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ENSAIOS MECÂNICOS Cláudia Luisa Mendes Normalização Objetivos de aprendizagem Ao final deste texto, você deve apresentar os seguintes aprendizados: � Identificar as normas e definições de preparação de corpos de prova para ensaios destrutivos e não destrutivos. � Analisar a relação existente entre qualidade, conformidade e normalização. � Reconhecer o efeito da normalização na qualidade de processos produtivos. Introdução Com o objetivo de estabelecer uma linguagem comum entre fornece- dores e usuários, foram criadas normas que definem as propriedades mecânicas dos materiais conforme critérios de especificação e orientam a escolha dos que serão utilizados em um projeto. Neste capítulo, você vai compreender as normas utilizadas em ensaios mecânicos, vai aprender a relação existente entre qualidade, conformi- dade e normalização e vai entender o efeito da normalização sobre a qualidade e sobre os processos produtivos. Normas técnicas para ensaios mecânicos A normalização dos ensaios mecânicos é a forma de padronização dos pro- cessos com o fim de obter informações corretas, precisas e previsíveis dos materiais. As normas servem tanto para a solução como para a prevenção de problemas. Segundo Souza (1982), as normas mais utilizadas pelos laboratórios de ensaios provem das seguintes entidades: � ABNT (Associação Brasileira de Normas Técnicas); � ASTM (American Society for Testing and Materials); � DIN (Deutsches Institut für Normung); � ASME (American Society of Mechanical Engineers); � AFNOR (Association Française de Normalisation); � ISO (International Organization for Standardization); � JIS (Japanese Industrial Standards); � SAE (Society of Automotive Engineers); � COPANT (Comissão Pan-americana de Normas Técnicas). Todas as normas trazem as seguintes informações (como base de exemplo, adotamos a norma NBR 6152) (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, 2002, p. 35): � Título — refere-se ao ensaio mecânico atendido por aquela Norma. Exemplo: “Materiais metálicos – Ensaio de tração à temperatura ambiente”. � Objetivo — refere-se ao que é especificado pela norma e ao que esperar como resultado. Exemplo: “Esta norma especifica o método de ensaio de tração em materiais metálicos e define as propriedades mecânicas que podem ser determinadas à temperatura ambiente”. � Referências normativas — refere-se às normas que estavam em vigor no momento da publicação da norma em foco. � Princípios — é uma breve explicação sobre o conteúdo da norma e em que condições ambiente deve ser executado o ensaio. Exemplo: “O ensaio consiste em solicitar o corpo de prova com esforço de tração, geralmente até a ruptura, com o propósito de se determinar uma ou mais das propriedades mecânicas definidas no item 4. O ensaio deve ser realizado à temperatura ambiente, entre 10ºC e 35ºC, salvo se espe- cificado fora desses limites. Ensaios sob condições controladas podem ser executados à temperatura de 23ºC ± 5ºC”. � Definições — definem todos os termos que podem ser extraídos pelo ensaio. Exemplo: “4.4 alongamento percentual: Alongamento expresso como porcentagem do comprimento de medida original (L0)”. Normalização2 � Símbolos e designações — definem a unidade e o significado de cada símbolo que a norma traz. Exemplo no quadro a seguir. Número de referência Símbolo Unidade Designação 5 L0 mm Comprimento de medida original � Corpo de prova — define a forma e a dimensão do corpo de prova para realizar o ensaio. � Condições de ensaio — definem todas as condições necessárias para a realização do ensaio. Exemplo: “Velocidade do ensaio”. As diferentes associações determinam seus próprios títulos, referentes a cada um dos tópicos citados, porém, todas se estruturam com base nessas mesmas informações. Além dessas informações, as normas podem elencar outras, referentes ao tipo de ensaio a ser realizado. Por exemplo, a norma pode identificar os procedimentos para determinar alguma propriedade ou, metodologias de seguranças básicas a serem aplicadas, entre outras possibilidades. Um dos fatores mais importantes é a preparação do corpo de prova para cada ensaio, pois é dele que serão extraídas todas as informações necessárias sobre o material. Por isso, vamos oferecer exemplos para que você saiba como prepará-los quando necessário. 