Ensaio de Tração

Introdução

Dentre os ensaios destrutivos de materiais, o ensaio de tração tem grande importância, com esse ensaio podemos obter algumas características de um determinado material; como por exemplo, valores para o cálculo da resistência do corpo de prova. Além disso, o ensaio fornece informações sobre as propriedades de deformação de um material.
Os resultados obtidos nos testes de tração são importantes, por exemplo, a preparação e o processo de execução do teste, devem ser controlados para garantir um padrão de reprodução na execução do ensaio.

Portanto, todos os parâmetros possíveis que poça influenciar na execução do ensaio de tração deverá ser verificado, por exemplo, o tipo de equipamento de ensaio, a forma do corpo de prova. Isto só é possível pela aplicação de padrões estabelecidos pelas normas correspondentes.

Normalização

As normas mais importantes para os ensaios de tração são:

• EN 10002 – ENSAIO DE TRAÇÃO EM MATERIAIS METALICOS
• DIN 50125 – CORPO DE PROVA PARA ENSAIO DE TRAÇÃO, DIRETRIZES PARA PREPARAÇÃO
• EN 895 – ENSAIO DESTRUTIVEL EM SOLDAS DE MATERIAIS METALICOS, ENSAIO DE TRAÇÃO TRANSVERSAL
• EN 876 ENSAIO DESTRUTIVEL EM SOLDAS DE MATERIAIS METALICOS, ENSAIO DE TRAÇÃO LONGITUDINAL

Execução do ensaio de tração

Durante o ensaio de tração um ou vários dos valores característicos de força e deformação são descritos conforme determinação a seguir. Ao executar uma tração o corpo de prova é alongado até se romper. As formas de corpo de prova mais frequentemente usadas são mostradas nas figuras 4 a 6. A proporção dos corpos de provas é de acordo com a norma DIN 50125 são corpos de prova de tração para os quais e determinada uma relação entre o comprimento inicial  L0 e a dimensão inicial da secção transversal S0. Para os corpos de prova em geral é valido com uma secção transversal circular L0 = 5 x d0. Para testar corpos de prova com uma secção transversal prismática e necessário medir o comprimento inicial L0 = 6,65 x (multiplicado pelo) resultado da raiz de S0.

O ensaio de tração em junta soldada serve para determinar à resistência e o comportamento da deformação em juntas soldadas, a linha de solda, e transversal ao sentido de tração do corpo de prova. Os corpos de prova retos são de tal natureza que a linha de solda, a zona termicamente afetada pelo calor e a zona não afetada deverão ser expostos na mesma saliência. As formas do corpo de prova são de acordo com a norma EN 895 ou EN 879, respectivamente, são mostradas nas figuras 7 a 9.

Características do ensaio de tração

Devido a esse fator o ensaio de tração terá uma importância para a aceitação de metais de base e corpos de prova soldados, as condições de teste precisão ser exatas, a fim de permitir que as variáveis do ensaio resultem em resultados confiáveis. O longo do tempo os símbolos utilizados nos ensaios de tração também foram estabelecidos na norma EN 10002.

Resistência a Tração

A resistência à tração Rm é o quociente da máxima força inicial Fm e da secção transversal S0. A variação dos corpos de prova normalmente não levam a resultados diferenciados no ensaio.

O tipo de corpo de prova pode ser proposto por questões do ensaio, podendo ser determinado de acordo com a respectiva regulamentação ou norma válida para o material ou junta soldada.

Coeficiente de elástico.

O coeficiente elástico e definido na EN 10002, parte 1, uma força de tração como o aumento ou alongamento estagnando ou diminuindo sua forma original. No caso de um corpo de prova com seção reduzida, ele é chamado de alto e baixo coeficiente de elasticidade Rei e Reh. O alto coeficiente de elasticidade pode ser influenciado pelos seguintes fatores:

1. Pela forma da garganta do corpo de prova.
2. Por ranhuras na superfície do corpo de prova.
3. Pelo valor da velocidade de alongamento.

