Ensaios destrutivos .modelform

8/20/2019 Ensaios destrutivos .modelform

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MODULFORMO UO UL ORM ORMO UO UL ORM ORMO UO UL ORM ORMO UO UL ORM ORMO UO UL ORM ORMO UO UL ORM ORM

COMUNIDADE EUROPEIAFundo Social Europeu

Guia do Formando

Ensaios Destru t ivos Ensaios Destru t ivos nsa ios est ru t i vos


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Ensaios DestrutivosEnsaios DestrutivosEnsaios DestrutivosEnsaios DestrutivosEnsaios Destrutivos IG . 1IG . 1IG . 1IG . 1IG . 1

Índice Geral

ÍNDICE GERAL

I - INTRODUÇÃO AOS ENSAIOS MECÂNICOS EM JUNTASSOLDADAS

• Introdução I.2

• Tipos de ensaios mecânicos I.2

• Definição dos ensaios. Provetes. Equipamento I.3

• Medições I.3

• Realização de ensaios I.4

• Resumo I.6

• Actividades / Avaliação I.7

II - ENSAIO DE TRACÇÃO

• Introdução II.2

• Ensaio de tracção de metais II.4

• Ensaio de tracção de juntas soldadas II.17

• Resumo II.19

• Actividades / Avaliação II.20

III - ENSAIO DE FRACTURA DE JUNTAS DE CANTO

• Introdução III.2

• Descrição do ensaio III.2

• Resultados III.4

• Utilização de entalhes III.4

• Resumo III.6

• Actividades / Avaliação III.7


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Ensaios DestrutivosEnsaios DestrutivosEnsaios DestrutivosEnsaios DestrutivosEnsaios Destrutivos


IG . 2IG . 2IG . 2IG . 2IG . 2

Índice Geral

IV - ENSAIO DE DOBRAGEM

• Introdução IV.2

• Princípio do ensaio IV.2

• Formas de execução IV.2

• Tipos de ensaios de dobragem IV.5

• Aplicações IV.7

• Resumo IV.9

• Actividades / Avaliação IV.10

V - ENSAIO DE DUREZA

• Introdução V.2

• Ensaio de risco V.2

• Ensaios de ressalto V.3

• Ensaios por penetração V.5

• Resumo V.21

• Actividades / Avaliação V.22

VI - ENSAIO DE ABSORÇÃO DE ENERGIA

• Introdução VI.2

• Ensaio de Charpy VI.5

• Ensaio de Izod VI.8

• Ensaio de EPQL (Drop Weight Tear Teste - Dwtt) VI.10

• Resumo VI.11

• Actividades / Avaliação VI.12

VII - ENSAIO DE FADIGA E FLUÊNCIA

• Ensaio de fadiga VII.2


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Ensaios DestrutivosEnsaios DestrutivosEnsaios DestrutivosEnsaios DestrutivosEnsaios Destrutivos IG . 3IG . 3IG . 3IG . 3IG . 3

Índice Geral

• Ensaio de fluência VII.8

• Resumo VII.12

• Actividades / Avaliação VII.13

VIII - ANÁLISE DA COMPOSIÇÃO QUÍMICA DOS MATERIAIS

• Introdução VIII.3

• Aços ao carbono e ao carbono manganês VIII.4

• Aços de liga VIII.5

• Ligas à base de alumínio VIII.6

• Ligas à base de cobre e/ou níquel VIII.7

• Ligas de brasagem e soldobrasagem VIII.8

• Alguns fluxos VIII.9

• Espectrometria VIII.10

• Certificados VIII.10

• Resumo VIII.16

• Actividades / Avaliação VIII.17

IX - DETERMINAÇÃO DO TEOR DE HIDROGÉNIO

• Introdução IX.2

• Materiais necessários para o ensaio IX.2

• Método IX.3

• Resumo IX.6

• Actividades / Avaliação IX.7

X - ENSAIOS METALOGRÁFICOS

• Introdução X.2

• O exame macrográfico X.3

• O exame micrográfico X.8

• Resumo X.13


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Índice Geral

• Actividades / Avaliação X.14

BIBLIOGRAFIA B.1


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Ensaios DestrutivosEnsaios DestrutivosEnsaios DestrutivosEnsaios DestrutivosEnsaios Destrutivos M . T

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Introdução aos Ensaios Mecânicos em Juntas Soldadas

Introdução aos Ensaios Mecânicos em Juntas SoldadasIntrodução aos Ensaios Mecânicos em Juntas SoldadasIntrodução aos Ensaios Mecânicos em Juntas SoldadasIntrodução aos Ensaios Mecânicos em Juntas SoldadasIntrodução aos Ensaios Mecânicos em Juntas Soldadas


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Ensaios DestrutivosEnsaios DestrutivosEnsaios DestrutivosEnsaios DestrutivosEnsaios Destrutivos I . 1I . 1I . 1I . 1I . 1


OBJECTIVOS

No final desta Unidade Temática, o formando deverá estar apto a:

• Caracterizar a finalidade dos ensaios mecânicos;

• Identificar os diferentes tipos e classes de ensaios;

• Enunciar as principais medidas e leituras a realizar nos ensaios;

• Definir as tarefas mais importantes na realização de ensaios.

TEMAS

• Introdução

• Tipos de ensaios mecânicos

• Definição dos ensaios. Provetes. Equipamento

• Medições

• Realização de ensaios

• Resumo

• Actividades / Avaliação


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Componente Científico-Tecnológica

A importância dos ensaios mecânicos relativamente à avaliação de componentes,estruturas, processos tecnológicos de fabrico e controlo da qualidade é evidente,na medida em que permitem obter valiosa informação sobre as característicasdos materiais.

Por sua vez, estas características, normalmente designadas por propriedadesmecânicas dos materiais, definem o seu comportamento, quando sujeitas aesforços ou cargas. São exemplo destas propriedades, a resistência, a rigidez,a tenacidade, a resiliência ou, ainda, a dureza.

Neste contexto, a dureza poderá ser considerada como um tipo particular de

resistência da superfície do material à identação ou à abrasão.

Tendo em atenção o seu processo de execução, podemos considerar doistipos de Ensaios Mecânicos:

a) Aqueles que são função do modo como a força é aplicada;

b) Aqueles que são função do modo como o material ou o provete se relacionacom o meio ambiente.

No primeiro caso, podemos mencionar os ensaios de tracção, de compressão,torção e flexão, que poderão ser levados a efeito a baixas velocidades (ensaiosestáticos) ou a velocidades elevadas (ensaios dinâmicos), havendo, neste últimocaso, que ter em consideração os fenómenos de inércia.

No caso especial em que a carga é aplicada instantaneamente, o ensaio designa-se “ensaio de choque”. Por outro lado, se uma carga constante é mantida por um período de meses ou anos, o ensaio é considerado de longa duração, como

acontece com o ensaio de fluência.

No caso das cargas variáveis são ainda de considerar os ensaios de fadiga.

Relativamente às condições de ensaio a que se faz referência na alínea b),existem três classes de ensaios:

1) Ensaios executados a PTN (Pressão e Temperatura Normal);

2) Ensaios executados a baixa temperatura;

3) Ensaios executados a alta temperatura.

INTRODUÇÃO

Dureza

TIPOS DE ENSAIOS MECÂNICOS

Ensaios estáticos e ensaiosdinâmicos


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Além destas classes podem ainda ser considerados ensaios em ambienteshúmidos e/ou corrosivos.