3Normalização Preparação de corpos de prova para ensaios destrutivos e não destrutivos O ensaio destrutivo recebe esse nome por provocar a inutilização do corpo de prova em teste. Já os ensaios não destrutivos não o danificam, permitindo sua utilização irrestrita após o ensaio. Por conta disso, os corpos de prova para ensaios destrutivos devem ser amostras cujo uso posterior seja dispensável. Corpos de prova para ensaios destrutivos Ensaio de tração — são retiradas amostras de barra redonda, quadrada ou retangular, diretamente da peça que será ensaiada, obedecendo às normas específicas do material de ensaio. Segundo Chiaverini (1986), essas amostras geralmente possuem uma secção transversal menor na parte central do que nas extremidades do corpo de prova, de modo a provocar a ruptura em uma secção em que as tensões não são afetadas pela garra da máquina de ensaio. A Figura 1 mostra o formato, com secção retangular, do corpo de prova para o ensaio de tração. Figura 1. Corpo-de-prova de secção retangular para o ensaio de tração. Normalização4 Ensaio de compressão — para Chiaverini (1986), quando se trata de mate- riais dúcteis, a secção circular é a mais indicada, na relação 1:2 a 1:6 entre comprimento e diâmetro, evitando comprimento muito grande para que não haja flambagem. Já para materiais frágeis, a relação é de 2:1, podendo ser de secção retangular. A Figura 2 mostra o formato, com secção circular, do corpo de prova para o ensaio de compressão. Figura 2. Corpo de prova de secção circular de material dúctil para o ensaio de compressão Ensaio de flexão — segundo Souza (1982), o corpo de prova para o ensaio de flexão pode ser constituído de uma barra de secção qualquer, preferivelmente circular ou retangular para facilitar os cálculos, com comprimento previsto por norma de acordo com o material ensaiado. A Figura 3 mostra o formato do corpo de prova, com secção circular, para o ensaio de flexão. Figura 3. Corpo de prova de secção circular para o ensaio de flexão. 5Normalização Ensaio de torção — Souza (1982) sustenta que, para facilitar os cálculos, o corpo de prova deve ter secção circular com comprimento que deve variar de acordo com a propriedade mecânica que se deseja medir. Entre a parte útil e as partes que serão fixadas nas garras da máquina deve existir um raio de concordância, que também é variável. A Figura 4 mostra o formato do corpo de prova, com secção circular, para o ensaio de torção. Figura 4. Corpo de prova de secção circular para o ensaio de torção. Ensaio de dureza — conforme Souza (1982), não existe uma geometria pré-definida para executar o ensaio de dureza, exigindo-se apenas o cuidado de que o corpo de prova deve ser muito bem apoiado, para evitar algum deslocamento quando for aplicada a carga. Para facilitar esse procedimento, os corpos de prova com faces paralelas são os mais utilizados. A Figura 5 mostra o ensaio de dureza. Normalização6 Figura 5. Corpo de prova para o ensaio de dureza. Fonte: TM Service (2017, documento on-line). Ensaio de impacto — para Souza (1982), toda norma para ensaio de impacto deve indicar o local da retirada do corpo de prova, bem como a direção e o sentido do seu entalhe, pois isso influenciará nos resultados. A Figura 6 mostra um exemplo de corpo de prova para o ensaio de impacto tipo Charpy com entalhe em “V”. Figura 6. Corpo de prova para o ensaio de impacto. 7Normalização Ensaio de fadiga — Souza (1982) ensina que os ensaios de fadiga podem ser realizados com três espécies diferentes de corpos de prova sendo, a pró- pria peça ou um modelo, produtos acabados como barra, chapas, tubos entreoutros, ou, por fim, corpos de prova especialmente usinados para ensaios. A forma dos corpos de prova varia muito, de acordo com o tipo solicitação e com as diversas normas propostas para tais ensaios. Em geral, são de secção circular ou retangular, tendo na parte útil uma biconcavidade ao longo de seu comprimento, com um raio grande e contínuo, o que faz o centro dessa parte útil ter uma dimensão mínima. A Figura 7 mostra um exemplo de corpo de prova, com secção circular, para o ensaio de fadiga. Figura 7. Corpo de prova, com secção circular, para o ensaio de fadiga. Ensaio de fluência — conforme Souza (1982), os corpos de prova para o ensaio de fluência se assemelham aos utilizados no ensaio de tração. A diferença entres