Devido a este motivo a norma DIN 50125 determina a forma da garganta no corpo de prova. A velocidade de aumento da tensão é limitada de acordo com a EN 10002, parte 1, a fim de evitar este tipo de influência.

Limite de escoamento

Nos materiais com coeficiente elástico superior ou inferior, uma transição continua entre o estado elástico para o estado plástico determinando a formação da força de tração elástica. Esse valor de limite de escoamento Rp é a força das tensões obtidas no alongamento plástico Pe. Normalmente 0,2% do limite de escoamento Rp0,2 e iniciado como parâmetro equivalente da tensão limite de escoamento. Na figura 3, o início de um diagrama de tensão – deformação elástica sem uma área elástica e mostrada.

Se uma linha estabelece um paralelo com a distância er = 0,2% para a linha Hook a intersecção com a curva tensão-deformação mostra o valor de Rp0,2 encontrado.

Se a linha paralela do diagrama tensão-deformação não pode ser desenhada com muita precisão, de acordo com a EN 10002, parte 1 a curva do coeficiente pode ser determinada após a superação do limite elástico. Uma linha paralela será estabelecida no valor de alongamento para a linha media da curva histerese. Tal como acontece com a tração elasticidade do rendimento resistência é dependente do aumento da tensão e velocidade. Devido a este motivo a EN 10002 restringe essas variáveis.

Alongamento após fratura

E uma medida determinada pela a deformabilidade de um material é o alongamento após a fratura. Este alongamento à ruptura é determinado pela diferença entre a medição de distâncias e após a ruptura da primeira medição de distâncias. O montante do alongamento após a ruptura é fortemente dependente da relação entre o comprimento e espessura do corpo de prova. Devido a este motivo, o comprimento do raio e espessura são mantidos constantes em um corpo de prova padronizado. Considerando que uma pequena proporção de 05 varetas testadas seja igual para a corrida de 10 lotes. O alongamento correspondente após fratura são valores designados em A5 e A10. O alongamento após a fratura é composto pela dimensão sem área reduzida ou mesmo a estricção da região do corpo de prova.
Considerando que o alongamento é o mesmo em corpos de prova curtos ou de longa extensão, durante o processo de preparação o que mais contribui para o alongamento após a ruptura do corpo de prova e sua menor dimensão. O resultado do alongamento de um mesmo material para um corpo de prova A5, portanto, melhor do que para um corpo de prova A10.

Estricção Um outro valor da avaliação do comportamento de deformação de um material é a estricção. A redução da Z é o espaço no ponto de deformação da fratura. A determinação de Z é a diferença entre a secção transversal inicial e a menor secção transversal após fratura. Além da

Figura 3: Limite de escoamento não proporcional ao alongamento.

Ensaio de dureza

Geral De acordo com A. Martens dureza é a resistência de um material contra a penetração de outro corpo duro. Durante os procedimentos de ensaio são favorecidas dureza que deixam uma impressão plástica. Na área de impressão de three-axial condição de tensão é formada, permitindo assim a gerar impressões em materiais frágeis.A importância do teste de dureza reside no fato de que a dureza é uma propriedade dos metais e caracterizam o seu estado de

dureza estáticos têm a sua maior importância no domínio da tecnologia. A dureza
é determinada quer pela medição a sensação de espaço e para o cálculo da dureza utilizando o vigor e testes de medição área (Brinell, Vickers-teste) ou medindo a impressão de profundidade em um determinado teste vigor (Rockwell teste).

Ensaio de acordo com a dureza Brinell

O ensaio de acordo com a dureza Brinell é determinado na EN 10003. É realizada através de uma esfera aço temperado ou uma esfera feita de metal duro e pode ser aplicada para os materiais até uma dureza Brinell de 450 HB. Uma esfera com um determinado diâmetro é pressionado para contra o corpo de prova com o teste o vigor selecionado para um determinado período de teste. O diâmetro da impressão gerada será medido. A dureza Brinell
será calculada a partir do quociente entre a força e medida da impressão na superfície. Para a aplicação na prática quadros foram criados quando a dureza Brinell pode correspondente ao valor obtido. O teste de dureza Brinell pode ser executado rapidamente e é composto das cartas MP, com valor numérico do diâmetro da esfera, em mm, o valor numero F em escala Newton somado e multiplicado pelo fator de correção 0,102,
bem como o valor numérico da impressão obtido na segunda impressão sendo essa na barra padrão. Se o diâmetro da impressão é de 10 mm, o ensaio tem um vigor de 29.400 Newtons e o tempo de impressão de 10 a 15 segundos, a menor impressão e o MP. O valor da dureza é determinado para ser escrito em função da menor impressão na barra padrão. A dureza Brinell de acordo com o teste é aplicada a materiais com uma dureza grande diferença na estrutura, uma vez que durante o ensaio parte material apresenta valores médios são obtidos, por exemplo, quando os ensaios de ferro fundido. Segundo a norma DIN 50150, é possível a transferência do resultado do teste de acordo com a dureza Brinell e tensão de ruptura usando tabelas para a comparação. Esta possibilidade de transferência é de grande importância uma vez que o procedimento Brinell pode ser realizado mais rápido, mais fácil e praticamente livre de destruição. Apesar disto, o ensaio de tração não pode ser substituído porque é possivelmente que haverá grandes desvios entre os valores reais em um ensaio de tração do que os calculados a partir de um ensaio de dureza localizado.

Dureza Vickers

O ensaio de acordo com a norma DIN 50133, consiste na penetração por órgão composto por um diamante de quatro faces formando uma pirâmide aguda com ângulo (136 °) é usado para testar a dureza Vickers. O procedimento é o mesmo que o Brinell, como o ensaio Vickers apresenta as seguintes vantagens: Devido à alta dureza do teste tanto materiais, macio e muito duros podem ser testados. As impressões são tão pequenas que superfícies finas também podem ser testadas. O resultado pode obtido é mais exato, as margens de erros são menores do que o uso de Vickers em relação ao Brinell. Em materiais com alta discrepância na dureza e na micro estrutura, no entanto, uma maior precisão é de se esperar utilizando o ensaio de dureza Vickers pois a penetração é muito pequena.

Ensaio de Dureza Rockwell

O ensaio de acordo com a dureza Rockwell é determinado na EN 10109-1. Desviando-se de Brinell e Vickers testar a profundidade de penetração aqui é tomada como uma medida de dureza. O Rockwell mais comum é o processo de ensaio de acordo com a dureza Rockwell C (HRC). Nesse processo, um diamante cônico  com um ângulo agudo (120 °) serve como a penetração do corpo. As vantagens do processo Rockwell em relação a os processos de acordo com Brinell e Vickers são a curto prazo e o custo possibilitando um processo de medição de valores totalmente automático. Considerando que, no Brinell e Vickers- são processos que a preparação da superfícies é necessária, o processo Rockwell requer uma superfície somente limpa. Na norma DIN 50150 tabelas comparando valores de dureza são indicados para os ensaios Vickers-, Brinell-o e Rockwell.

Ensaio de Dureza em juntas soldadas

O ensaio de dureza em juntas soldadas são geralmente efetuados de acordo com Vickers DIN 50133, parte 1, utilizando forças de ensaio de 49-98 Newton (HV 5 ou HV 10), onde o rigor do teste depende, principalmente, do material testado. Existe uma norma europeia sobre a dureza de ensaios em juntas soldadas, ou seja, DIN EN 1043. De acordo com esta norma juntas soldadas são preferencialmente testadas em aços ou fundidos com metal de base ligados ao níquel, bem como compostos desses materiais. O ensaio de dureza em juntas soldadas podem depender das exigência sendo realizado em seqüência ou como impressões individuais.