Um ensaio de boa qualidade deverá:

1) Ter um significado preciso;

2) Ser de confiança;

3) Ser repetitivo;

4) Ter uma precisão conhecida;

5) Ser barato.

De modo a salvaguardar tais características, torna-se necessária uma preparaçãocuidada dos provetes de ensaio. Sempre que possível, deverá recorrer-se adimensões normalizadas.

Por outro lado, todos os provetes deveram ser marcados antes da execução doprograma de ensaio.

A selecção de máquinas para os ensaios envolve a ponderação dos quatropontos seguintes:

1) Finalidade do ensaio;

2) Precisão necessária;

3) Conveniência ou existência no mercado;

4) Custos.

A escolha final resulta de uma solução de compromisso entre os três últimospontos.

As medições mais frequentes num laboratório de ensaios mecânicos são asseguintes:

• Comprimentos;

DEFINIÇÃO DOS ENSAIOS. PROVETES. EQUIPAMENTO

MEDIÇÕES

Grandezas a medir


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I . 4I . 4I . 4I . 4I . 4



• Ângulos;

• Volumes;

• Massa;

• Forças;

• Pressões;

• Intervalos de tempo;

• Temperaturas;

• Correntes eléctricas;

• Tensões;

• Resistências.

Estas medições são efectuadas através de instrumentação adequada, sendo aprecisão função do tipo de aparelho utilizado.

A precisão de um instrumento está intimamente relacionada com a sensibilidadee o valor da menor escala do aparelho.

Maioritariamente, os sistemas eléctricos de medição apresentam váriassensibilidades que correspondem a diversos valores de amplificação do sinal.

Ao serem efectuadas medições, deve ter-se sempre presente que a todos osvalores está associada uma determinada precisão. Assim, podem ocorrer doistipos de erros:

• Erros sistemáticos, provenientes de calibrações menos cuidadas;

• Erros acidentais provenientes, em grande parte, da falta de experiência dotécnico.

Se, por um lado, os erros sistemáticos são passíveis de correcção, os errosacidentais são de natureza aleatória e, portanto, só controlados quando oprograma de ensaios é suficientemente grande de modo a possibilitar umadequado tratamento estatístico.

No momento em que se dá início a um ensaio, uma execução rápida deoperações tem que ser levada a cabo pelo experimentador, pelo que se torna

necessária uma meticulosa e cuidada preparação de todas as operações.

REALIZAÇÃO DE ENSAIOS

Tipos de erros de precisão


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Existem muitos tipos de ensaios, alguns exigindo grupos de trabalho altamenteespecializados. Nestes casos, será necessário indicar o responsável pelaorientação e coordenação do trabalho, o operador das máquinas, o responsável

pelos equipamentos de medida e o especialista no tratamento matemático e naprecisão de resultados. Cada uma destas pessoas terá uma função específica,e é do cumprimento rigoroso destas funções que resulta o sucesso do ensaio.

Em ensaios não tão exigentes em meios humanos, todas as funçõesanteriormente mencionadas poderão ficar a cargo de um único elemento, o qualdeverá estar apto a prever e planear todo o ensaio.

Seguidamente, são referidas algumas das tarefas mais importantes narealização de ensaios:

•Preparar as folhas de resultados, tendo o cuidado de reservar um espaçopara a completa identificação do ensaio;

• Fazer o registo do equipamento utilizado e de qualquer preparação ouadaptação especial;

• Efectuar os cálculos necessários para seleccionar as condições de ensaio;

• Certificar as condições de funcionamento da máquina de ensaio. Testar ecalibrar a máquina;

• Fazer o registo das condições de ensaio;

• Fazer certificações e registos, tal como foi descrito nos pontos anteriores,relativamente aos aparelhos de medida. Dedicar particular atenção àconversão de unidades, registando os factores de amplificação e, quandonecessário, fazer as próprias curvas de calibração;

• Após o ensaio, providenciar para que o local fique arrumado e limpo e asmáquinas de ensaio convenientemente desligadas;

• Nunca esquecer que o ensaio só se pode considerar acabado quando osresultados tiverem sido resumidos, verificados e interpretados.

Operações a realizar duranteo ensaio


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I . 6I . 6I . 6I . 6I . 6



Nesta Unidade Temática fez-se uma breve descrição dos objectivos e finalidadesdos ensaios mecânicos, referindo-se ainda a algumas propriedades mecânicas.

Foram também mencionados os principais tipos e classes de ensaios,considerando a distinção entre ensaios estáticos e dinâmicos.

Por último, foram salientadas as principais medições realizadas em laboratório,bem como, a algumas regras e tarefas a assegurar durante os ensaios.

RESUMO


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Componente Prática

1. Qual a razão pela qual existe a necessidade de realização de ensaiosmecânicos?

2. Quais os principais tipos de ensaios mecânicos que existem, atendendo aomodo como são executados?

3. Quais os dois tipos de erros que se podem esperar quando são efectuadasmedições em laboratório?

4. Quais são as principais operações a realizar durante um ensaio?

ACTIVIDADES / AVALIAÇÃO


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Ensaio de Tracção

Ensaio deEnsaio deEnsaio deEnsaio deEnsaio de TTTTTr r r r r acçãoacçãoacçãoacçãoacção


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II . 2II . 2II . 2II . 2II . 2

Ensaio de Tracção


Conceito de tensão

Antes de iniciarmos o estudo do ensaio de tracção uniaxial, vamos definir algumas

grandezas indispensáveis para a compreensão do referido ensaio - neste

contexto, os conceitos de tensão e extensão são de particular relevância. A

tensão é definida de forma genérica como sendo a intensidade de força

(uniformemente distribuída) por unidade de área.

A tensão é usualmente medida em Megapascal [MPa], ou N/mm2, podendo, no

entanto, ser apresentada noutras unidades. A outra unidade mais utilizada para

a tensão é o Kg/mm2 . A sua relação com o MegaPascal é idêntica à relaçãoentre o Kilograma e o Newton, isto é, 1 Kg/mm2 = 9,81 MPa.

Consideremos uma barra solicitada por uma acção P.

Fig. II.1 - Tensão numa barra com secção transversal A, sujeita a uma carga axial P

A tensão nominal aplicada é igual a:

A

Pσ =

Será utilizado o sinal positivo sempre que se trate de uma tensão de tracção

(barra à tracção) e o sinal negativo para tensões de compressão (barra à

compressão).

INTRODUÇÃO


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Ensaios DestrutivosEnsaios DestrutivosEnsaios DestrutivosEnsaios DestrutivosEnsaios Destrutivos II . 3II . 3II . 3II . 3II . 3

Ensaio de Tracção


A tensão de tracção resulta de forças exteriores que tendem a aumentar o

comprimento e a reduzir a área da secção transversal da referida barra.

Fig. II.2 - Definição de tensão nominal

Além da tensão de tracção, existem mais dois estados básicos de tensão: atensão de compressão, resultante das forças que tendem a reduzir o

comprimento e aumentar a área da secção transversal, e a tensão de corte que

resulta das forças opostas que tendem a fazer escorregar ou deslizar uma

parte do material em relação à outra.

Fig. II.3 - Exemplos de tensão de compressão e corte

Conceito de extensão

Todos os materiais se deformam quando sujeitos a acções exteriores. 0 valor

dessa deformação depende do tipo de material, das dimensões e do valor das

acções.

