Ensaio de MateriaisParte III

Aula 06

ENSAIO DE FLUÊNCIA

Conceito: a fluência é a deformação plástica que ocorre num material é colocado em serviço a temperaturas elevadas e ficam expostos a tensões mecânicas estáticas.

Equipamento: é realizado na Máquina Universal de Ensaios,

acoplada a um forno elétrico;

Propriedades Avaliadas: a deformação, ou seja, a própria fluência do material;

Material a Ensaiar: aços;

Observação: estes ensaios são realizados em corpos de prova.

ENSAIO DE FLUÊNCIA

Vídeo - Telecurso 2000 Ensaios de Materiais 14 Ensaio de fluencia4:30 à 6:18

ENSAIO DE FADIGAConceito: Fadiga é a ruptura de componentes, sob uma carga

bem inferior à carga máxima suportada pelo material, devido a solicitações cíclicas repetidas.

O ensaio de resistência à fadiga é um meio de especificar limites de tensão e de tempo de uso de uma peça ou elemento de máquina.

Equipamento: é realizado em máquinas especialmente desenvolvidas para o tipo de peça ou produto a ser ensaiado;

Propriedades Avaliadas: o tempo de vida útil do material;Material a Ensaiar: diversos materiais;

Observação: estes ensaios são realizados em corpos de prova e também nas próprias peças ou produtos.

Você já sabe que toda máquina é constituída por um conjunto de componentes.

No uso normal, nunca ocorre de todos os componentes falharem ao mesmo tempo. Isso porque cada um tem características próprias, uma das quais é o tempo de vida útil esperado.

O ensaio de resistência à fadiga é um meio de especificar limites de tensão e de tempo de uso de uma peça ou elemento de máquina. É utilizado também para definir aplicações de materiais.

É sempre preferível ensaiar a própria peça, feita em condições normais de produção. Molas, barras de torção, rodas de automóveis, pontas de eixo etc. são exemplos de produtos normalmente submetidos a ensaio de fadiga.

Quando não é possível o ensaio no próprio produto, ou se deseja comparar materiais, o ensaio é feito em corpos de prova padronizados.

A fratura por fadiga é típica: geralmente apresenta-se fibrosa na região da propagação da trinca e cristalina na região da ruptura repentina.

• Fazer a experiência do clipe.

ENSAIO DE FADIGA

Fatores que influenciam a resistência à fadiga

Uma superfície mal acabada contém irregularidades que aumentam a concentração de tensões, resultando em tensões residuais que tendem a diminuir a resistência à fadiga.

Defeitos superficiais causados por polimento (queima superficial de carbono nos aços, recozimento superficial, trincas etc.) também diminuem a resistência à fadiga.

Tratamentos superficiais (cromo, níquel) diminuem a resistência à fadiga, por introduzirem grandes mudanças nas tensões residuais, além de conferirem porosidade ao metal. Por outro lado, tratamentos superficiais endurecedores podem aumentar a resistência à fadiga.

ENSAIO DE FADIGA

Fatores que influenciam a resistência à fadiga

O tratamento térmico adequado aumenta não somente a resistência estática, como também o limite de fadiga.

O encruamento dos aços dúcteis aumenta o limite de fadiga.

O meio ambiente também influencia consideravelmente o limite de fadiga, pois a ação corrosiva de um meio químico acelera a velocidade de propagação da trinca.

A forma é um fator crítico, porque a resistência à fadiga é grandemente afetada por descontinuidades nas peças, como cantos vivos, encontros de paredes, mudança brusca de seções.

Vídeo: Telecurso 2000 Ensaios de Materiais 15 Ensaio de fadiga

5:50 à 7:33

ENSAIO DE IMPACTO

ENSAIO DE IMPACTO

Conceito: o ensaio de impacto caracteriza-se por submeter o corpo ensaiado a uma força brusca e repentina, que deve rompê-lo;

Equipamento: é realizado num equipamento chamado de Pêndulo ou Martelo;

Propriedades Avaliadas: ductibilidade, resistência ao choque;

Material a Ensaiar: aços e ferros fundidos;

Observação: é realizado em corpos de prova.

ENSAIO DE IMPACTO

O choque ou impacto representa um esforço de natureza dinâmica, porque a carga é aplicada repentina e bruscamente.

No impacto, não é só a força aplicada que conta. Outro fator é a velocidade de aplicação da força. Força associada com velocidade traduz-se em energia.

O ensaio de impacto consiste em medir a quantidade de energia absorvida por uma amostra do material, quando submetida à ação de um esforço de choque de valor conhecido.