Nas figuras de 10 a 12, existem exemplos de impressões em que seqüências de impressões ou partes delas, permitem a avaliação da junta solda. Se possível, diferentes ou mais seqüências no ensaio de dureza, devem ser realizadas cuja a posição é a de
ser mencionado no relatório de ensaio. O ponto crítico de uma solda comum geralmente é a zona afetada pelo calor. Devido a este motivo, a norma de projeto recomenda testar as margens da solda com impressões para além de medir a dureza comparar a máxima dureza determinada. Na figura 13 áreas com posições de penetração no corpo de prova são dadas. O resultado do teste de dureza dá informações sobre o processo de soldagem do material. Se, por exemplo, demasiada martensita é gerada na zona termicamente afetada durante um processo de soldagem, uma zona termicamente afetada com elevados valores de dureza esta propicia ao surgimetno de trincas. Existe uma correlação entre a formação de trincas e a dureza máxima sendo conforme o percentual de martensita. De acordo com R. Müller trincas interlamelares são possíveis, por exemplo, se a máxima dureza em aços sem liga exceder  400 HV. Discrepâncias na medição da dureza podem ocorrer, no entanto, a maior variação é de se esperar utilizando o ensaio Vickers desde de que a penetração seja muito pequena.

Figura 10: Localização de impressões em uma junta de topo.

Figura 11: Localização de impressões em uma solda de filete.

Figura 12: Localização de impressões em uma junta em T.

Figura 13: Exemplos de identificação de áreas para execução do ensaio de dureza.

Ensaio lateral de impacto em barra com entalhe.

Geral

O ensaio de impacto fornece informações sobre o comportamento dos materiais durante uma deformação irregular, ou seja, um estado de tensão espacial. O teste utilizado para a determinação da fração de trabalho em determinadas condições de ensaio contínuo controle de ambos os efeitos, a qualidade e a uniformidade de um material e seu tratamento. Com este teste aços deve entregar uma medida de comparação para a suscetibilidade de um material à ruptura, devido à fragilidade e ao envelhecimento e têmpera. Ao fazê-lo, o ensaio crítico condições que levam à ruptura são determinados. Ênfase especial pode ser estabelecida no ensaio de impacto. Ensaio de dobramento em juntas soldadas especiais, uma vez que dá informações sobre a propriedade alterações do material durante a soldagem. Durante o ensaio de impacto um corpo de prova colocado entre dois suportes vai ser rompido pela cabeça de martelo ou traçada através do apoio. O ensaio de impacto medira a energia que será consumida.

Normalização

O ensaio de impacto é normalizado segundo a norma EN 10045. E um ensaio de material metálico no qual uma barra entalhada recebe um determinado impacto, podendo ser realizado em juntas soldadas como descrito na norma EN 875. Esta norma essecialmente descreve a posição do entalhe.

Preparação do corpo de prova

As forma dos corpos de prova segunda a norma EN 10045 são mostradas na figura 1. No ensaio a raiz do entalhe não deve apresentar estrias visíveis a olho nu, que são paralelas ao eixo entalhe. Esses tipos das ranhuras iria agravar consideravelmente aos resultados dos testes. Materiais com espessuras inferiores a 10 milímetros os corpo de prova devem ser preparados com uma largura menor; o resto das dimensões serão as mesmas. Aqui, corpo de prova com uma largura de 5 ou 7,5 mm são favorecidas. De acordo com a EN 10045 a largura mínima é de 5mm. Na figura 2, é mostrada com nitidez a influência do entalhe durante a execução do ensaio de impacto. Aqui, pode-se observar que uma conversão de corpos de prova ISO-V para corpos de prova DVM não é possível, pois os
resultados têm também uma grande dispersão. Além disso, não pode ser determinado que corpos de prova com uma norma ISO-V o entalhe apresenta os piores resultados. O corpo de prova ISO-V, portanto, apresentar o método de ensaio mais severo.

Termos

Trabalho em impacto

O trabalho do impacto KV é a energia absorvida na fratura do corpo de prova. A unidade de medida é o Joule.

