MEC – UTFPR – Campus Pato BrancoCURSOS DE ENGENHARIACoordenação do Curso de Engenharia MecânicaPROCEDIMENTO PRÁTICA DE ENSAIOS

Disciplina: Ensaio dos MateriaisCódigo: EM25MC

Sala : J007

Profª Maria Nalu VeronaPrática: Ensaio de DobramentoObjetivo: Demonstrar o comportamento de corpos de prova durante um ensaio de dobramento. Materiais:

Normas de segurança: Seguir os procedimentos de segurança do Laboratório de Materiais de ConstruçãoIntrodução: Em algumas aplicações industriais, quando se trata de materiais dúcteis, é mais importante conhecer como o material suporta o dobramento. Nesses casos, é feito diretamente o ensaio de dobramento, que fornece apenas dados qualitativos.O ensaio de dobramento é utilizado para análise da conformação de segmentos retos de seção circular, quadrada, retangular, tubular ou outras em segmentos curvos. É bastante utilizado na indústria de produção de calhas, tubos, tambores e de uma grande variedade de elementos conformados plasticamente.Ao aplicar uma força para deformar um material destas seções esta pode provocar somente uma deformação elástica, neste caso dizemos que se trata de um esforço de flexão. Quando produz uma deformação plástica, temos um esforço de dobramento.A flexão e dobramento são etapas diferentes da aplicação de um mesmo esforço, sendo a flexão associada à fase elástica e o dobramento à fase plástica. Para ilustrar método, conceitos e resultados de um ensaio de dobramento, o presente relatório trará tópicos para um bom entendimento sobre a prática.

Pesquisa Bibliografia:O ensaio de dobramento fornece uma indicação qualitativa da ductilidade do material. Por ser um ensaio de realização muito simples ele é largamente utilizado nas indústrias e laboratórios, constando mesmo de especificações de todos os países, onde são exigidos requisitos de ductilidade para um certo material. O ensaio de dobramento comum não determina nenhum valor numérico, havendo porém variação do ensaio que permite obter valores de certas propriedades mecânicas do material. O ensaio, de um modo geral, consiste em dobrar um cdp de eixo retilíneo e seção circular, tubular, retangular ou quadrada, assentado em dois apoios afastados a uma distância especificada, de acordo com o tamanho do cdp, por intermédio de um cutelo,que aplica um esforço de flexão no centro do cdp até que seja atingido um ângulo de dobramento α especificado (fig.1). A carga, na maioria das vezes, não importa no ensaio e não precisa ser medida no ensaio; o cutelo tem um diâmetro, D, que varia conforme a severidade do ensaio, sendo também indicado nas especificações, geralmente em funçãodo diâmetro ou espessura do cdp. Quanto menor é o diâmetro, D, do cutelo, mais severo é o ensaio e existem mesmo especificações de certos materiais que pedem dobramento sem cutelo, denominado dobramento sobre si mesmo. O ângulo α é medido conforme afig.1, também determina a severidade do ensaio e é geralmente de 90º, 120º ou 180º. Atingido esse ângulo, examina-se a olho nu a zona tracionada do cdp, que não deve conter trincas, fissuras ou fendas. Caso contrário, o material não passou no ensaio. Se o cdp apresentar esses defeitos ou romper antes ou quando atingir o ângulo especificado,o material também não atende às especificação do ensaio. Esse tipo de dobramento é geralmente o mais utilizado na prática e é, às vezes, denominado de dobramento guiado. Como o dobramento pode ser realizado em qualquer ponto e em qualquer direção do cdp, ele é um ensaio localizado e orientado, fornecendo assim, uma indicação da ductilidade em qualquer região desejada do material.

Figura 1 - (a) e (b) Esquema do ensaio de dobramento; (c) cdp dobrado até um ângulo α.

O ensaio de dobramento a 180º pode ser realizado em uma só etapa, caso se tenha um cutelo com o diâmetro exigido pela norma adotada ou em duas etapas, quando o diâmetro do cutelo exigido for muito pequeno ou mesmo nulo. Nesse caso, usa-se o menor cutelo que se dispões (diâmetro D’) para iniciar o ensaio, da maneira mostrada na fig.2, até um ângulo qualquer adequado e numa segunda etapa, comprime-se o cdp dobrado no sentido de fechá-lo completamente, de modo a atingir o ângulo de 180º, usando-se um calço de diâmetro aproximadamente igual a D (ou sem calço para dobramento sobre si mesmo).

Figura 2 - Duas etapas de dobramento, com diâmetro do cutelo igual a D muito pequeno ou sem cutelo.

Há duas variantes do processo de dobramento, que são chamadas dobramento livre e dobramento semiguiado. Na primeira, o dobramento é obtido pela aplicação de força nas extremidades do cdp, sem aplicação de força no ponto de máximo dobramento (zona tracionada). Na segunda, uma extremidade é engastada de algum modo e

o dobramento é efetuado na outra extremidade ou em outro local do cdp.