Existem, fundamentalmente, dois tipos básicos de deformações instantâneas:

as elásticas e as plásticas. Apenas as primeiras são completamente

recuperáveis. No que diz respeito às plásticas, o material fica deformado, mesmo

depois de ser retirada a carga.

Deformações elásticas eplásticas


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II . 4II . 4II . 4II . 4II . 4

Ensaio de Tracção


A extensão resultante da aplicação das referidas acções é definida pelo quocienteentre a deformação que o material sofreu (δL) e o seu comprimento inicial (L

o).

Diagrama de tensão-extensão

Estes diagramas constituem o método mais utilizado para representar a relaçãoentre os valores da tensão e extensão, podendo ser obtidos através da realizaçãode ensaios de tracção uniaxial.

As referidas curvas são essenciais para o estudo das propriedades mecânicasdos materiais.

Definições importantes

O ensaio consiste em traccionar um provete de um determinado material até àrotura, tendo como objectivo a determinação de algumas característicasmecânicas.

0 ensaio deverá ser efectuado de acordo com as condições definidas pela normado respectivo país ou, caso esta não exista, pela correspondente recomendaçãoda ISO. Relativamente ao ensaio de tracção, considera-se a norma NPEN10002-1.

Provete

Chama-se provete à amostra de material que é submetida a ensaio (Fig. II.4).

Fig. II.4 - Representação esquemática de provetes

Normalização sobre ensaiosde tracção

ENSAIO DE TRACÇÃO DE METAIS

1 2 3 4

1 2 3 4

1 2 3 4

1 2 3 4

s

= =δLLO

L - LOLOε


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Ensaio de Tracção


Fig. II.5 - Fotografia de um provete

As extremidades dos provetes são constituídas por cabeças as quais permitema fixação às garras da máquina. Por sua vez, a parte útil do provete, designada"troço entre cabeças", subdivide-se em duas partes: o troço de concordância eo troço de secção constante.

As secções podem ser circulares, quadrangulares ou rectangulares, não sendorecomendável, neste último caso, ultrapassar a relação 4:1.

A forma das cabeças de um provete poderá variar em função das garras damáquina, fig. II.5 e II.6

0 provete deve ser proporcional.

Fig. II.6 - Dois exemplos de cabeças de amarração

Comprimento de referência inicial (LO

)

É definido como sendo um comprimento entre marcas gravadas no provete noinício do ensaio, fig. II.4 permitindo determinar a variação de comprimento entredois pontos do eixo.

L o


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Ensaio de Tracção


Descrição do ensaio

0 ensaio, tal como já foi referido, consiste em submeter um provete a um esforçoaxial, uniformemente distribuído pela secção transversal. 0 provete é fixo aosdois mordentes da máquina pelas extremidades, ligando-se, em seguida, odispositivo que provoca o esforço de tracção.

Os sistemas de amarração móveis dos provetes a ensaiar podem ser comandados por sem-fins accionados electricamente - máquinaselectromecânicas - ou através de um actuador hidráulico - máquinas hidráulicas- respectivamente (Fig. II.8 (a) e Fig. II.8 (b)).

Fig. II.8 - Esquema de máquinas universais de ensaio

Fig. II.9 - Equipamento para ensaios de tracção

(a) Máquina Electro-Mecânica (b) Máquina Hidráulica

Estruturade

reacção

Fusos

RolamentosCilindro

ouPiston

Motor eléctrico

Engrena-gens

Vávulas

Admissãode

fluido

Zona deTracção/

Compressão


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II . 8II . 8II . 8II . 8II . 8

Ensaio de Tracção


Fig. II.10 - Máquinas para ensaios de tracção

Como a velocidade de aumento da carga aplicada tem uma grande influêncianos resultados obtidos, torna-se necessário o cumprimento da norma para quea validação dos mesmos não seja posta em causa.

De acordo com a norma NP EN 10002 - 1, a velocidade não deverá permitir que

a variação de tensões exceda 1 kg / mm .s, sendo necessário observar, atentae continuamente, o valor da força da máquina de ensaio.

Durante o ensaio mantém-se ligado o dispositivo de registo de força--deslocamento ou tensão-extensão para que a evolução fique registada.

Nestas máquinas, de um modo geral, existem dois mordentes: um fixo e outromóvel. Deste modo, as deformações obtêm-se directamente dos deslocamentosdo mordente móvel, ou, no caso de ser possível trabalhar com extensões emvez de deformações, estas são medidas através de extensómetros colocadosdirectamente no provete. 0 ensaio prossegue até que o provete rompa.

Curvas relativas a ensaios de tracção realizados a baixa velocidade e àtemperatura ambiente de alguns materiais revelam que cada material apresentauma curva típica, desde que a realização do ensaio de tracção uniaxial tenhasido efectuado nas condições indicadas pela norma.

2


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Ensaio de Tracção


A figura seguinte apresenta algumas curvas relativas a diferentes materiais.

Fig. II.11 - Diagrama de ensaio de tracção uniaxial

Num material dúctil, a tensão final (nominal) é inferior à tensão de rotura, devidoà diminuição rápida da área da secção recta (efeito de estricção). Esta estricçãoinicia-se no ponto máximo da curva σ(ε).

Fig. II.12 - Material dúctil

(Tensão)

(Extensão)

(Tensão)σ

Ponto de iníciode estricção

(Extensão) ε


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Ensaio de Tracção


Nos materiais frágeis, ou melhor, nos materiais que se comportam de um modofrágil, essa situação já não se verifica, definindo-se o andamento σ(ε) atravésdo seguinte esquema:

Fig. II.13 - Material frágil

0 mesmo se passa nos materiais que sofreram um trabalho de deformação afrio, ou seja, materiais endurecidos, considerando, neste caso, o seguintecomportamento:

Fig. II.14 - Material endurecido

No que diz respeito à grande maioria dos plásticos, é necessário um aumentode tensão para que se dê a rotura final.

(Extensão)

(Tensão)

(Extensão) ε

(Tensão)σ

σ

ε


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Ensaio de Tracção


Fig. II.15 - Plástico tipo Polietileno

Características importantes de um material que o ensaio detracção permite determinar

Fundamentalmente, podemos referir:

• Tensão de cedência;

• Tensão limite convencional de elasticidade;

• Tensão limite convencional de proporcionalidade;

• Tensão de rotura;

• Tensão final;

• Coeficiente de estricção;

• Módulo de elasticidade ou de YOUNG.

O aço macio

Nas condições indicadas anteriormente, o aço macio, à medida que é lentamentecarregado através de um ensaio de tracção uniaxial, apresenta o seguintecomportamento:

( T e n s ã o )

(Extensão) ε

σ


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II . 12II . 12II . 12II . 12II . 12

Ensaio de Tracção


Fig. II.16 - Diagrama tensão-extensão de um aço macio

Podemos observar que, até determinado valor da tensão, a extensão édirectamente proporcional à tensão. O valor da tensão a partir do qual a relaçãotensão-extensão deixa de ser linear (recta) designa-se por tensão limite deproporcionalidade (σ

p) e pode definir-se como a tensão máxima para a qual a

tensão ainda é proporcional à deformação.

Fig. II.17 - Diagrama tensão - extensão de um aço macio

Esta fórmula é conhecida por lei de HOOKE, sendo a constante deproporcionalidade "E" o módulo de elasticidade ou módulo de YOUNG.

