O ensaio de materiais metálicos à temperatura ambiente

O método de ensaio de tração de materiais metálicos e define as propriedades mecânicas que podem ser determinadas à temperatura ambiente.

Da Redação –

traçãoO uso do metal é datado aproximadamente desde 5.000 a.C. Cobre, prata e ouro foram os primeiros a serem utilizados pelos antigos habitantes do planeta, na Idade dos Metais durante a pré-história. Depois veio o bronze e mais tarde o ferro. Por meio de inúmeros métodos primitivos até a modernidade e conhecimento registrado, o ser humano foi aprendendo gradativamente a lidar e a manipular o metal.

A princípio, o metal foi utilizado para fabricar utensílios que facilitassem o dia a dia. Pouco demorou para que fosse a matéria prima de armas, o que até levou alguns povos a dominarem outros. Atualmente, em maior ou menor quantidade, quase tudo ao redor possui em sua composição algo metálico. Celulares, cartões de crédito e claro, veículos e a maior parte das edificações, são alguns exemplos.

Com o advento da tecnologia, a humanidade foi descobrindo cada propriedade e peculiaridade das inúmeras variedades do material. Não é difícil hoje, por exemplo, buscar uma tabela com o grau de dilatação e retração de uma quase qualquer metal. Assim como suas características, órgãos de controles de qualidade criaram maneiras para medir e controlar o uso dos metais.

O ensaio de tração é um dos mais comuns, sendo utilizado na seleção de materiais e na determinação de propriedades mecânicas importantes para  aplicações de engenharia. Frequentemente as propriedades de tração são utilizadas também na previsão do comportamento de materiais solicitados de maneira não uniaxial.

Em resumo, o projeto de um componente mecânico ou equipamento industrial requer conhecimento das propriedades dos materiais disponíveis. Durante a seleção de um tipo de material para o projeto são avaliadas as suas propriedades mecânicas e seu comportamento mecânico.

A determinação das propriedades mecânicas é realizada por meio de ensaios normalizados, sendo que a maioria destes ensaios é destrutiva, ou seja, promovem a ruptura (ou grandes deformações) no corpo de prova (ensaio de tração, impacto, fadiga, fluências, dobramentos, etc.). Existem ainda os ensaios não destrutivos (ultrassom, magna flux e outros) que visam não inutilizar a peça ensaiada.

A NBR ISO 6892-1 – Materiais metálicos – Ensaio de Tração – Parte 1: Método de ensaio à temperatura ambiente especifica o método de ensaio de tração de materiais metálicos e define as propriedades mecânicas que podem ser determinadas à temperatura ambiente. A norma foi revisada para deixar mais claro o modo como alcançar o método recomendado de controle de ensaio.

A norma pode ser usada por projetistas e engenheiros de produtos metálicos e componentes, bem como pelos especificadores da indústria de seguros. Também pode ser uma referência útil para os grandes contratos entre fabricantes e clientes. Esta parte da norma especifica o método de ensaio de tração de materiais metálicos e define as propriedades mecânicas que podem ser determinadas à temperatura ambiente.

A NBR ISO 6892 consiste em quatro partes, sob o título geral Materiais metálicos – Ensaio de tração: Parte 1: Método de ensaio à temperatura ambiente; Parte 2: Método de ensaio a temperaturas elevadas; Parte 3: Método de ensaio em baixas temperaturas; e Parte 4: Método de ensaio em hélio líquido.

Assim, nessa parte 1, há disponíveis dois métodos de velocidades de ensaio. O primeiro, método A, é baseado nas taxas de deformação (inclusive a velocidade de separação do travessão) e o segundo, método B, é baseado em taxas de tensão. O Método A tem por objetivo minimizar a variação das velocidades de ensaio no momento em que são determinados os parâmetros sensíveis à taxa de deformação e, também, minimizar a incerteza de medição dos resultados do ensaio.

