1.4.1 Ensaio de Tração
Consiste na aplicação de carga de tração uniaxial crescente em um corpo de prova específico até a ruptura. Trata-se de um ensaio amplamente utilizado na indústria de componentes mecânicos, devido às vantagens de fornecer dados quantitativos relativos às características mecânicas dos materiais.
Com esse tipo de ensaio, pode-se afirmar que as deformações promovidas no material são uniformemente distribuídas em todo o seu corpo, pelo menos até ser atingida uma carga máxima próxima do final do ensaio. Como é possível fazer com que a carga cresça numa velocidade razoavelmente lenta durante todo o teste, o ensaio de tração permite medir satisfatoriamente a resistência do material.
A uniformidade termina no momento em que é atingida a carga máxima suportada pelo material, quando começa a aparecer o fenômeno da estricção ou da diminuição da secção do provete, no caso de matérias com certa ductilidade. A ruptura sempre se dá na região mais estreita do material, a menos que um defeito interno no mesmo, fora dessa região, promova a ruptura, o que raramente acontece.
A exatidão do ensaio de tração depende da precisão dos aparelhos de medição de que se dispõe. Com pequenas deformações, pode-se conseguir uma precisão maior na avaliação da
tensão ao invés de detectar grandes variações de deformação, causando maior imprecisão da avaliação da tensão. Mesmo no início do ensaio, se esse não for bem conduzido, grandes erros podem ser cometidos, como por exemplo, se o provete não estiver bem alinhado, os esforços assimétricos que aparecerão levarão a falsas leituras das deformações para uma mesma carga aplicada. Deve-se, portanto, centrar bem o corpo de prova na máquina para que a carga seja efetivamente aplicada na direção do seu eixo longitudinal.
Figura 48 – Curva Tensão Deformação
Fonte - Callister
1.4.1.1 Limite de Resistência à Tração
O limite de resistência à tração é a tensão correspondente ao ponto de máxima carga atingida durante o ensaio. Após o escoamento ocorre o encruamento, que é um endurecimento causado pela quebra de grãos que compõem o material quando deformados a frio. O material resiste cada vez mais à tração externa necessitando de uma tensão cada vez maior para se deformar. É nessa fase que a tensão começa a subir até atingir um valor máximo, valor esse chamado de limite de resistência.
Figura 49 – Limite de Resistência a Tração
1.4.1.2 Limite de Ruptura
Continuando a tração, chega-se à ruptura do material, no chamado Limite de Ruptura.
Figura 50 – Limite de Ruptura
Fonte - Callister
Note que a tensão no limite de ruptura é menor do que no limite de resistência, devido à diminuição de área que acontece no corpo de prova depois que se atinge a carga máxima.
Na figura 51 podemos analisar todos esses elementos representados num mesmo diagrama de tensão deformação.
Figura 51 – Gráfico Tensão - Deformação
Fonte - Callister
1.4.1.3 Fratura
Consiste na separação ou fragmentação de um corpo sólido em duas ou mais partes, sob ação de uma tensão, e pode ser considerada como sendo constituída da nucleação e propagação da trinca. Pode ser classificada em duas categorias gerais: fratura dúctil e frágil.
A fratura dúctil é caracterizada pela ocorrência de uma apreciável deformação plástica antes e durante a propagação da trinca.
Figura 52 – Corpo de Prova Sendo Ensaiado.
Fonte – Próprio Autor
1.4.2 Ensaio de Dobramento
O ensaio de dobramento é utilizado para análise da conformação de segmentos retos de seção circular, quadrada, retangular, tubular ou outras em segmentos curvos. O dobramento é bastante utilizado na indústria de produção de calhas, tubos, tambores e de uma grande variedade de elementos conformados plasticamente. No dobramento de uma chapa, devem-se analisar parâmetros como o encruamento do material e o raio mínimo em que este pode ser dobrado sem que ocorra a ruptura, o retorno elástico do dobramento após a retirada da carga e a formação de defeitos na região dobrada.