σp = ε.E

Módulo de Young

Lei de Hooke

Cedên-cia

Redução áreaEncruamento

Tensão

Extensão

σp

ε

Tensão

Extensão

σ

ε

σCED

σe

σp


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Ensaio de Tracção


Para valores de tensão superiores à tensão limite de proporcionalidade, se acarga for retirada e o provete regressar ao seu comprimento inicial, encontramo--nos perante uma deformação elástica.

À máxima tensão para a qual existe um verdadeiro comportamento elásticochamamos tensão limite de elasticidade (σ

e).

Convém referir que, para alguns materiais, a tensão limite de proporcionalidadee de elasticidade são quase idênticas. Contudo, existe uma grande diversidadede materiais em que a primeira tensão supera a segunda.

Para além do limite elástico, os aumentos de extensão não são acompanhadospor correspondentes aumentos de tensão e, em certos materiais, à medida quea carga é aumentada para valores superiores ao limite elástico, é atingido umponto onde ocorrem extensões sem aumento de tensão.

A tensão correspondente a esse ponto chama-se tensão de cedência e define-se como a tensão para a qual se dá, pela primeira vez durante o ensaio, umalongamento sem aumento de tensão.

Deste modo, a tensão de cedência será, portanto, o quociente da força decedência pela secção inicial do provete.

De acordo com figura seguinte, observa-se que os materiais apresentam,normalmente, dois tipos de deformação: deformação elástica, totalmenterecuperável, e deformação plástica, não recuperável.

Fig. II.18 - Deformação plástica e recuperação elástica

Contudo, deve realçar-se o facto de que existe recuperação elástica no domínio

plástico e que esta recuperação é, inclusivamente, maior que a recuperação no

Tipos de deformação

Tensão de cedência

Tensão limite de elasticidade

Tensão

Extensão

σ

ε


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II . 14II . 14II . 14II . 14II . 14

Ensaio de Tracção


domínio elástico, tal como se pode observar na figura anterior.

Define-se tensão limite convencional de elasticidade a n% (normalmente

n = 2%) como sendo a tensão a que corresponde uma extensão residual den% quando se retira a força.

Fig. II.18 - Tensão limite convencional de elasticidade

Após tomadas as disposições necessárias para a medição dos alongamentos,inicia-se o ensaio pela aplicação de forças sucessivamente crescentes, cujaaplicação deverá ser feita através de incrementos suficientemente pequenos,para que seja possível definir, convenientemente, o diagrama tensão-extensão.

A tensão limite convencional de proporcionalidade a n% é definida pela ordenadado ponto de intersecção da curva tensão - extensão com a recta paralela aotroço rectilíneo da referida curva, partindo do ponto (n%: 0).

Fig. II.19 - Tensão limite convencional de proporcionalidade

Tensão limite convencionalde proporcionalidade a n%.

Tensão limite convencional de

elasticidade

σe

Tensão

n%

Extensão

σR

T e n s ã o

Extensão


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Ensaio de Tracção


À medida que o provete de ensaio alonga, vai aumentando a resistência devidaao encruamento. Por outro lado, verifica-se uma diminuição gradual da secçãorecta do provete que, por sua vez, vai provocar uma diminuição da resistência.

0 efeito do encruamento é preponderante até se atingir o máximo da curva,ponto onde passa a predominar o efeito de redução de área, dando origem auma instabilidade plástica.

A partir daí, toda a deformação passa a ocorrer numa região do comprimento dereferência, formando-se uma estricção nessa zona.

À tensão correspondente ao ponto de tensão máxima da curva chamamostensão de rotura (σ

R).

A partir desse ponto, como já foi referido anteriormente, a redução local desecção, resultante da deformação de estricção, provoca a diminuição de cargade tracção, muito embora o material continue a encruar na zona de estricção.

Tensão de rotura

Para o cálculo da tensão de rotura, o ensaio tem que ser conduzido de tal formaque as extensões não excedam 25% por minuto, permitindo registar qual ovalor de força máxima suportada pelo provete, ou seja, a força de rotura (F

m).

Muito embora esta notação seja considerada na norma NP EN 10002 - 1, emPortugal utiliza-se a simbologia (σ

R).

Deste modo, define-se tensão de rotura σm, como sendo o quociente entre F

m e

a área da secção inicial do provete:

o

mm A

F=σ

Tensão final

De acordo com o gráfico II.16 apresentado anteriormente, podemos registar qual o valor da força acusada pela máquina de ensaio, imediatamente, antes dese dar a rotura.

Define-se tensão final como sendo o quociente entre a força final e a área dasecção inicial.

Poder-se-á determinar a tensão final verdadeira dividindo o valor da força finalpela área da secção final do provete.

Extensão após rotura

Para a obtenção deste valor, o ensaio é efectuado até à rotura, nas condições,enunciadas.

Uma vez terminado o ensaio, reconstitui-se o provete através de um ajustecuidado dos dois fragmentos.

Encruamento

Tensão de rotura


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Guia do Formando



II . 16II . 16II . 16II . 16II . 16

Ensaio de Tracção


Fig. II.20 - Ajuste dos dois fragmentos do provete

Extensão após rotura é a relação entre o aumento de comprimento e ocomprimento inicial (em %).

No caso em que a rotura se dá por uma secção de distância igual ou superior a1/3, 1/4 e 1/5 do comprimento de referência inicial em relação à referência maispróxima para provetes respectivamente muito curtos e curtos, médios e longos,

então a extensão de rotura é dada pela seguinte fórmula:

100xl

ll

u

ou −=ε

Quando este facto não se verifica será conveniente repetir o ensaio.

Coeficiente de estricção

Após a realização do ensaio é possível medir a área da secção final na zona derotura, o coeficiente de estricção é dado por:

100xA

AA

o

uo −=ψ

Este coeficiente traduz a relação entre a diminuição de área e a área inicial (empercentagem).


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Ensaio de Tracção


Os ensaios de tracção de juntas soldadas devem ser realizados segundo anorma NP 415.

A forma da junta deve ser tal que no seu interior se possa inscrever um círculode 20 mm de diâmetro (ver Fig. II.21).

Fig. II.21 - Forma da junta soldada

A armação da junta soldada deve respeitar uma distância mínima de 28 mmentre as arestas superiores do chanfro (ver Fig.II.22).

Fig. II.22 - Armação da junta soldada

Após a execução do cordão de soldadura a amostra é cortada longitudinalmentee de seguida transversalmente (ver Fig.II.23). São assim obtidas as barrasdestinadas à execução dos provetes.

ENSAIO DE TRACÇÃO DE JUNTAS SOLDADAS


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Guia do Formando



II . 18II . 18II . 18II . 18II . 18

Ensaio de Tracção


Fig. II.23 - Barra para execução dos provetes

O provete para a execução do ensaio de tracção de juntas soldadas deve ser dotipo curto (k = 5,65 ou l = 5d para provetes cilíndricos) de acordo com a figuraseguinte.

Fig.II.24 - Provete para a execução do ensaio de tracção de juntas soldadas


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Ensaio de Tracção


Nesta Unidade Temática foram introduzidos os conceitos de tensão e extensãoe respectivas unidades.

Abordaram-se algumas definições sobre a normalização dos provetes.Paralelamente, fez-se referência à norma portuguesa correspondente sendo adescrição do ensaio feita de uma forma breve, mas precisa, de acordo comessa norma. Descreveram-se ainda os comportamentos mais comuns dosmateriais, assim como, a sua representação de forma qualitativa.