O ensaio consiste em deformar um corpo de prova por força de tração, geralmente até a fratura, para a determinação de uma ou mais propriedades mecânicas definidas no item 3. O ensaio deve ser realizado à temperatura ambiente, entre 10°C e 35°C, salvo se especificado de outra maneira.

Os ensaios realizados sob condições controladas devem estar com temperatura de 23°C + – 5°C. A forma e as dimensões dos corpos de prova podem ser condicionadas pela forma e dimensões dos produtos metálicos dos quais são extraídos esses corpos de prova. Em geral, o corpo de prova é obtido por usinagem de uma amostra do produto, por estampagem, ou ainda por fundição.

Os produtos de seção transversal uniforme (perfis, barras, fios etc.), bem como os corpos de prova fundidos (por exemplo, de ferro fundido ou de ferros-ligas), podem ser ensaiados sem serem usinados. A seção transversal do corpo de prova pode ser circular, quadrada, retangular, anular, ou, em casos especiais, o corpo de prova pode apresentar outro tipo de seção transversal uniforme.

Os corpos de prova devem, preferencialmente, apresentar relação entre o comprimento de medida inicial, Lo, e a área da seção transversal inicial do comprimento paralelo, So, tal que Lo = k So , em que k é um coeficiente de proporcionalidade. Esses são os denominados corpos de prova proporcionais.

O valor internacionalmente adotado para k é 5,65. O comprimento de medida inicial não pode ser inferior a 15mm. Quando a seção transversal do corpo de prova for muito pequena para que este requisito se aplique com k = 5,65, um valor mais alto (preferencialmente 11,3) ou um corpo de prova não proporcional pode ser usado.

Os corpos de prova usinados devem incorporar um raio de transição entre as cabeças e o comprimento paralelo, se esses elementos apresentarem dimensões diferentes. As dimensões do raio de transição são importantes e é recomendado que sejam definidas na especificação do material, desde que não estejam dadas no anexo apropriado (ver. 6.2).

As cabeças podem ser de qualquer tipo, para se adaptarem às garras da máquina de ensaio. O eixo do corpo de prova deve coincidir com o eixo de aplicação da força. O comprimento paralelo, Lc, ou, no caso de o corpo de prova não apresentar raios de transição, o comprimento livre entre garras deve ser sempre maior que o comprimento de medida inicial, Lo.

Nos casos em que o corpo de prova consista de um segmento não usinado do produto ou de uma barra de ensaio não usinada, o comprimento livre entre garras deve ser suficiente para que as marcações do comprimento de medida estejam a uma distância razoável das garras (ver Anexos B a E). Os corpos de prova fundidos devem incorporar um raio de transição entre as cabeças e o comprimento paralelo.

As dimensões desse raio de transição são importantes e é recomendado que sejam definidas na especificação do produto. As cabeças podem ser de qualquer tipo, para se adaptarem às garras da máquina de ensaio. O comprimento paralelo, Lc, deve ser sempre maior que o comprimento de medida inicial, Lo.

As dimensões relevantes do corpo de prova devem ser medidas em um número suficiente de seções transversais, perpendicularmente ao eixo longitudinal, na porção central do comprimento paralelo do corpo de prova. Recomenda-se um número mínimo de três seções transversais.

A área da seção transversal inicial, So, é a área média da seção transversal, que deve ser calculada a partir das medições das dimensões apropriadas. A exatidão deste cálculo depende da natureza e do tipo de corpo de prova. Os Anexos B a E descrevem métodos para a determinação de So para diferentes tipos de corpos de prova e contêm especificações relativas à exatidão da medição.

As extremidades do comprimento de medida inicial, Lo, devem ser levemente marcadas com traços ou linhas, mas não com riscos que possam resultar em uma ruptura prematura. Para corpos de prova proporcionais, o valor calculado do comprimento de medida inicial pode ser arredondado para o múltiplo de 5 mm mais próximo, desde que a diferença entre o comprimento marcado e o calculado seja menor que 10% de Lo. O comprimento de medida inicial deve ser marcado com exatidão de + – 1%.



Categorias:Metrologia, Normalização

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