1.4.3 Ensaio de Macrografia
A macrografia consiste na preparação de uma superfície plana, através do lixamento sucessivo da amostra e do ataque dessa superfície por um reativo adequado, bem como na interpretação dos resultados e na obtenção de documentos que reproduzam os resultados dos
exames. O exame da superfície atacada é feito a olho nu ou com o auxílio de uma lupa, com aumento de até cerca de 50 vezes.
A técnica macrográfica pode ser dividida nas seguintes etapas: a – Corte;
b – Lixamento;
c - Ataque da superfície; d - Exame e interpretação;
e - Elaboração do documento de exame.
1.4.4 Ensaio de Dureza Vickers
O método de dureza Vickers, representado pela abreviação HV (Hardness Vickers), é um ensaio em que um penetrador de diamante em forma de pirâmide de base quadrada e ângulo entre faces de 136° é comprimido contra a peça a ensaiar por uma força pré- determinada. Após a remoção da força, medem-se as diagonais da impressão e o número de dureza Vickers é calculado dividindo o valor da carga de ensaio P pela área de impressão S. Esse método fornece escala contínua de dureza que varia entre HV5 até HV1000Kgf/mm² para cada carga utilizada.
1.4.4.1 Carga para o Método Vickers
A carga para o ensaio Vickers deve ser aplicada progressivamente, sem choque nem vibrações, por meio de um pistão movido por alavanca, e mantida por um período de 10 a 15 segundos. Em seguida, retira-se a carga e movimenta-se manualmente o microscópio, de maneira a focalizar a impressão deixada pelo penetrador. O penetrador, feito de diamante, tem um tamanho praticamente indeformável e permite impressões independentes da carga aplicada. Isso significa que para qualquer carga utilizada, o valor de dureza será o mesmo para materiais homogêneos. A mudança de carga é necessária para obter uma impressão regular, sem deformação e de tamanho compatível para a medida no visor da máquina, o que depende naturalmente da dureza do material ensaiado. Para a dureza Vickers, as cargas recomendadas são de: 1, 2, 3, 4, 5, 10, 20, 30, 40, 60, 80, 100 e 120 Kgf. Para aparelhos especiais de micro dureza, as cargas variam de 1 gf a 1000gf (1 Kgf).
Os valores da dureza HV são obtidos por meio de tabelas que acompanham as máquinas de dureza e mostram o valor em função das diagonais (d) medidas na máquina e das cargas aplicadas disponíveis. A título de exemplo, considera-se parte de uma tabela de números de
dureza com carga de 5 kgf; supondo que uma diagonal medida pelo micrômetro do durômetro tenha valor de 0,093, procura-se na linha correspondente à diagonal, o valor centesimal da medida, que neste caso é 0,09. Depois, procura-se na coluna de milésimos o valor que complementa a medida, isto é, 0,003; no ponto de encontro da linha com a coluna estará o valor correspondente à dureza Vickers, 1072HV.
1.4.4.2 Aplicação do Método Vickers
O método de dureza Vickers tem aplicação em toda a gama de durezas encontradas nos diversos materiais; além disso, devido à utilização de cargas relativamente baixas e do tipo de penetrador, o ensaio pode ser aplicado para qualquer espessura, bem como para determinar durezas superficiais. Além disso, é possível utilizar a micro dureza que permite a determinação de dureza individual de microestruturas, de superfícies cementadas e temperada, além da determinação de durezas em peças extremamente pequenas e finas.
O ensaio de dureza Vickers é também bastante utilizado em juntas soldadas, particularmente na detecção de heterogeneidades devido a transformações metalúrgicas associadas a ciclos térmicos de soldagem. Assim, por meio de filiações, determinam-se durezas das diversas zonas de uma junta soldada, desde o metal de base que não sofreu qualquer alteração metalúrgica, até o metal que fundiu, passando pela zona afetada pelo calor (ZAC) e pela zona de ligação. Isso permite detectar as transformações metalúrgicas capazes de comprometer o comportamento da junta soldada.