O método mais comum para ensaiar metais é o do golpe, desferido por um peso em oscilação. A máquina correspondente é o martelo pendular.

Vídeo: Telecurso 2000 Ensaios de Materiais 16 Ensaio de impacto

6:10 à 6:56

ENSAIO DE METALOGRAFIA

Conceito: o ensaio metalográfico fornece dados sobre o material de que foi produzido e também sobre sua homogeneidade. Esses exames são feitos em secções do material, polidas e atacadas com reativos adequados.

Equipamento: Embutidora, Politriz, Microscópio;

Resultados Analisados: tamanhos de grãos, tipos de grãos, homogeneidades; estrutura.

Material a Ensaiar: todos os metais;

Observação: é realizado através da retirada de pequenas porções planas do material a ser ensaiado.

Preparação de uma superfície

1ª Corte: feito com serra ou com cortador de disco abrasivo adequado;

Preparação de uma superfície

2ª Embutimento: O embutimento da amostra é realizado para facilitar o manuseio de peças pequenas, evitarem a danificação da lixa ou do pano de polimento, abaulamento da superfície, que traz sérias dificuldades ao observador.

O embutimento consiste em circundar a amostra com um material adequado, formando um corpo único. Como comentado anteriormente, o embutimento pode ser a frio e a quente, dependendo das circunstâncias e da amostra a ser embutida.

Preparação de uma superfície

3ª Lixamento: inicia-se com lixa, em direção normal aos riscos já existentes; passa-se sucessivamente para lixa de granulação mais fina, sempre mudando a direção de 90º.

Após cada lixamento a superfície deve ser cuidadosamente limpa a fim de que o novo lixamento não fique contaminado com resíduos do lixamento anterior.

Preparação de uma superfície

4ª Polimento: realizado com alumina ou pasta de diamante.

5ª Ataque: com reagente específico de acordo com o material

ProcedimentoLixa-se o corpo de prova na “politriz” utilizando as lixas conforme a seqüência: 100; 220; 320; 400 e 600, sendo opcional a utilização da lixa 1200; é indispensável girar o corpo de prova cerca de 90º a cada troca de lixa.

Depois de lixado, deve-se realizar o polimento do material utilizando o pano de polimento e alumina.

Posteriormente, o corpo de prova deve ser limpo com água, álcool etílico e subseqüente secado no secador.

Em seguida a superfície do corpo de prova deve ser mergulhada no reagente escolhido. O reagente a ser escolhido fica a critério do responsável pelo laboratório, o tempo em que amostra ficará em contato com o reagente deve ser o suficiente para que haja o ataque do material.

Após o ataque, rapidamente a amostra deve ser lavada em água corrente e na seqüência com álcool etílico. Para finalizar a amostra deve ser secada com o auxilio de um secador.

Finalizando, a microestrutura do material é identificada com o auxilio do microscópio ótico.

ENSAIO DE ANÁLISE QUÍMICA

Conceito: Consiste em analisar a composição química dos elementos de composição de um material;

Equipamento: Espectrômetro de emissão ótica;

Propriedades Avaliadas: neste ensaio são avaliadas todas as composições químicas inclusas no material;

Material a Ensaiar: todos os tipos de materiais;

ENSAIO VISUAL

Conceito: este ensaio consiste, simplesmente, na visualização através do olho humano, de defeitos e descontinuidades em peças e produtos. Podemos utilizar como ajuda as lupas, microscópios, espelhos, e câmeras de circuito fechado de tv;

Equipamento: os olhos humanos;

Propriedades Avaliadas: trincas, descontinuidades e defeitos aparentes;

Material a Ensaiar: todos os tipos de materiais;

Observação: este ensaio é realizado em peças e produtos acabados.

ENSAIO VISUAL

Descontinuidade: Produto pode ser

utilizado.

Defeito: Produto não pode ser utilizado.

Alguns Cuidados:• Limpeza da superfície;• Acabamento da superfície;• Nível de iluminação do local;• Seu posicionamento em relação ao ensaio.

ENSAIO COM LÍQUIDO PENETRANTE

Conceito: o ensaio consiste em aplicar um líquido penetrante sobre a superfície a ser ensaiada. Após remover o excesso da superfície, faz-se sair da descontinuidade o líquido penetrante retido, utilizando-se para isso um revelador. A imagem da descontinuidade, ou seja, o líquido penetrante contrastando com o revelador, fica então visível;

Equipamento: os olhos humanos, desengraxantes, penetrantes e reveladores;

Propriedades Avaliadas: trincas, poros, descontinuidades na superfície, e defeitos não aparentes;

Material a Ensaiar: todos os tipos de materiais;

Observação: este ensaio é realizado em peças e produtos acabados.

