Ensaios Tecnológicos de Aço.pdf

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9º Semestre em

9º Semestre em Engenharia

Engenharia

Civil Universidades

Metropolitanas Unidas

FMU

Ensaios Tecnológicos do

Aço

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ÍNDICE

ENSAIOS DESTRUTIVOS: ENSAIOS DESTRUTIVOS: Tração Tração Compressão Compressão Impacto Impacto Embutimento Embutimento Fadiga Fadiga Torção Torção Cisalhamento Cisalhamento Dureza Brinell Dureza Brinell Dureza Rockell Dureza Rockell Dureza Vickers Dureza Vickers Dobramento Dobramento Flexão Flexão

ENSAIOS NÃO DESTRUTIVOS ENSAIOS NÃO DESTRUTIVOS

Ultrassom Ultrassom Líquidos Penetrantes Líquidos Penetrantes Partículas Magnéticas Partículas Magnéticas Radiografia Radiografia Radiologia Radiologia Tomografia Tomografia Radiologia Digital Radiologia Digital

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ÍNDICE

ENSAIOS DESTRUTIVOS: ENSAIOS DESTRUTIVOS: Tração Tração Compressão Compressão Impacto Impacto Embutimento Embutimento Fadiga Fadiga Torção Torção Cisalhamento Cisalhamento Dureza Brinell Dureza Brinell Dureza Rockell Dureza Rockell Dureza Vickers Dureza Vickers Dobramento Dobramento Flexão Flexão

ENSAIOS NÃO DESTRUTIVOS ENSAIOS NÃO DESTRUTIVOS

Ultrassom Ultrassom Líquidos Penetrantes Líquidos Penetrantes Partículas Magnéticas Partículas Magnéticas Radiografia Radiografia Radiologia Radiologia Tomografia Tomografia Radiologia Digital Radiologia Digital

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Ensaio de tração

No ensaio de tração

No ensaio de tração o corpo é o corpo é deformado deformado por alongamento, até por alongamento, até o momento o momento em que se em que se rompe. Osrompe. Os ensaios de tração permitem conhecer como os materiais reagem aos esforços de tração, quais os ensaios de tração permitem conhecer como os materiais reagem aos esforços de tração, quais os limites

limites de tração que suportam e a partir de que momende tração que suportam e a partir de que momento de se rompem.to de se rompem. Há dois tipos

Há dois tipos de deformação que é submetido a de deformação que é submetido a força de tração:força de tração:

•

• Deformação elástiDeformação elástica: não ca: não é permanente. Uma vez cessados os é permanente. Uma vez cessados os esforesforços, o material volta à ços, o material volta à suasua

forma de origem. forma de origem.

•

• Deformação plástiDeformação plástica: é ca: é permanente. Uma vez cessados os esforços, não volta sua forma depermanente. Uma vez cessados os esforços, não volta sua forma de

origem. origem.

Método destrutivos

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Ensaio de tração: procedimento

FFiixxaa--ssee oo ccoorrppoo ddee pprroovvaa nnaa mmááqquuiinnaa ppoorr ssuuasas eexxttrreemmiiddaaddeess,, nnuummaa po

posisiçãçãoo ququee pepermrmititee aoao eqequiuipapamementntoo apaplilicacar-r-lhlhee umumaa foforçrçaa axaxiaiall paparara fo

forara,, dede momododo auaumementntarar seseuu cocompmpririmementnto.o. A

A mámáququininaa dede trtraçaçãoão éé hihidrdráuáulilicaca,, momovividada pepelala prpresessãsãoo dede ólóleoeo,, ee esestátá lliiggaaddaa aa uumm ddiinnaammôômmeettrroo qquuee mmeeddee aa ffoorrççaa aapplliiccaaddaa aaoo ccoorrppoo ddee prova.

prova. A

A mámáququininaa dede enensasaioio popossssuiui umum reregigiststrradadoror grgráfáficicoo ququee vvaiai trtraçaçanandodo oo di

diagagraramama dede foforçrçaa ee dedefoformrmaçaçãoão,, emem papapepell mimililimemetrtradado,o, àà memedididada em

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Ensaio de impacto: fratura frágil

As

fraturas

produzidas

por

impacto podem ser frágeis ou

dúcteis.

As

fraturas

frágeis

caracterizam-se

pelo

aspecto

cristalino e as fraturas dúcteis

apresentam aparência fibrosa.

