AULA 03 ENSAIOS MECANICOS DUREZA rev1

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Disciplina: Ensaios Mecânicos
AULA 03
Ensaio de Dureza
Prof. Teofilo Alves
Email: teofiloalves@yahoo.com.br
(82) 98701-1942
Teofilo Alves – Ensaios Mecânicos
Dureza: propriedade mecânica muito utilizada na
especificação de materiais, nos estudos e pesquisa
mecânicas e metalúrgicas e na comparação de materiais
diversos.
Outros significados conforme a área de aplicação:
✓ Mecânica: resistência à penetração de um material em
outro.
✓ Usinagem: resistência ao corte de um metal.
✓ Mineralogia: resistência ao risco de um material sobre o
outro.
✓ Metalurgia: resistência à deformação plástica permanente.
Definições de Dureza
Teofilo Alves – Ensaios Mecânicos
Dureza: Propriedade de um material que permite a ele
resistir à deformação plástica (permanente),
usualmente por penetração.
O termo dureza também pode ser associado à
resistência à flexão, risco, abrasão ou corte.
Definições de Dureza
Teofilo Alves – Ensaios Mecânicos
Ensaios de Dureza: A maioria dos ensaios de dureza
estáticos consiste na impressão de uma pequena
marca feita na superfície da peça, pela aplicação de
pressão, com uma ponta de penetração.
A medida da dureza do material é dada em função
das características da marca de impressão e da
carga aplicada.
Definições de Dureza
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✓ Conhecimento da resistência ao desgaste.
✓ Conhecimento aproximado da resistência mecânica
através do uso de tabelas de correlação.
✓ Controle de qualidade de tratamentos térmicos.
✓ Controle de qualidade em processos de
conformação plástica e em processos de ligação.
✓ Pesquisa e desenvolvimento de novas ligas e
materiais.
Objetivos dos Ensaios de Dureza
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✓ Por risco → Dureza Mohs
✓ Por choque ou ressalto → Dureza Shore
✓ Por penetração
→ Dureza Brinell
→ Dureza Meyer
→ Dureza Vickers
→ Dureza Rockwell
O ensaio de dureza é considerado não destrutivo, deixa
uma pequena marca no material, não comprometendo a
utilização da peça ou corpo de prova.
Principais Tipos dos Ensaios de Dureza
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Mohs - Primeiro método padronizado de ensaio de
dureza baseado no processo de riscagem de
minerais padrões, desenvolvido por Mohs, em 1822.
Consiste de uma escala
de 10 minerais, organizados
de tal forma que o
diamante, material mais
duro, risca todos os outros.
Dureza de Risco
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Mohs: É um método pouco utilizado nos materiais
metálicos, pois, a maioria dos metais apresenta
durezas Mohs entre 4 e 8, e pequenas diferenças de
dureza não são acusadas por este método.
✓ Exemplo: Aço dúctil corresponde a uma dureza de
6 Mohs, a mesma dureza Mohs de um aço
temperado.
✓ Mais aplicado na mineralogia.
Dureza de Risco
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Bierbaum: Microdureza Bierbaum - Consiste na
aplicação de uma força de 3gf, por meio de um
diamante padronizado, com formato igual a um canto
de cubo com ângulo de contato de 35°, sobre uma
superfície previamente preparada por polimento e
ataque químico.
✓ A dureza Bierbaum é determinada a partir da
medição da largura do risco, realizada por meio
de um microscópio (quanto menor essa medida
maior é a dureza).
✓ Também é um método pouco utilizado.
Dureza de Risco
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Shore: Ensaio Dinâmico - A impressão é causada pela
queda livre de um êmbolo. Utiliza uma barra de aço
(êmbolo) de peso 2,5 N, com uma ponta padronizada
(arredondada) de diamante colocada dentro de um
tubo de vidro com um escala graduada de 0 a 140, tal
barra é liberada de uma altura padrão (256 mm).
O valor da dureza é proporcional à energia
consumida para formar a marca no corpo de prova e
representada pela altura alcançada no rebote do
êmbolo. Materiais dúcteis consomem mais energia na
deformação do corpo e o êmbolo alcança uma altura
menor no retorno, indicando uma dureza mais baixa.
Dureza por choque ou ressalto
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Dureza por choque ou ressalto
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Dureza por choque ou ressalto
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Cuidados no Teste
✓ O material a ser testado deve ser firmemente apoiado
para evitar vibrações que podem alterar a leitura;
✓ O êmbolo deve cair e retornar na direção vertical,
portanto a superfície a testar deve estar exatamente
na direção horizontal.
✓ A superfície a medir deve ser lisa. Superfície rugosa
pode absorver o impacto do êmbolo e fornecer um valor
menor do que o real;
✓ O impacto sobre a peça causa endurecimento
localizado sobre a área de contato. O impacto só deve
ser feito uma vez sobre um mesmo ponto.
Dureza por choque ou ressalto
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Vantagens:
✓ Equipamento portátil e de fácil utilização;
✓ Possibilidade de medir dureza de peças de grandes
dimensões que não podem ser colocadas e
maquinas de dureza por penetração;
✓ A impressão Shore é pequena e pode ser utilizada
para medir durezas de peças já acabadas.
Dureza por choque ou ressalto
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Desvantagens:
✓ Deve ser executado com o tubo perfeitamente na
vertical;
✓ Muito sensível ao acabamento superficial;
✓ Medições em peças pouco espessas são sensíveis
ao tipo de apoio;
✓ Peças pouco espessas ou de baixa rigidez podem
entrar em vibração com o impacto.
Dureza por choque ou ressalto
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Durômetro Shore
É uma evolução do antigo escleroscópio - O princípio
de medição de queda de peso foi substituído por um
sistema de medição por mola.
Utilizado para medir a dureza
de endentação de borrachas,
plásticos e materiais com
comportamento similar.
Dureza por choque ou ressalto
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Durômetro Shore
O material é submetido a uma pressão aplicada através de
uma mola calibrada que atua sobre o endentador, que
pode ser esférico ou cônico. Um dispositivo de indicação
fornece a profundidade de endentação. O valor da dureza
é dado pela profundidade da penetração.
Dureza por choque ou ressalto
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Dureza por choque ou ressalto
Durômetro Shore – Escalas Shore
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Dureza por choque ou ressalto
Durômetro Shore – Características do Processo
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Dureza por choque ou ressalto
Durômetro Shore
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Dureza por Penetração
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Dureza Brinell
Dureza por Penetração
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Dureza Brinell
Dureza por Penetração
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Dureza Brinell
Dureza por Penetração
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Dureza Brinell
Dureza por Penetração
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Dureza Brinell
Dureza por Penetração
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Dureza Brinell - Correlação de dureza e resistência
a tração
Dureza por Penetração
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Dureza Brinell - Vantagens:
✓ Baixo custo de equipamentos;
✓ Baixo tempo de preparação das superfícies;
✓ Único possível para materiais pouco homogêneos.
Dureza por Penetração
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Dureza Brinell - Desvantagens:
✓ Não linearidade carga-impressão;
✓ Dureza máxima admissível baixa (500HB);
✓ Necessário um acabamento superficial mínimo;
✓ Sujeito a erro de medição pelo operador;
✓ Impressões grandes, podem inutilizar a peça.
Dureza por Penetração
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Dureza Brinell – Formulas
Dureza por Penetração
Teofilo Alves – Ensaios MecânicosDureza Brinell – Exemplo
Dureza por Penetração
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Tabela de Dureza Brinell
Dureza por Penetração
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Dureza Brinell – Condições para realização do
ensaio
Dureza por Penetração
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Dureza Brinell – Valores dos Fatores de carga
Dureza por Penetração
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Dureza Brinell – Diâmetro da Esfera
Dureza por Penetração
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Dureza Brinell – Exemplo
Dureza por Penetração
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Dureza Brinell – Exemplo
Dureza por Penetração
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Dureza Brinell – Exemplo
Dureza por Penetração
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Dureza Brinell – Representação dos Resultados
Dureza por Penetração
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Dureza Brinell – Tempo de realização do Ensaio
Dureza por Penetração
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Dureza Brinell – Vantagens e Limitações do
Ensaio
Dureza por Penetração
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Dureza Meyer
Dureza por Penetração
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Dureza Meyer
Dureza por Penetração
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Dureza Rockwell
Dureza por Penetração
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Ensaio Rockwell
Dureza por Penetração
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Ensaio Rockwell - Penetradores
Dureza por Penetração
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Ensaio Rockwell – Descrição do Ensaio
Dureza por Penetração
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Dureza Rockwell
Dureza por Penetração
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Dureza Rockwell
Dureza por Penetração
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Dureza Rockwell
Dureza por Penetração
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Dureza Rockwell
Dureza por Penetração
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Dureza Rockwell
Dureza por Penetração
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Dureza Rockwell
Dureza por Penetração
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Dureza Rockwell - Vantagens:
✓ Rapidez;
✓ Isenção de erros humanos;
✓ Pequeno tamanho de impressão;
✓ As superfícies não necessitam de polimento;
✓ Pequenas irregularidades são eliminadas pela pré-
carga;
✓ Não necessita de sistema óptico;
✓ Equipamento mais simples
Dureza por Penetração
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Dureza Rockwell - Desvantagens:
✓ Escala C só para aços temperados;
✓ Necessidade de usar muitas escalas e esferas
diferentes para abranger toda a gama de materiais
possíveis.
✓ Não é uma escala contínua de dureza. Funciona
para faixas de dureza.
✓ O valor de HR não tem relação com a resistência à
tração dos materiais ensaiados
Dureza por Penetração
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Equipamento para Ensaio Rockwell
Dureza por Penetração
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Leitura do Resultado - Ensaio Rockwell
Dureza por Penetração
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Ensaio de Dureza Vickers
Dureza por Penetração
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Ensaio de Dureza Vickers
Dureza por Penetração
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Ensaio de Dureza Vickers
Dureza por Penetração
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Ensaio de Dureza Vickers
Dureza por Penetração
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Ensaio de Dureza Vickers
Dureza por Penetração
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Ensaio de Dureza Vickers
Dureza por Penetração
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Ensaio de Dureza Vickers
Dureza por Penetração
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Ensaio de Dureza Vickers
Dureza por Penetração
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Ensaio de Dureza Vickers
Dureza por Penetração
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Ensaio de Dureza Vickers
Dureza por Penetração
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Ensaio de Dureza Vickers
Dureza por Penetração
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Ensaio de Dureza Vickers
Dureza por Penetração
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Dureza Vickers - Vantagens:
✓ Escala contínua;
✓ Grande precisão de medida (deformação nula do
penetrador);
✓ Possibilidade de fazer impressões muito pequenas;
✓ Possibilidade de medir durezas em todos os
materiais.
Dureza por Penetração
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Dureza Vickers - Desvantagens:
✓ Regulagem de velocidade mais crítica (mais
moroso);
✓ Superfície muito mais cuidada (maiores
ampliações);
✓ Ensaio globalmente menos econômico
Dureza por Penetração
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Ensaio de Dureza Vickers - Cálculo
Dureza por Penetração
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Ensaio de Dureza Vickers - Cálculo
Dureza por Penetração
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Ensaio de Dureza Vickers - Cálculo
Dureza por Penetração
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Ensaio de Dureza Vickers - Exemplo
Dureza por Penetração
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Ensaio de Dureza Vickers - Representação
Dureza por Penetração
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Ensaio de Dureza Vickers - Cargas
Dureza por Penetração
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Ensaio de Dureza Vickers – Defeitos impressão
Dureza por Penetração
Disciplina: Ensaios Mecânicos
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Ensaio de Dureza
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