Ensaio de dobramento em cdps soldadosO ensaio de dobramento em cdps soldados retirados de chapas ou tubos soldadosé realizado geralmente para a qualificação de soldadores e de processos de solda e o método usado é o dobramento guiado. Para a avaliação da qualidade da solda, emprega-se mais o dobramento livre. Nesse último caso, as normas especificam que a largura do cdp deva ser no mínimo igual a uma vez e meia a espessura do mesmo e o ângulo ésempre de 180º. O cutelo tem uma abertura proposital paranão tocar a zona soldada durante o primeiro estágio do dobramento. O alongamento das fibras externas é realizado, tomando-se um comprimento inicial, L0, igual à largura da solda.

Figura 3 - Alongamento medido durante o ensaio dedobramento livre de cdps soldados.

A observação de fissuras ou fendas na zona tracionada continua válida,apenas que para o caso de cdps soldados, fendas ou fissuras que apareçam nas arestas do não são consideradas, desde que elas não demonstrem que esses defeitos são provenientes de inclusões de escória ou outros defeitos internos ocorridos durante a soldagem. Também fissuras com largura inferior a 1,5 mm não sãoconsideradas como defeitos que condenem a qualidade da solda.Os resultados são avaliados pela aparição ou não de fendas, fissuras ou ruptura na zona tracionada do cdp dobrado até 180º, da mesma maneira explicada no caso do dobramento livre de cdps. Para esse método de ensaio, usa-se indiferentemente o tipo de solda em filete ou de topo, para a soldagem das chapas ou dos tubos. A posição de retirada dos cdps, tamanho dos mesmos e processo de usinagem, são sempre indicados nas normas técnicas, bem como dos cdps de tração que sempre acompanham os cdps para dobramento.

Figura 4 - (a) cdp para dobramento lateral transversal; (b) cdp para dobramento transversal de face; (c) cdp para dobramento transversal de raiz; (d) cdp para dobramento longitudinal de face e de raiz.

Descrição e procedimentos:…

Resultado e Discussões:

Antes do ensaio ser iniciado, os integrantes tiveram de fazer o lixamento da solda que se encontrava sobressaliente à superfície localizada entre as duas placas, de modo que após esse processo, a peça de ensaio tomou uma forma plana.O material era um aço 4BD, sendo requisitado para o ensaio um dobramento a um ângulo de 45°. Para este ângulo fora necessário realizar o cálculo da altura em que o corpo de prova seria posicionado na máquina.Pelo cálulo abaixo, foi obtido o valor H.

Ao realizar o ensaio, o corpo de prova se rompeu antes do ângulo desejado, não passando dos 29°. Essa quebra precipitada foi ocasionada por motivo de uma solda entre placas mal realizada, o que impossibilitou que o ensaio fosse realizado como se esperava.Abaixo pode ser observado o gráfico fornecido pela máquina, com os respectivos valores de carga aplicada x deslocamento.

Figura 5 – Gráfico ensaio dobramento

Figura 6 – Gráfico ensaio dobramento

Pelos gráfico, nota-se que o corpo de prova resistiu até uma tensão aplicada de 17.991 KN no primeiro ensaio e 19.402 KN no segundo, de modo que após atingir esses valores a solda começou a fadigar até ocorrer a ruptura da mesma.

Conclusão:O ensaio de dobramento é um ensaio qualitativo simples e barato que pode ser usado para avaliar a ductilidade de um material. É frequentemente usado para controle de qualidade de juntas com solda de topo. Tanto o equipamento como os corpos de prova são bastante simples, possibilitando a condução do teste no ambiente de fábrica.A carga aplicada neste ensaio não é uma informação de grande relevância, sendo mais importantes o ângulo final do corpo de prova (pois determina a severidade do ensaio), e a característica final da face tracionada.Barras de aço usadas na construção civil são exemplos de materiais que, além de apresentarem resistência mecânica, devem suportar dobramentos severos durante sua utilização, e por isso são submetidos a ensaio de dobramento. A aprovação da barra é dada pela ausência de fissuras ou fendas na zona tracionada do corpo de prova. Outro exemplo é o ensaio de dobramento em corpos de prova soldados, retirados de chapas ou tubos soldados. Este ultimo é realizado geralmente para a qualificação de profissionais que fazem solda e para avaliação de processos de solda. O resultado serve para determinar se a solda é apropriada ou não para uma determinada aplicação.

Referencias:1. Tecnologia Mecânica Básica e Materiais - Mundo Mecânico. SENAI-SP, elaborado por Benedito Carlos Gazzaneo e Maria Rita Aprile .Universo da Mecânica - Aula 08 – Dobramento e Flexão.