ENSAIO COM LÍQUIDO PENETRANTE

Etapas:

1.Preparação e limpeza da superfície.

2.Aplicação do líqüido penetrante.

3.Remoção do excesso de penetrante.

4.Revelação.

5.Inspeção.

6.Limpeza final.

• Vídeo: Ensaio de Líquido Penetrante - CFP CURSOS

ENSAIO COM LÍQUIDO PENETRANTE

Vantagens•Podemos dizer que a principal vantagem deste método é

sua simplicidade, pois é fácil interpretar seus resultados.

•O treinamento é simples e requer pouco tempo do operador.

•Não há limitações quanto ao tamanho, forma das peças a serem ensaiadas, nem quanto ao tipo de material.

•O ensaio pode revelar descontinuidades extremamente finas, da ordem de 0,001mm de largura, totalmente imperceptíveis a olho nu.

ENSAIO COM LÍQUIDO PENETRANTELimitações•O ensaio só detecta descontinuidades abertas e superficiais,

já que o líqüido tem de penetrar na descontinuidade.

•Por esta razão, a descontinuidade não pode estar preenchida com qualquer material estranho.

•A superfície do material a ser examinada não pode ser porosa ou absorvente, já que não conseguiríamos remover totalmente o excesso de penetrante, e isso iria mascarar os resultados.

•O ensaio pode se tornar inviável em peças de geometria complicada, que necessitam de absoluta limpeza após o ensaio, como é o caso de peças para a indústria alimentícia, farmacêutica ou hospitalar.

ENSAIO COM PARTÍCULAS MAGNÉTICAS

Conceito: O ensaio por partículas magnéticas é largamente utilizado nas indústrias para detectar descontinuidades superficiais e subsuperficiais, até aproximadamente 3 mm de profundidade, em materiais ferromagnéticos.

Equipamento: é realizado por meio de um equipamento que magnetize a peça; (indução, bobina, eletrodos)

Propriedades Avaliadas: trincas, descontinuidades e defeitos não aparentes;

Material a Ensaiar: metais ferrosos;

Observação: este ensaio é realizado em peças e produtos acabados, dependendo do tamanho.

Vídeo:Principios de inspección por partículas Magnéticas..3gp

ENSAIO COM PARTÍCULAS MAGNÉTICAS

ENSAIO DE ULTRA-SOM

Conceito: nesse ensaio, induzimos, por meio de um emissor, ondas ultrasônicas que se propagam através do material que desejamos analisar. Pelo eco captado no receptor, determina-se a existência ou não de descontinuidades.

Equipamento: através de um aparelho de ensaio de Ultra Som;

Propriedades Avaliadas: descontinuidades e defeitos internos em peças, produtos e matéria prima;

Material a Ensaiar: metais e não metais;

Observação: este ensaio é realizado em peças e produtos acabados, dependendo do tamanho.

ENSAIO DE ULTRA-SOM

Vantagens:• Localização precisa das descontinuidades existentes nas peças;• Alta sensibilidade ao detectar pequenas descontinuidades;• Maior penetração para detectar descontinuidades internas na

peça;• Respostas imediatas pelo uso de equipamento eletrônico.

Desvantagens:• Exigência de bons conhecimentos técnicos do operador;• Atenção durante todo o ensaio;• Obediência a padrões para calibração do equipamento;• Necessidade de aplicar substâncias que façam a ligação entre o

equipamento de ensaio e a peça (acoplantes).

Referências

CALLISTER Jr, William. Ciência e Engenharia dos Materiais: Uma introdução. 5ª Ed. Rio de Janeiro. LTC. 2005.

VAN VLACK, Laurence Hall. Princípios de Ciência dos Materiais. 4ª Ed. São Paulo. Edgard Blücher. 2002.

PADILHA, Ângelo Fernando. Materiais de Engenharia: Microestrutura e Propriedades. São Paulo. Hemus. 2007.

SHACKELFORD, J. F. Ciência dos Materiais. 6ª Ed. Pearson. 2008.

SENAI. Telecurso 2000 Profissionalizante. São Paulo.

PASCOALI, S. Apostila de Tecnologia dos Materiais I. CEFET – SC. Araranguá. 2008.

Kanieski, L. Ensaios de Materiais: Apostila. Colégio Evangélico de Panambi. 2005.

Centro Paula Souza. Ensaios Tecnológicos. São Paulo.