Os materiais frágeis rompem-se

sem

nenhuma

deformação

plástica, de forma brusca. Por isso,

esses materiais não podem ser

utilizados em aplicações nas quais

sejam comuns esforços bruscos,

como em eixos de máquinas,

bielas etc.

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Fatores que influenciam o comportamento

frágil dos materiais dúcteis.

Um material dúctil pode romper-se sem deformação plástica

apreciável, ou seja, de maneira frágil, quando as condições abaixo

estiverem presentes:

•

velocidade de aplicação da carga suficientemente alta;

•

trinca ou entalhe no material;

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Ensaio de impacto: procedimento.

O método mais comum para ensaiar metais é o do golpe, desferido por um peso em oscilação. A máquina correspondente é o martelo pendular. O pêndulo é levado a uma certa posição, onde adquire uma energia inicial.

Ao cair, ele encontra no seu percurso o corpo de prova, que se rompe. A sua trajetória continua até certa altura, que corresponde à posição final, onde o pêndulo apresenta uma energia final.

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Ensaio de Embutimento

• O Ensaio de embutimento é aplicado no

seguimento de estamparias. Peças produzidas a partir de chapas metálicas, por processos de estampagem, como panelas, latarias de automóveis, entre outras peças.

• A finalidade do ensaio é avaliar a ductilidade do

material durante o processo. Para evitar surpresas indesejáveis, como só descobrir que a chapa é inadequada ao processo de estampagem após a produção da peça.

Estampagem-lataria de automóvel.

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• Ensaio: a chapa a ser ensaiada é presa entre uma matriz e um anel de fixação,

que tem por finalidade impedir que o material deslize para dentro da matriz. Um punção aplica uma carga que força a chapa a se abaular até que a ruptura aconteça. O resultado do ensaio é a medida da profundidade do copo formado pelo punção no momento da ruptura.

• Ensaio Erichsen:No caso desse ensaio o punção tem cabeça esférica de 20 mm

de diâmetro e a carga aplicada no anel de fixação que prende a chapa é de cerca de 1.000 kgf.

A alturahdo copo é o índice Erichsen de

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• Ensaio Olsen- Ele se diferencia do ensaio Erichsen pelo fato de utilizar um

punção esférico de 22,2 mm de diâmetro e pelos corpos de prova, que são discos de 76 mm de diâmetro.

Processo do ensaio de Olsen .

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Ensaio de Fadiga

• Fadigaé a ruptura de componentes, sob uma carga bem inferior à carga

máxima suportada pelo material, devido a solicitações cíclicas repetidas.

• Tensões cíclicas:esforços que se repetem com regularidade em uma peça. • A ruptura por fadigacomeça a partir de uma trinca (nucleação) ou pequena

falha superficial, que se propaga ampliando seu tamanho, devido às

solicitações cíclicas. Quando a trinca aumenta de tamanho, o suficiente para que o restante do material não suporte mais o esforço que está sendo

aplicado, a peça se rompe repentinamente.

Corpo cilíndrico sofrendo ruptura por fadiga

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Ensaio de Fadiga

• Corpos de prova utilizados:O corpo de prova deve ser usinado e ter bom

acabamento superficial, para não prejudicar os resultados do ensaio. A forma e as dimensões do corpo de prova variam.As formas de corpos mais utilizados são :

Corpo de prova utilizado no ensaio de fadiga

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Ensaio de Fadiga

• Tipos de ensaio de fadiga:Osaparelhos de ensaio de fadiga são constituídos

por um sistema de aplicação de cargas, que permite alterar a intensidade e o sentido do esforço, e por um contador de número de ciclos. O teste é

interrompido assim que o corpo de prova se rompe.

• O ensaio é realizado de diversas maneiras, de acordo com o tipo de

solicitação que se deseja aplicar: torção; traçãocompressão; flexão; -flexão rotativa ensaio de fadiga rotativa Equipamento utilizado no ensaio de fadiga

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ENSAIOS DE CISALHAMENTO E

DUREZA

DESTRUTIVOS :

destrutivos

: Promovem a ruptura ou a inutilização do material

a ser ensaiado.

Tensão de Cisalhamento:A Tensão de cisalhamento ou tensão de corte são geradas em forças aplicadas em sentidos opostos, porém na mesma direção.

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ENSAIOS DE CISALHAMENTO

•

A forma do produto final afeta sua resistência ao cisalhamento,

•

Não Existem normas específicas para o corpo de prova,

• Método de ensaio para

pinos, rebites e parafusos. O dispositivo é fixado na máquina de ensaio e os rebites, parafusos ou pinos são inseridos entre as duas partes móveis.