Finalmente, foi dada especial atenção ao aço macio, devido à sua grandeaplicabilidade, tendo sido, igualmente, descritas as principais propriedades que

o ensaio permite determinar.

RESUMO


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II . 20II . 20II . 20II . 20II . 20

Ensaio de Tracção

Componente Prática


1. Defina tensão, extensão, coeficiente de estricção e comprimento de referênciafinal.

2. Quais são as características do material que o ensaio de tracção permitedeterminar?

3. Quais devem ser os cuidados em relação ao comprimento do provete, paraque este seja proporcional?

4. Descreva as várias fases que caracterizam a realização de um ensaio detracção.

5. Num ensaio de tracção, quais são os componentes que caracterizam umaço macio?

6. Qual a diferença entre limite de proporcionalidade, tensão limite deeleasticidade e tensão de cedência? Represente-as graficamente.


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Ensaio de Fractura

Ensaio de FracturaEnsaio de FracturaEnsaio de FracturaEnsaio de FracturaEnsaio de Fractura


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Ensaios DestrutivosEnsaios DestrutivosEnsaios DestrutivosEnsaios DestrutivosEnsaios Destrutivos III . 1III . 1III . 1III . 1III . 1

Ensaio de Fractura

OBJECTIVOS


• Caracterizar os diferentes passos na execução do ensaio de fractura;

• Caracterizar a geometria dos provetes utilizados neste ensaio;

• Enunciar as duas formas de realização deste ensaio;

• Caracterizar os defeitos que este ensaio permite detectar.

TEMAS

• Introdução

• Descrição do ensaio

• Resultados

• Utilização de entalhes

• Resumo



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Ensaio de Fractura


0 ensaio é concluído com a observação cuidadosa da superfície de fractura.

Neste contexto, pode haver a necessidade de fazer uma observaçãomicroscópica, sendo, por isso, realizado um tratamento adequado à superfíciede fractura (a superfície é polida até ficar completamente espelhada) .

Provetes

Os provetes utilizados para este ensaio têm que ser cuidadosamentepreparados, devendo seguir as normas existentes, como por exemplo , a Pr EN1320.

As soldaduras podem ser realizadas em diferentes posições e por diferentes

processos, bem como, com diferentes eléctrodos, consoante o procedimentode soldadura utilizado.

As figuras seguintes mostram a geometria dos provetes e do seu cordão desoldadura.

Fig. III.3 - Geometria dos provetes para o ensaio de fractura


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Guia do Formando



III . 4III . 4III . 4III . 4III . 4

Ensaio de Fractura


Após a fractura do provete, a superfície de fractura é examinada com o objectivode avaliar:

• Porosidades;

• Inclusões de escória;

• Penetração;

• Tamanho de grão.

Uma variante a este tipo de ensaios consiste na execução de um entalhe no

provete, no sentido do eixo da soldadura, para iniciação da fractura.

Fig. III.4 - Provetes com entalhe

RESULTADOS

UTILIZAÇÃO DE ENTALHES


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Guia do Formando




Ensaio de Fractura


Nesta Unidade Temática foi feita uma breve descrição da forma como o ensaiode fractura é realizado.

Aludiu-se igualmente, à geometria dos provetes de ensaio, tendo sido aindadescritos os principais defeitos que este ensaio permite determinar.

Por fim, foi abordada a razão da utilização deste ensaio.

RESUMO


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Ensaio de Fractura

Componente Prática


1. Em que consiste o ensaio de fractura de juntas de canto?

2. Como é aplicada a força neste ensaio?

3. Qual a posição em que são realizadas as soldaduras nos provetes?

4. Quais são os defeitos que são avaliados no ensaio de factura?

5. Qual a função da utilização de entalhes?

6. Qual é a denominação americana para os ensaios de fractura com utilizaçãode entalhes?


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Ensaio de Dobragem

Ensaio de DobragemEnsaio de DobragemEnsaio de DobragemEnsaio de DobragemEnsaio de Dobragem


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Ensaios DestrutivosEnsaios DestrutivosEnsaios DestrutivosEnsaios DestrutivosEnsaios Destrutivos IV . 1IV . 1IV . 1IV . 1IV . 1

Ensaio de Dobragem

OBJECTIVOS


• Definir os objectivos dos ensaios de dobragem;

• Enunciar o princípio de funcionamento dos ensaios de dobragem;

• Enumerar os diversos tipos de ensaios de dobragem;

• Identificar os diferentes tipos de provetes utilizados;

• Caracterizar as diferentes aplicações dos ensaios de dobragem.

TEMAS

• Introdução

• Princípio do ensaio

• Formas de execução

• Tipos de dobragem

• Aplicações

• Resumo



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Guia do Formando



IV . 2IV . 2IV . 2IV . 2IV . 2

Ensaio de Dobragem


Os ensaios de dobragem, embora não permitam resultados quantitativos, sãoum meio eficaz de detectar problemas metalúrgicos e de compacidade quepodem afectar o comportamento dos materiais em serviço.

Assim, os ensaios de dobragem são correntemente empregues na recepçãode produtos, no controlo da qualidade de produtos fabricados, na qualificaçãode procedimentos de soldadura e soldadores, entre outros.

De um modo geral, os objectivos dos ensaios de dobragem são os seguintes:

• Verificar a capacidade de dobragem e enformação dos materiais;

• Detectar defeitos de compacidade e metalúrgicos (segregações, inclusõesnão metálicas, faltas de fusão e heterogeneidades);

• Obter valores comparativos da ductilidade dos materiais.

O ensaio de dobragem consiste em sujeitar um provete a uma deformaçãoplástica por flexão, com as finalidades atrás referidas.

A severidade dos ensaios, ou seja, o alongamento que as fibras vão sofrer, variacom o diâmetro do punção e com a espessura do provete.

Os ensaios de dobragem de juntas soldadas são executadas segundo a normaeuropeia EN 910.

Existem diversos tipos de ensaios de dobragem, adaptados ao tipo de produtoe à informação que se pretende obter. Assim temos:

Ensaio por flexão em 3 pontos com punção e apoio de rolos

Os ensaios por flexão em 3 pontos, com punção e apoios de rolos, sãofrequentemente utilizados. O dispositivo para execução deste tipo de ensaio é

constituído por um punção e dois rolos móveis ou fixos.

PRINCÍPIO DO ENSAIO

FORMAS DE EXECUÇÃO

INTRODUÇÃO

Objectivos


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Ensaio de Dobragem


Fig. IV.1 - Equipamento para realização

de ensaios de dobragem

Fig. IV.2 - Ensaio por flexão - antes do ensaio de dobragem

Fig. IV.4 - Ensaio por flexão - após o ensaio de dobragem

Fig. IV.6 - Provete após o ensaio

Fig. IV.3 - Esquema de dobragem por Flexão em 3 pontos

Fig. IV.5 - Esquema do provete no final de ensaio


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IV . 4IV . 4IV . 4IV . 4IV . 4

Ensaio de Dobragem


Ensaio de dobragem por f lexão

O ensaio de dobragem consiste em sujeitar um provete a uma deformaçãoplástica por flexão, com as finalidades atrás referidas.

Fig. IV.6 - Dobragem por flexão

Ensaio de dobragem livre

Como se pode verificar na fig. IV.7, este ensaio é realizado de a) para b) ou dea) para c), consoante a sua finalidade.