ambos é que o ensaio de fluência é realizado a altas temperaturas e as cargas aplicadas são constantes em função do tempo. Corpos de prova para ensaios não destrutivos Como o ensaios não destrutivos não inutilizam o material após sua aplicação, para eles não existem, necessariamente, corpos de prova, mas sim regiões de análise. Com isso, as normas que se referem a esses tipos de ensaios, estabele- cem como preparar a região para a realização do teste, indicando tudo que for necessário para sua execução, da limpeza da superfície até os resultados finais. Normalização8 Relação entre qualidade, conformidade e normalização Qualidade Existem basicamente cinco abordagens para o conceito de qualidade: � abordagem transcendental — qualidade em padrões elevadíssimos; � abordagem baseada em manufatura — produtos ou serviços livres de erro, atendendo precisamente às especificações de projeto; � abordagem baseada no usuário — adequação ao uso, ou seja, aten- dimento ao seu propósito e às expectativas do consumidor; � abordagem baseada em produto — conjunto mensurável e preciso de características para atender ao consumidor; � abordagem baseada em valor — relativa ao uso e ao preço final do produto. Conformidade De acordo com o documento normativo ISO/IEC Guia 2 (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, 2006, p. 15), a avaliação da con- formidade é um “exame sistemático do grau de atendimento, por parte de um produto, processo ou serviço, a requisitos especificados”. Segundo Andreghetti (2017, documento on-line), o processo de avaliação da conformidade é aplicado buscando atingir os seguintes objetivos: � propiciar a concorrência justa — conseguir que todos os fornecedores sigam as regras estabelecidas e praticá-las em seu setor; � estimular melhoria de qualidade — atingir desenvolvimento tecno- lógico e inovação; � informar e proteger o consumidor — oferecer produtos, serviços ou processos confiáveis aos consumidores, pela garantia de terem sido avaliados e estarem em conformidade com normas estabelecidas e verificáveis; 9Normalização � facilitar o comércio exterior — alcançar a livre circulação de produtos, processos e serviços por sua conformidade com padrões de produção voltados à proteção da saúde, da segurança e do meio ambiente; � proteger mercado interno — coibir a circulação de produtos, proces- sos e serviços que não atendem a requisitos mínimos de segurança, qualidade e desempenho. É importante ressaltar: o processo de avaliação da conformidade deve propiciar con- fiança no atendimento aos requisitos. Normalização De acordo com o documento normativo ISO/IEC Guia 2 (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, 2006, p. 15): Normalização e atividades relacionadas – Vocabulário geral, “normalização é a atividade que estabelece, em relação a problemas existentes ou potenciais, prescrições destinadas à utilização comum e repetitiva com vistas à obtenção do grau ótimo de ordem, em um dado contexto”. Com isso, as normas atendem a alguns objetivos, sendo eles: � simplificação — evitando a crescente variedade de procedimentos e tipos de produtos; � comunicação — proporcionando meios mais eficientes para a troca de informação entre o fabricante e o cliente; � economia — linearizando informações tanto do produtor quanto do consumidor; � segurança — estabelecendo meios para a proteção da vida humana e da saúde ambiental; � proteção ao consumidor — estabelecendo a qualidade dos produtos, reduzindo desconcordâncias de informações; � eliminação das barreiras comerciais — evitando a existência de regu- lamentos conflitantes sobre produtos e serviços em diferentes países. Normalização10 Relação entre os termos abordados Para se obter um produto de alta confiabilidade, deve-se atender aos requisitos de projeto, sem falhas e com adequação às normas e especificações utilizadas para a elaboração desse produto. Evidencia-se a relação íntima entre qualidade, conformidade e normaliza- ção. A alta qualidade é alcançada quando um produto está em conformidade com um projeto desenvolvido de acordo com normas especificadas para esse mesmo produto. Efeito da normalização na qualidade de processos produtivos A normalização em processos produtivos busca organizar o trabalho a fim de aumentar a produtividade e consequentemente o lucro, fazendo com que o produto atenda as