• No caso de ensaio de

solda, utilizam-se corpos de prova semelhantes aos empregados em ensaios de pinos. Só que, em vez dos pinos, utilizam-se junções soldadas.

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ENSAIOS DE CISALHAMENTO

•

A forma do produto final afeta sua resistência ao cisalhamento,

•

Não Existem normas específicas para o corpo de prova,

• O ensaio de cisalhamento

realizado em chapas utiliza uma ferramenta de

cisalhamento do tipo Johnson, conforme

indicado na figura ao lado,

• Para o ensaio de chapas

finas e punção redondo utiliza-se uma

ferramenta de estampos em que um punção aplica uma força ou carga de encontro ao corpo de prova

(material) que está sobre uma matriz.

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ENSAIOS DE DUREZA

Dureza Brinell:

O ensaio de dureza Brinell consiste em comprimir lentamente uma esfera de aço temperado, de diâmetro D, sobre uma superfície plana, polida e limpa de um metal, por meio de uma carga F, durante um tempo t, produzindo uma calota esférica de diâmetro d .

Representação matemática final :

Unidade de medida não é representada (kgf/mm²)

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DUREZA BRINELL

VANTAGENS:

•

Pode ser realizado testes de durezas de

muitos metais,

•

Único que admite ensaio de metal sem

estrutura uniforme;

•

Método fácil de ser operado.

DESVANTAGENS

•

Uso limitado da esfera,

•

A recuperação elásticas provocam erros,

•

Limitações para testes em esferas

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ENSAIOS DE DUREZA

Dureza Rockwell

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Ensaios Destrutivos

Dobramento

•

O ensaio de dobramento fornece

somente uma indicação

qualitativa do grau de deformação

do material, associada a sua fase

plástica e seus valores numéricos

não são de grande importância. O

ângulo que determina a

severidade do ensaio geralmente

mais usados 90,120 e 180 graus.

•

Verifica-se a olho nu se o corpo de

prova apresenta algum tipo de

trincas, fissuras e rachaduras, para

assim ser aprovado ou não no

ensaio

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Processos de Dobramento

•

Dobramento Livre

•

Dobramento semi-guiado

•

Dobramento para Construção Civil(semi-guiado e a

180°)

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Flexão x dobramento

•

Quando um material for submetido a uma carga e esta causa uma

deformação elástica, o material está submetido a um esforço de

flexão.

•

Quando um material for submetido a uma carga e esta causa uma

deformação plástica, o mesmo está submetido a um esforço de

dobramento.

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Ensaios Destrutivos Flexão

•

O ensaio de flexão é realizado em

materiais frágeis e resistentes como ferros

fundidos, alguns aços, estruturas de

concreto entre outros. Nos materiais

frageis, as flexas medidas sãomuito

pequenas, para determinar a tensão,

utilizamos a carga que provoca a fratura

do corpo de prova.

•

Ensaio é parecido com o ensaio de

dobramento a única diferença que neste

método é usado o extensômetro para

medir a deformação chamado de flexa

conhecida como flexão máxima.

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O que é o Ultrassom

O som audível ao ouvido humano esta compreendido entre as frequências de 20 a 20.000Hz. Sons que ultrapassem 20.000Hz são classificados como

Ultrassom

O ultrassom trabalha com frequência acima do limite audível, na faixa de 0,5 a 25 MHz(500.00 a 25.000.000Hz).

• Produção do Ultrassom

O método mais Utilizado nos ensaio são os cristais Piezelétricos , com o sulfato de lítio, o titânio de bário, o quartzo etc..

Ao se aplicar corrente alternada de alta frequência num cristal ele vibrara na mesma frequência gerando Ultrassom. Na recepção ocorre o inverso.

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Vantagens e Desvantagens do Ultrassom

• Vantagens do ensaio por ultrassom

• Localização precisa das descontinuidades existentes nas peças. • Alta sensibilidade na detecção de pequenas descontinuidades. • Redução dos custos com inspeção e com sucata.

• Aumento da detecção de falhas. • Controle e otimização de processos.

• Não é necessário parar ou desligar o sistema a ser ensaiado.

• Penetração possível para detectar descontinuidades internas na peça. • Possibilita uso estacionário ou móvel.

• Possibilita inspeção em superfícies pintadas.

• Excelentes possibilidades de documentar o processo de inspeção. • Respostas imediatas.