É empregue quando se pretendem efectuar ensaios com um raio de curvaturamuito pequeno ou, mesmo, nominalmente nulo.

Fig. IV.7 - Dobragem livre


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Ensaio de Dobragem


Ensaio de dobragem com punção e matriz

Este tipo de ensaio é utilizado para efectuar dobragens de produtos poucoespessos, com raio de curvatura muito pequeno ou com um ângulo bemdeterminado.

Fig. IV.8 - Dobragem em matriz

Os ensaios são efectuados a partir de provetes tirados de conjuntos soldadosrepresentativos das soldaduras que se pretendem empregar em fabrico.

Os diversos tipos de dobragem, referidos em seguida, estão adaptados às zonasdas soldaduras que se pretende ensaiar, à geometria das juntas e aos materiais

em presença.

Numa junta soldada de pequena espessura (até 10 mm), as zonas ondenormalmente verificam-se condições de soldadura extremas são a face e a raízda soldadura.

Os tipos de dobragem são os seguintes:

TIPOS DE DOBRAGENS


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IV . 6IV . 6IV . 6IV . 6IV . 6

Ensaio de Dobragem


Dobragem transversal de face

Fig. IV.9 - Dobragem transversal de face

Dobragem transversal de raíz

Fig. IV.10 - Dobragem transversal de raíz

Dobragem transversal lateral

Fig. IV.11 - Dobragem transversal lateral


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Ensaio de Dobragem


Dobragem longitudinal de face

Fig. IV.12 - Dobragem longitudinal de face

Dobragem longitudinal de raíz

Fig. IV.13 - Dobragem longitudinal de raíz

Os ensaios de dobragem são largamente utilizados na recepção de materiais

metálicos sob as mais diversas formas, como por exemplo:

• Chapas;

• Barras;

APLICAÇÕES


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IV . 8IV . 8IV . 8IV . 8IV . 8

Ensaio de Dobragem


• Varões;

• Perfilados.

Por outro lado, estes ensaios são utilizados para:

• Controlo da qualidade;

• Qualificação de soldadores e procedimentos de soldadura;

• Detecção de defeitos com origem numa má técnica operatória oualterações metalúrgicas;

• Avaliação comparativa da ductilidade dos materiais (ângulo de dobragem);

• Avaliação da aptidão dos materiais à operação de dobragem;

• Afinação das condições de fabrico;

• Determinação de ângulos de dobragem.


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Ensaio de Dobragem


Nesta Unidade Temática começámos por definir os objectivos dos ensaios dedobragem, sendo posteriormente abordado o seu princípio de funcionamento.

Seguidamente, foram referidos e enumerados os diferentes tipos de dobragens.

Apresentaram-se exemplos de provetes utilizados nos diferentes tipos deensaios.

Por fim, foram identificadas as principais aplicações dos ensaios de dobragem.

RESUMO


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IV . 10IV . 10IV . 10IV . 10IV . 10

Ensaio de Dobragem

Componente Prática


1. Quais os principais objectivos dos ensaios de dobragem?

2. Em que consiste o ensaio de dobragem?

3. O que distingue o ensaio de dobragem por flexão em três pontos, do ensaiode dobragem por flexão?

4. Em que condições é utilizado o ensaio de dobragem com função e matriz?

5. Quais são os tipos de dobragens?

6. Quais são as principais aplicações dos ensaios de dobragem?


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Ensaio de Dureza

Ensaio de DurezaEnsaio de DurezaEnsaio de DurezaEnsaio de DurezaEnsaio de Dureza


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Ensaio de Fractura

OBJECTIVOS


• Caracterizar os diferentes passos na execução do ensaio de fractura;

• Caracterizar a geometria dos provetes utilizados neste ensaio;

• Enunciar as duas formas de realização deste ensaio;

• Caracterizar os defeitos que este ensaio permite detectar.

TEMAS

• Introdução

• Descrição do ensaio

• Resultados

• Utilização de entalhes

• Resumo



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Guia do Formando




Ensaio de Fractura


Este teste ou ensaio serve para observar defeitos em soldaduras.

É um ensaio bastante específico, utilizado para a qualificação de soldadores,de fácil execução e, relativamente, barato, quando comparado com outrosensaios mecânicos.

0 ensaio consiste na realização de um cordão de soldadura seguida da suafractura, como podemos verificar nas figuras seguintes:

Fig. III.2 - Junta de canto após a fractura

A força (F) que actua no ponto que a figura III.1, indica pode ser aplicada por:

• Pressão imposta por uma prensa;

• Choque provocado por um martelo.

INTRODUÇÃO

DESCRIÇÃO DO ENSAIO

Fig. III.1 - Ensaio de fractura de juntas de canto e topo-a-topo

↓F ↓F↓F

↓FF↓


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Ensaio de Fractura


0 ensaio é concluído com a observação cuidadosa da superfície de fractura.

Neste contexto, pode haver a necessidade de fazer uma observaçãomicroscópica, sendo, por isso, realizado um tratamento adequado à superfíciede fractura (a superfície é polida até ficar completamente espelhada) .

Provetes

Os provetes utilizados para este ensaio têm que ser cuidadosamentepreparados, devendo seguir as normas existentes, como por exemplo , a Pr EN1320.

As soldaduras podem ser realizadas em diferentes posições e por diferentes

processos, bem como, com diferentes eléctrodos, consoante o procedimentode soldadura utilizado.

As figuras seguintes mostram a geometria dos provetes e do seu cordão desoldadura.

Fig. III.3 - Geometria dos provetes para o ensaio de fractura


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Guia do Formando




Ensaio de Fractura


Após a fractura do provete, a superfície de fractura é examinada com o objectivode avaliar:

• Porosidades;

• Inclusões de escória;

• Penetração;

• Tamanho de grão.

Uma variante a este tipo de ensaios consiste na execução de um entalhe no

provete, no sentido do eixo da soldadura, para iniciação da fractura.

Fig. III.4 - Provetes com entalhe

RESULTADOS

UTILIZAÇÃO DE ENTALHES


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Ensaio de Fractura


Fig. III.5 - Esquema de realização do ensaio

Este ensaio é denominado Nick - break, na terminologia americana.


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Ensaio de Fractura


Nesta Unidade Temática foi feita uma breve descrição da forma como o ensaiode fractura é realizado.

Aludiu-se igualmente, à geometria dos provetes de ensaio, tendo sido aindadescritos os principais defeitos que este ensaio permite determinar.

Por fim, foi abordada a razão da utilização deste ensaio.

RESUMO


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M . T

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Ensaio de Fractura

Componente Prática


1. Em que consiste o ensaio de fractura de juntas de canto?

2. Como é aplicada a força neste ensaio?

3. Qual a posição em que são realizadas as soldaduras nos provetes?

4. Quais são os defeitos que são avaliados no ensaio de factura?

5. Qual a função da utilização de entalhes?

6. Qual é a denominação americana para os ensaios de fractura com utilizaçãode entalhes?


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Ensaio de Absorção de Energia

Ensaio de Absorção de EnergiaEnsaio de Absorção de EnergiaEnsaio de Absorção de EnergiaEnsaio de Absorção de EnergiaEnsaio de Absorção de Energia


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Ensaios DestrutivosEnsaios DestrutivosEnsaios DestrutivosEnsaios DestrutivosEnsaios Destrutivos VI . 1VI . 1VI . 1VI . 1VI . 1


OBJECTIVOS


• Caracterizar fractura frágil e fractura dúctil;

• Definir ensaio de absorção de energia ou de choque;

• Identificar a temperatura de transição;

• Definir temperatura de ductilidade nula;

• Caracterizar os ensaios de impacto mais utilizados.

• Enumerar as áreas de aplicação de cada um deles.

TEMAS

• Introdução

• Ensaio de Charpy

• Ensaio de Izod

• Ensaio de queda de peso

• Ensaio dinâmico

• Resumo



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VI . 2VI . 2VI . 2VI . 2VI . 2



Os ensaios de absorção de energia ou de choque destinam-se,fundamentalmente, a medir a capacidade de um determinado material emabsorver impactos bruscos ou, dito de outra forma, a determinar a tendênciados materiais para se comportarem de forma frágil.

A aplicação instantânea de cargas pode provocar, devido ao choque, a roturainstantânea ou fractura. A energia de impacto é considerada como sendo aquelaque é necessária para fracturar o provete. Por outras palavras, a ductilidade doprovete é avaliada através da energia absorvida pelo mesmo.

O valor obtido nos ensaios de choque apresenta pouco significado absoluto,sendo, no entanto, este tipo de ensaios muito utilizado em comparações relativasde materiais sob condições idênticas de ensaio.

Uma das principais objecções que se fazem a estes ensaios é que eles indicamapenas a resistência ao impacto de um provete entalhado. Por outro lado, asdimensões dos provetes são bastante influentes nos resultados, bem como otipo de entalhe, pelo que é necessário um cuidado extremo na maquinagemdos provetes, de modo a que os resultados obtidos tenham alguma validade.

É de referir que estes ensaios são de bastante interesse na avaliação docomportamento em serviço de estruturas soldadas, na medida em que o estadode tensão provocado pelos cordões de soldadura pode ser consideradosemelhante à concentração de tensões devida ao entalhe.

Temperatura de transição

Os ensaios de choque podem ser largamente afectados pela temperatura. Por exemplo, durante a 2ª Guerra Mundial muitos navios de aço soldado sofreramfracturas catastróficas no mar do Norte, sem causa aparente. Os navios, aoembaterem em icebergs ou ao serem torpedeados, partiam-se em dois numafracção de segundo devido à propagação de uma fissura ao longo do casco econvés, a uma velocidade da ordem de grandeza da velocidade de propagaçãodo som no material.

Observou-se, posteriormente, que a causa de tais fracturas era a significativadescida da tenacidade dos aços de construção dos navios, quando seencontravam em águas demasiado frias.

A alteração do comportamento dúctil para frágil ocorre num estreito intervalo detemperatura, designado por temperatura de transição (temperatura de transiçãoT é aquela para a qual a tenacidade do material cai bruscamente). A tenacidadepode ser definida como a quantidade de energia que o material pode receber antes de se verificar a fractura.

INTRODUÇÃO

Tenacidade


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Ao efectuarmos ensaios de choque a diferentes temperaturas (eixo das abcissas)obtemos diferentes energias absorvidas (eixo das ordenadas), tornando-se fácilidentificar o valor da temperatura de transição (ver Fig. VI.1).

Fig. VI.1 - Temperatura de transição

Resumidamente, podemos dizer que a rotura frágil é caracterizada por:

1. O material não apresentar deformação plástica até à rotura;

2. Uma pequena quantidade de energia absorvida nos ensaios de choque;

3. Um aspecto cristalino nas superfícies de fractura;

4. Uma vez iniciada a fissura, esta propaga-se a uma velocidade próxima davelocidade de propagação do som no material.

A espessura dos provetes utilizados nos ensaios tem uma grande influênciasobre os resultados obtidos. No gráfico da figura seguinte verifica-se estainfluência. Observe-se que, para a mesma temperatura de serviço Ts, o valor daenergia determinado pelo ensaio de Charpy é muito superior ao valor obtidopara um provete de estrutura espessa.

Fig. VI.2 - Influência da espessura dos provetes


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VI . 4VI . 4VI . 4VI . 4VI . 4



Por outro lado, e na maioria dos casos, não há uma temperatura de transiçãonítida, mas antes, uma zona onde existe uma grande dispersão de resultados.

Regra geral, os materiais devem ser escolhidos entre os que têm temperaturade transição mais baixa, apesar de, expostos à temperatura ambiente, poderemapresentar uma resiliência maior. Resiliência é a energia absorvida no domínioelástico (até à tensão de cedência).

Temperatura de ductil idade nula

Podemos também basear o nosso critério de escolha pela chamada TND(temperatura de ductilidade nula), ou seja, a temperatura em que a fractura é100% de clivagem. Fractura 100% de clivagem é uma fractura frágil, com

superfície plana granulosa e brilhante. Pode também ser definida como atemperatura abaixo da qual o material apresenta uma tenacidade inferior adeterminado valor pré-estipulado. Normalmente, nos aços, se a TND for inferior a 0 ºC, a sua utilização em instalações sujeitas a impacto torna-se impossível.

Fig. VI.3 - TND (Temperatura de Ductilidade Nula)

Resiliência


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Descrição do ensaio

Fig. VI.4 - Ensaio Charpy

De todos os ensaios de choque,o de Charpy, é sem dúvida o mais empregue,em particular, a baixas temperaturas, onde os provetes são mais fáceis deensaiar.

É um ensaio devidamente normalizado em Portugal pela norma NPEN 10045.1.0,existindo, igualmente, normas ISO 83 e 148 para a sua realização.

0 ensaio consiste em romper, de um só golpe, com um martelo pendular, umprovete entalhado que se encontra sobre dois apoios (Fig. VI.4). Em seguida, édeterminada a energia absorvida, podendo esta ser medida através da diferençade altura entre o sítio de onde se larga o pêndulo (h) e a altura que o mesmo

atinge após o embate no provete (h').

Em geral, as máquinas de ensaio dispõem de um indicador que se moveproporcionalmente ao ângulo, fornecendo directamente a energia absorvida. Areferida escala deverá permitir leituras com limite de erro de ±0.5% da energiapotencial máxima do martelo.

ENSAIO DE CHARPY


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Resultados do ensaio

No relatório do ensaio deverá ser apresentado o valor da energia absorvida até àrotura do elemento e o símbolo "KV" ou "KU', consoante se trate de provetes"V' ou "U'. Neste último caso, deverá ainda indicar-se a profundidade do entalhee, em ambos os casos, o valor da energia potencial máxima, se esta for diferenteda indicada pela norma .

Relatório

O relatório de um ensaio deste tipo deve conter as seguintes informações:

• Norma utilizada;

• Identificação do provete;

• Forma e dimensões;

• Energia potencial máxima do martelo,

• Temperatura do ensaio em ºC;

• Energia absorvida.

No quadro seguinte, apresentam-se algumas situações que podem ocorrer noensaio Charpy, bem como, a forma como poderão ser identificadas no relatório.