expectativas de mercado com menor custo e variação. As vantagens da normalização de processos produtivos são descritas a seguir. � Utilização adequada dos recursos disponíveis — quando os processos são padronizados, se facilita o entendimento das aplicações dos recursos e eles podem ser utilizados de maneira sempre mais efetiva, resultando em redução das falhas, ou seja, em aumento da qualidade. � Operacionalização do processo — quando uma equipe aplica a norma- lização na operação de um mesmo processo, pode investir tempo para aperfeiçoar suas técnicas. Isso resulta também no desenvolvimento de profissionais mais capacitados para trabalhar em setores que necessitam de alto nível de conhecimento, gerando maior qualidade aos produtos. � Aumento de produtividade — a padronização facilita a rotina de trabalho em uma empresa, visto que melhora a supervisão em todos os setores, reduzindo dúvidas sobre as funções que cada funcionário deve executar e evitando perda de tempo e de insumos por falhas operacionais. � Controle do processo — cada profissional é responsável pelo que produz, o que implica controle da qualidade dos produtos. � Redução de custos — a padronização de processos oferece, como resultado previsível, a redução de custos, pelo fato de as atividades seguirem o mesmo parâmetro. Com isso, é possível reduzir preços dos produtos, aumentar a produção e consequentemente a lucratividade. 11Normalização � Desenvolvimento da qualidade dos produtos — é consequência de todas as vantagens anteriormente citadas, pois leva ao aumento da qualidade dos produtos. Em todos os casos, a padronização faz com que as etapas de produção sejam bem definidas, o que torna mais fácil o acompanhamento e conduz à melhoria na qualidade dos produtos oferecidos. 1. Qual das alternativas apresenta apenas normas em português? a) ABNT e ASTM. b) ABNT e COPANT. c) ABNT e SAE. d) ISO e SAE. e) ISO e COPANT. 2. O corpo de prova apresentado pela imagem pode ser usado em quais tipos de ensaios mecânicos? a) Tração e compressão. b) Compressão e flexão. c) Flexão e dureza. d) Dureza e fluência. e) Fluência e tração. 3. A expressão “quando se trata de materiais dúcteis, a secção circular é a mais indicada, na relação 1:2 a 1:6” se refere ao corpo de prova de qual tipo de ensaio mecânico? a) Tração. b) Compressão. c) Fadiga. d) Impacto. e) Flexão. Normalização12 4. Um produto obtém alta qualidade quando: a) evita a crescente variedade de procedimentos e tipos de produtos. b) proporciona meios mais eficientes para a troca de informação entre o fabricante e cliente. c) está em conformidade ao projeto e atende às normas especificadas. d) atinge desenvolvimento tecnológico e inovação. e) processos e serviços não atendem aos requisitos mínimos de segurança. 5. Qual alternativa indica duas vantagens de utilizar normalizaçãode processos produtivos? a) Baixo custo de material e facilidade de execução. b) Aumento de produtividade e facilidade de execução. c) Profissionais capacitados e baixo custo de material. d) Redução de custo e facilidade de execução. e) Redução de custo e qualidade de produtos. ANDREGHETTI, D. Avaliação da conformidade: o que é e para que serve? Faremac Máquinas, Flores da Cunha, 10 out. 2017. Disponível em: . Acesso em: 13 jun. 2018. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. ISO/IEC Guia 2: normalização e atividades relacionadas: vocabulário geral. Rio de Janeiro, 2006. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 6152: materiais metálicos: ensaio de tração à temperatura ambiente. Rio de Janeiro, 2002. CHIAVERINI, V. Tecnologia mecânica. 2. ed. São Paulo: McGraw-Hill, 1986. 3 v. ENSAIOS mecânicos. TM Service, Piracicaba, jun. 2017. Disponível em: . Acesso em: 13 jun. 2018. SOUZA, S. A. Ensaios mecânicos de materiais metálicos: fundamentos teóricos e práticos. 5. ed. São Paulo: Edgard Blücher, 1982. 286 p. Leitura recomendada CONHEÇA 8 benefícios na padronização de processos da sua empresa. Checklist Fácil, [s.l.], 28 maio 2015. Disponível em: . Acesso em: 13 jun. 2018. 13Normalização http://www.faremac.com/ http://potmservice.com.br/servicos/ensaios-mecanicos/ https://www.checklistfacil.com/blog/conheca-5- Encerra aqui o trecho do livro disponibilizado para esta Unidade de Aprendizagem. Na Biblioteca Virtual da Instituição, você encontra a obra na íntegra. Conteúdo: