medir sua dureza em duas escalas que abordaremos neste trabalho: Brinell e Vickers. Com tais ensaios poderemos definir os valores de dureza de cada material ensaiado. A dureza de um material está amplamente ligada com a força de ligação dos átomos íons e molécula que formam sua estrutura.

O ensaio de dureza é provavelmente o ensaio mecânico mais freqüentemente utilizado, pelo fato de ser um ensaio rápido, barato e de fácil realização. Existem três maneiras de se estimar a dureza de um material, uma consiste na capacidade de um material riscar o outro, uma outra é fazer uma impressão no corpo-de-prova através de impacto (choque) do penetrador. Enquanto que o mais utilizado na engenharia consiste em avaliar a propriedade de um material penetrar em outro. Cujo qual foi o mesmo utilizado nos testes dos materiais ensaiados que estão abordados no presente trabalho.

1. Materiais e métodos:

2.1 Materiais:

Para os ensaios de dureza realizados foram utilizados corpos de provas dos seguintes materiais; Aço SAE 1020, AÇO SAE 1045 e VC 131 (matrizaria), assim como materiais não ferrosos; (alumínio, cobre e latão) os quais foram divididos em duas categorias: encruados e não encruados.

1. Equipamentos:

Para realizarmos os ensaios de dureza utilizamos o durometro modelo Heckert. [Figura 2.1.1.1 e 2.1.1.2]. Um equipamento de durometro funciona da seguinte forma: o material o qual se quer saber a dureza é submetido a uma pressão definida a qual é aplicada por uma mola calibrada que atua sobre o endentador. Um indicador irá fornecer a profundidade da endentação, dessa forma, o valor é tido pela profundidade da penetração no material.

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                 Figura 2.1.1.1                                        Figura 2.1.1.2

2.2  Métodos:

Foram realizados cinco testes de em cada material a fim de se obter uma média geral de dureza. No procedimento é realizado anteriormente uma pré-carga sobre a superfície do corpo de prova a qual causa uma deformação elástica (não permanente); retirando-se a pré-carga é novamente aplicado uma nova carga (sendo esta definitiva) onde ocorrera uma deformação plástica no corpo de prova a qual será posteriormente avaliada retirando-se os valores das medidas.

E válido ressaltarmos que a correta manutenção e limpeza tanto do equipamento quanto do corpo de prova é de suma importância para se obter um resultado coerente, pois na presença de óxidos(ferrugem), partículas e óleos o resultado pode ser alterado.   

O método de dureza Brinell inicialmente proposto por J. A. Brinell em 1990 foi o primeiro ensaio de penetração a ser reconhecido industrialmente e tem por finalidade comprimir uma esfera de aço (geralmente aço temperado) na superfície do corpo de prova gerando uma endentação de formato esférico. A carga usada para comprimir a esfera é aplicada por um tempo de aproximadamente 30 segundos, e seus valores de carga variam conforme o material utilizado na medição. O diâmetro da esfera também é variável dependendo do material que é feito o ensaio. O valor do diâmetro da endentação resultante da aplicação da carga é usado para determinar os valores das durezas dos materiais ensaiados.

O ensaio Brinell norma ASTME10-93 realizado em aula, consiste basicamente em uma impressão na superfície do corpo de prova a qual é ocasionada por uma esfera (Figura 2.3.1). Neste procedimento foi utilizada uma esfera de 2,5mm juntamente com uma carga de 62,5 kgf., sendo o tempo de aplicação da carga na ordem de 10 a 15 segundos.

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Figura 2.3.1

Já o método de dureza Vickers foi inicialmente usado em 1925 por Smith e Sandland na empresa Vickers-Armstrong Ltda que fabricava máquinas para operar ensaios de dureza. O método é semelhante ao da dureza Brinell, porém o penetrador não tem formato esférico, e sim, tem o formato de uma pirâmide de diamante com base quadrada e ângulo de 136º entre faces opostas. A endentação resultante no corpo de prova tem o formato de um quadrado, e através de um microscópio acoplado ao equipamento é feita a leitura da diagonal deste quadrado para ser utilizada na determinação da dureza do material.