Quadro VI.1 - Situações possíveis de ocorrerem no ensaio de Charpy

O provete rompe semproblema

Ocorrência O provete é deforma-do pelo choque, masnão ocorre rotura,

passando entre osapoios

O pêndulo fica retidosem se conseguir rotura

Identificação É lido na máquina ovalor da resiliência

Não se atribui valor àresiliência e norelatório deve es-creverse “sem rotura”

No relatório deveconstar a classifica-ção “superior ao máxi-mo da máquina”

KU 200 / 2 = 70

Energia (J)Profundidade do entalhe(mm)

Energia absorvida durante afractura (J)


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VI . 8VI . 8VI . 8VI . 8VI . 8



No ensaio de Izod o provete encontra-se na posição vertical, com umaextremidade livre e outra encastrada.

0 provete é, então, correctamente posicionado e o pêndulo largado sem vibração.A informação é obtida no mostrador da máquina e através do provete testado.

Fig. VI.7 - Provete utilizado no ensaio IZOD

Atendendo a que, normalmente, o suporte faz parte da base da máquina, esteensaio deverá ser utilizado, unicamente, à temperatura ambiente.

Relatório

O relatório deve conter os seguintes pontos: tipo de provete utilizado, temperaturade ensaio, energia absorvida, expansão lateral e aspecto da fractura.

O ensaio de peso em queda livre destina-se fundamentalmente a determinar aTND em chapas de espessura igual à real, atendendo a que, como já foi referido,os ensaios normalizados Charpy e Izod não representam o que se passa narealidade quando se utilizam grandes espessuras.

ENSAIO DE IZOD

ENSAIO DE QUEDA DE PESO (DROP WEIGHT TEST - DWT)


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Um cordão de soldadura frágil é realizado numa das superfícies de um proveterectangular de 90x355x(16 a 25 mm). Um pequeno entalhe é realizado sobre ocordão de soldadura, o provete é suportado nas extremidades por dois apoios e

mantido a temperatura constante (Fig. VI.8).

Fig. VI.8 - Esquema do ensaio de queda de peso

A fractura da soldadura é provocada pelo impacto de um peso que cai sobre aface oposta do provete provocando a sua deflexão até um batente que limita aflecha máxima, garantindo assim, tensões máximas na superfície da chapa

não superiores ao limite elástico.

Se se verifica a propagação do entalhe até às extermidades do provete considera-se a temperatura de ensaio inferior a TND.

O ensaio apresenta boa reprodutibilidade e a temperatura TND consegue-sedeterminar com uma precisão da ordem dos ±6ºC.


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VI . 10VI . 10VI . 10VI . 10VI . 10



Trata-se de um ensaio com um provete Charpy "gigante", Fig.VI. 9, com 25 mmde espessura, embora se tenham realizado ensaios em provetes com cerca de300 mm de espessura. O entalhe consiste numa soldadura de feixe de electrõesfragilizada pela introdução de titânio.

Fig. VI.9 - Esquema do ensaio dinâmico

A soldadura (entalhe) é facilmente fracturada pelo impacto de um peso comenergia adequada às dimensões do provete. Equipamentos com energias até7000 J são utilizados nestes ensaios.

ENSAIO DINÂMICO (DROP WEIGHT TEAR TESTE - DWTT)


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Nesta Unidade Temática fez-se uma introdução à fractura frágil e à fracturadúctil.

Foram abordados os princípios dos ensaios de impacto e descritos os maisutilizados na análise de materiais.

Definiram-se ainda os conceitos de temperatura de transição e de temperaturade ductilidade nula.

Referiram-se, igualmente feitas algumas referências aos provetes dos diferentesensaios.

Por fim, foram mencionados os pontos importantes a focar num relatório relativoa cada um dos ensaios.

RESUMO


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Componente Prática


1. Qual o principal objectivo dos ensaios de choque?

2. Caracterize fractura frágil, fractura dúctil, temperatura de transição etemperatura de ductilidade nula.

3. Como é determinada a energia absorvida pelo provete no ensaio de Charpy?

4. No ensaio de Izod, qual a posição do provete?

5. Qual o principal objectivo do ensaio de queda de peso?

6. Nos ensaios dinâmicos (Drop Weight Tear Test-Dwtt) qual é a espessurados provetes utilizados?


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Ensaio de Fadiga e Fluência

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Ensaios DestrutivosEnsaios DestrutivosEnsaios DestrutivosEnsaios DestrutivosEnsaios Destrutivos VII . 1VII . 1VII . 1VII . 1VII . 1


OBJECTIVOS


• Definir fadiga;

• Explicar o significado de fluência;

• Descrever o tipo de cargas ou solicitações, quer em fadiga quer em fluência;

• Caracterizar os diferentes tipos de ensaios de fadiga;

• Caracterizar a geometria dos provetes para ensaios de fadiga;

• Identificar as diferentes zonas das curvas de fluência.

TEMAS

• Ensaio de fadiga

• Ensaio de fluência

• Resumo



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VII . 2VII . 2VII . 2VII . 2VII . 2



O termo fadiga aplica-se ao fenómeno respeitante às alterações de propriedadesdos materiais, quando submetidos a solicitações que variam no tempo. Estetermo é, no entanto, mais utilizado para caracterizar os fenómenos que conduzemà fissuração ou à rotura e que são resultantes da aplicação de cargas cíclicas.Com efeito, é sabido que os materiais sujeitos a solicitações dinâmicas rompemcom tensões muito inferiores às que provocam a fractura de uma forma estática.

Para que se dê fractura por fadiga tem que se verificar:

• A existência de cargas cíclicas de amplitude variável,

• Um intervalo de tempo mais ou menos longo, dependendo do nível de tensõesaplicadas.

A referida rotura consiste na formação e/ou propagação de uma fissura ou fissurasem pontos críticos da estrutura.

Em serviço, as peças sofrem carregamentos cíclicos de tracção - compressão,de flexão, de torção ou as suas acções combinadas.

São exemplos de solicitações que causam fadiga nos metais:

• Pressão de fluídos em reservatórios;

• Acções dinâmicas provocadas pelo vento;

• Movimento de rotação dos veios de transmissão.

Para efeitos de análise e ensaio, é costume serem utilizadas variaçõessinusoidais de solicitações, embora possam ser utilizados outros tipos. Osciclos de solicitação de fadiga podem ser classificados em dois grandes grupos:

• Ciclos de amplitude variável,

• Ciclos de amplitude constante.

Ensaio

Máquinas

As máquinas de ensaios de fadiga permitem provocar solicitações cíclicas nosprovetes e facultam informação sobre o número de ciclos até à rotura.

ENSAIO DE FADIGA


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Ensaios DestrutivosEnsaios DestrutivosEnsaios DestrutivosEnsaios DestrutivosEnsaios Destrutivos VII . 3VII . 3VII . 3VII . 3VII . 3



Fig. VII.1 - Representação esquemática de uma máquina de ensaio de fadiga

Fig. VII.2 - Máquina de ensaio de fadiga

Provetes

Os provetes, diferentes de ensaio para ensaio, são montados nas respectivasmáquinas e submetidos às referidas cargas, prosseguindo o ensaio até à roturaou até um pré-determinado número de ciclos.


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VII . 4VII . 4VII . 4VII . 4VII . 4



Os provetes têm que ser cuidadosamente preparados para que reproduzam,fielmente, o material a ensaiar. Deste modo, existem normas e recomendaçõespara a realização dos diferentes ensaios, como por exemplo:

• ISO 1143;

• ISO 1352;

A geometria dos provetes é função do tipo de ensaio.

No ensaio de fadiga por cargas axiais a secção transversal pode ser:

• Circular,

• Rectangular.

Fig. VII.3 - Provetes

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