Energia de impacto

A energia de impacto AK é o impacto trabalhado em KV dividido pela seção transversal a ser testado, a unidade de medida dessa energia é Joule por cm². No futuro, o conceito do impacto de não deve ter o, contudo utilizado.

Aparência da Fratura

Um importante elemento de informação sobre o material é dada pela aparência da área da fratura. De acordo com a norma americana ASTM A-370, o raio de cisalhamento da fratura e de toda a área fratura determinado. Trata-se de distinguir entre uma fratura lisa ou uma fratura fibrosa com uma aparência cristalina fratura.

Alargamento Lateral

O alargamento lateral, também, oferece a possibilidade de determinar o comportamento de um material fraturado. Este alargamento lateral é produzido na zona de pressão debaixo da incisura e pode ser facilmente medido utilizando um micrômetro, quando o corpo de prova é estabelecido através do apoio sem total rompimento.

Transição temperatura

A temperatura de transição TU caracteriza a posição de uma profunda queda na curva de temperatura de trabalho no ensaio de impacto. Os seguintes critérios, entre outros se revelaram úteis para a determinação da temperatura de transição: A temperatura de transição é a temperatura em que:

1. um valor definido o impacto do trabalho será obtido, por exemplo, KV (ISO-V) = 28 Joule.
2. definir um percentual do impacto do trabalho de alta altitude será obtida, por exemplo, 50%.
3. Uma percentagem definida do que ira ocorrer na área no campo fosco ou fraturado fibroso, por exemplo, 50%.
4. A definição do alargamento lateral a ser obtida.

Ensaio de impacto em corpo de prova retirado de juntas soldadas de acordo com a EN 875.

O ensaio sobre barras entalhadas de juntas soldadas dá informações sobre a alteração da resistência devido ao processo de soldagem. Ao fazê-lo, o trabalho de impacto do material e determinar o trabalho na zona afetada pelo calor podendo ser comparados durante o processo de ensaio de impacto, assim, o que atesta a boa execução da soldagem de um material. Nos quadros seguintes, 1,2, e 3, o valor possível porção da barra entalhadas no corpo de prova durante o ensaio de impacto na junta soldada é mostrado. O ensaio em peças é tomado a partir da amostra de tal maneira que o seu eixo longitudinal é transversal à linha da solda. Eles devem ser próximos tão quanto possível da superfície do corpo de prova de ensaio. Para determinar o impacto no material da solda VWT a posição é principalmente aplicada, uma vez que várias camadas podem ser acessadas, com aplicação de varias tecnologias. Para fins de teste em juntas com solda de costura os regulamentos são descritos na posição SHV.

Relatório de ensaio

O relatório de ensaio de conter:

1. Posição do corpo de prova nas ambas, a amostra para ensaio e a posição do entalhe.
2. A temperatura de ensaio em °C.
3. O trabalho de Impacto KV indicando a natureza em corpo de prova curto.
4. Se determinado, alargamento das laterais e porção cristalina da fratura.

Para ensaios em que a capacidade de trabalho do a fratura do corpo de prova e demasiadamente pequena, deve ser indicado em: KV> ……. Joule.

PM – Metal de base
HAZ – Zona afetada pelo calor
FL – Linha de fusão
WM – Metal de Solda

Figura 3: Exemplos típicos de denominação

O valor inclui as seguintes características:

1.) Corpo de prova em:
U = U Charpy entalhe;
V = V Charpy entalhe;

2. W = entalhe no metal de solda; a linha de referência é a linha central da solda na posição do corpo de prova;

S = Corpo de prova com entalhe paralelo a face

T = Espessura do entalhe

a = distância do centro do entalhe da linha de referência (se é uma linha no centro da solda, a = 0, que deve ser gravado);

b = a distância entre a solda e a face lateral aproximar a face do corpo de prova
(se b é a superfície da solda, b = 0, que deve ser gravado).

Esse texto foi traduzido por alunos da fatec-sp
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