• Limitações do ensaio por ultrassom

• Exigência de operador especializado para interpretar os ensaios. • Ensaio sensível a choque e vibrações.

• Calibração constante do equipamento. • Necessita de acoplantes.

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Tipos de transdutores e funções e

Características

• Normais: emitem ou recebem ultrassom perpendicular a superfície

• Angulares: editem e/ou

recebem o ultrassom obliquamente a sua

superfície.

• Monocristal: Somente emissão de ondas; somente

recepção ondas; o mesmo cristal emiti e recebe.

• Duplo-cristais: o mesmo transdutor possui um cristal

para recepção e outro para emissão do Ultrassom

• Tamanho do cristal piezelétrico: Os transdutores

normais mais utilizados possuem de 5 a 25 mm de diâmetro. Em geral, nos transdutores angulares utilizam-se cristais retangulares.

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Técnicas de Ensaio do Ultrassom

• Técnica transparente: se não houver descontinuidade o sinal chega 100% ao

receptor, se houver o sinal que foi emitido chega inferior. Mais indicado em processos automáticos com grande produção.

• Técnica por Pulso-eco: Processos manuais usam monocristais, emissor e

receptor pela facilidade de manuseio e de operação, as ondas tem de ser pulsantes para obter ecos de retorno nos intervalos de pulsação. Não adequada para peças com pequena espessura devido a sua zona morta.

• Técnica de Duplo Cristal: Indicado para peças com pouca espessura, com

zona morta menor, para descontinuidades próxima a superfície, usando TR (transmissor e receptor) com duplo Cristal.

• Técnica com transdutores Angulares: Indicado para cordões de solda devido

a seu acoplamento ser suficiente para o ensaio.

Técnica de Duplo Cristal Técnica de Transdutores

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Equipamento de Ensaio por Ultrassom

•

Medi a intensidade do sinal elétrico de retorno a tensão, recebida pelo

transdutor, e o tempo transcorrido entre a emissão do pulso e o retorno do

Eco.

•

O osciloscópio realiza medidas pequenas que são apresentadas em tela e

avaliadas pelo técnico. Na vertical temos a intensidade do sinal elétrico do

eco e do retorno, na horizontal o intervalo de emissão e recepção do pulso,

além dessa medição ele também emitem sinais elétricos para os

transdutores.

•

Os valores apresentados são comparados a parâmetros já conhecidos, para

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Líquidos Penetrantes

• ABNT 15691:2009 - Líquido penetrante - Prática padronizada.

• ABNT NBR NM 334:2012 - Líquidos penetrantes_{— Detecção de descontinuidades.} • ASTM E 165-65 - Standard Test Method for Liquid Penetrant Examination.

• Utilizado em materiais não magnéticos (alumínio, aço etc.).

• Detecta descontinuidades abertas na superfície das peças, como trincas, poros, dobras, não

visíveis a olho nu.

• Uma vantagem é a rápida visualização da descontinuidade, que pode ser extremamente fina

(0,001 mm de largura).

• As desvantagens são a impossibilidade de determinar o nível de profundidade da falha e só

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Método de Inspeção

• Preparação e limpeza da superfície. • Aplicação do Penetrante:

• Tipo I_{– Visível}

• Tipo II - Fluorescente

• Remoção do excesso de penetrante. • Revelação • Avaliação e Inspeção. • Limpeza pós ensaio. Aplicação do líquido penetrante colorido em spray Aplicação do líquido penetrante fluorescente com pincel

Aplicação do revelador Resultados com líquido_{penetrante visível} Resultado com líquido penetrante fluorescente

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Partículas Magnéticas

• ABNT NBR NM 342:2014 - Partículas

magnéticas - Detecção de descontinuidades

• Verifica possíveis descontinuidades

superficiais e internas de até

aproximadamente 3 mm de profundidade em

materiais ferromagnéticos.

• Realizado por meio do magnetismo produzido

por uma corrente elétrica em um material condutor, gerando as linhas de força

características do campo magnético.

Linhas características do campo magnético.

Forma do campo magnético produzido por uma barra imantada

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Partículas Magnéticas

• Onde há descontinuidade as linhas

sofrem desvios e atraem uma quantidade maior partículas magnéticas.

• Quando a descontinuidade é paralela às

linhas de fluxo do campo magnético, o ensaio tem menor sensibilidade.

• Se é perpendicular às linhas de fluxo do

campo magnético, o campo de fuga é maior.

Desvios das linhas de fluxo da peça

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Radiografia

• ABNT NBR NM 314:2007 - Ensaios não destrutivos - Radiografia industrial_{– Terminologia} • ABNT NBR NM ISO 5579:2016 Ensaios não destrutivos_{— Exame radiográfico de materiais}

metálicos usando filme e raios X ou gama _{— Regras básicas}

• Permite a visualização e a inspeção da peça inteira. • Identifica principalmente problemas internos.

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Radiografia

• A identificação dos defeitos é devido a absorção diferenciada da radiação

pela matéria: quanto maior a quantidade de massa, maior a quantidade de radiação absorvida.

• A quantidade de radiação absorvida é quantificada por meio de filme, tubo

de imagens ou, ainda, por detectores eletrônicos de radiação.

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Raio X

• Bunker de Proteção

• Para este ensaio é necessário montar o

sistema no bunker, devido a radiação emitida.

• Pode ser feito de estrutura metálica

revestida com camada de chumbo, ou por paredes de concreto.

• Penetrômetros

• Também conhecidos como indicadores

de qualidade de imagem IQI são dispositivos colocados em evidência sobre a peça, para verificar a sensibilidade radiográfica.

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Raio Gama (Gamagrafia)

• Os raios gama são ondas eletromagnéticas

originadas por isótopos instáveis (radioativos).

• Os mais usados na radiografia são: cobalto

60, irídio 192, césio 137 e túlio 170.

• Não é possível ajustar o comprimento de

onda, os isótopos emitem radiações gama características do elemento emissor.

• A fonte de raios gama emite radiações

continuamente e por isso deve ser guardada numa blindagem.

• Não é necessário empregar energia elétrica

para gerar raios gama.

• Pode ser realizado sem proteção (bunker). • Os equipamentos para gamagrafia são mais

simples, têm menor custo inicial e

requerem menor manutenção, comparados aos de raios X.

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Referências Bibliográficas:

•

ANDREUCCI, R.

Líquidos Penetrantes.

Ed. 1. Abendi

_{– São Paulo, 2016.}

•

ANDREUCCI, R.

Partículas Magnéticas.

Ed. 1. Abendi

_{– São Paulo, 2016.}

•

ANDREUCCI, R.

Radiologia Industrial.

Ed. 1. Abendi

_{– São Paulo, 2017.}

•

MSc. Luiz Eduardo Miranda J. Rodrigues. Instituto federal de educação

ciência e tecnologia

•

http://fuvestibular.com.br/apostilas/telecurso-2000/metal-mecanica/ensaio-de-materiais/

•

(43)

ABNT NBR 15739:2012 Versão Corrigida:2016

Ensaios não destrutivos_{— Radiografia em juntas soldadas —}

Detecção de descontinuidades 2012-07-19

ABNT NBR 16079-1:2012 Ensaios não destrutivos_{— Terminologia} 2012-07-19

ABNT NBR 16196:2013 Versão Corrigida:2015

Ensaios não destrutivos_{— Ultrassom — Uso da técnica de} tempo de percurso da onda difratada (ToFD) para ensaio em soldas

2013-07-17 ABNT NBR 16339:2015 Versão

Corrigida:2015

Ensaio não destrutivo - Ultrassom - Phased Array para

inspeção de solda 2015-01-13

Normas relacionadas

ABNT NBR ISO 148-1:2013 Materiais metálicos— Ensaio de impacto por pêndulo

Charpy 2013-10-31

ABNT NBR ISO 148-2:2013 Materiais metálicos— Ensaio de impacto por pêndulo

Charpy 2013-10-31

ABNT NBR ISO 16281:2014 Determinação do índice de embutimento em chapas de aço

(44)

Normas relacionadas

•

NBRISO7438

Materiais metálicos

_{— Ensaio de dobramento}

•

ABNT

NBR 6153 - 1988 - Produtos metálicos - Ensaio de dobramento semi-guiado. (3

exs)

NBR 6153 /80 Dobramento em barras de aço com diâmetro até 20,00mm

NBR NM COPANT 10:2000 - Tubos de aço

_{– Método de ensaio de dobramento.}

Estabelece método de ensaio de dobramento para tubos de aço de seção circular,

de diâmetro externo até 60,3 mm.

NBR 6004 - 1980 - Arames de aço - Ensaio de dobramento alternado

•

Materiais Metálicos: Norma ASTM E855

_{– 90}

•