Ensaio de Dureza

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E válido ressaltarmos que a correta manutenção e limpeza tanto do equipamento quanto do corpo de prova é de suma importância para se obter um resultado coerente, pois na presença de óxidos(ferrugem), partículas e óleos o resultado pode ser alterado.

O método de dureza Brinell inicialmente proposto por J. A. Brinell em 1990 foi o primeiro ensaio de penetração a ser reconhecido industrialmente e tem por finalidade comprimir uma esfera de aço (geralmente aço temperado) na superfície do corpo de prova gerando uma endentação de formato esférico. A carga usada para comprimir a esfera é aplicada por um tempo de aproximadamente 30 segundos, e seus valores de carga variam conforme o material utilizado na medição. O diâmetro da esfera também é variável dependendo do material que é feito o ensaio. O valor do diâmetro da endentação resultante da aplicação da carga é usado para determinar os valores das durezas dos materiais ensaiados.

O ensaio Brinell norma ASTME10-93 realizado em aula, consiste basicamente em uma impressão na superfície do corpo de prova a qual é ocasionada por uma esfera (Figura 2.3.1). Neste procedimento foi utilizada uma esfera de 2,5mm juntamente com uma carga de 62,5 kgf., sendo o tempo de aplicação da carga na ordem de 10 a 15 segundos.

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Figura 2.3.1

Já o método de dureza Vickers foi inicialmente usado em 1925 por Smith e Sandland na empresa Vickers-Armstrong Ltda que fabricava máquinas para operar ensaios de dureza. O método é semelhante ao da dureza Brinell, porém o penetrador não tem formato esférico, e sim, tem o formato de uma pirâmide de diamante com base quadrada e ângulo de 136º entre faces opostas. A endentação resultante no corpo de prova tem o formato de um quadrado, e através de um microscópio acoplado ao equipamento é feita a leitura da diagonal deste quadrado para ser utilizada na determinação da dureza do material.

O ensaio Vickers, de norma brasileira NBR-6672, foi o utilizado para nossos ensaios (Figura 2.3.2). Neste processo foram utilizados 10 kgf. Durante um tempo de aplicação de 10 a 15 segundos.

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Figura 2.3.2

As dimensões das deformações são analisadas através do microscópio da máquina de ensaio, que, com uma combinação entre linhas internas da impressão, escala presente no visor do microscópio e aferindo valor presente no tambor, chegamos as dimensões da impressão, sendo assim, conseguimos aplicar a fórmula para cada ensaio e chegando ao valor de dureza específico.

- Resultados e discussões:

Nos ensaios Vickers podemos observar que o AÇO SAE 5160 terá uma dureza muito superior quanto aos outros dois ensaiados (AÇO SAE 1045 E VC 131) isso acontecerá diretamente pela sua estrutura metálica conter um nível superior de carbono (que está ligado diretamente a dureza do material) nesse caso 60% de carbono contra 45% do AÇO SAE 1045.

Conforme a tabela 3.2.1 a qual mostra os respectivos valores das durezas obtidas no teste de Brinell com os respectivos corpos de prova, neste ensaio se obteve uma noção da diferença entre as durezas levando em conta o processo de encruamento, ressaltamos também que ficou comprovado que o alumínio é o material mais dúctil entre os não ferrosos com uma dureza média de 71,882 HB sendo a medida que foi encruado obteve um considerável aumento para 100,927 HB. Em seguida temos o cobre o qual se obteve uma dureza de 85,259 HB e sendo que depois de encruado o valor aumentou para 92,008 HB, se pode concluir nesta situação que o encruamento obteve menos eficácia quando comparado ao alumínio. Já o latão com sua dureza de 112,024 HB, comprovou-se que entre os não ferrosos anteriormente citados, é o material com maior dureza, sendo que depois de encruado tal valor aumentou para 123,039 HB.

- Equações:

As equações utilizadas para calcular os valores das durezas estão situadas abaixo:

3.1.1 Equação para cálculo da dureza Vickers:

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HV = Dureza Vickers (unidade expressa em kgf/mm² ou MPa)

F = Carga aplicada

d= Medida referente a diagonal do quadrado resultante da endentação

3.1.2 Equação para cálculo da dureza Brinell:

[pic 7]

Onde:

HB = Dureza Brinell ( unidade expressa em kgf/mm² ou MPa)

F = Carga aplicada

D= Diâmetro do endentador

d= Diâmetro da endentação no corpo de prova

- Tabelas de Ensaios:

Na tabelas abaixo estão contidos os respectivos valores referentes aos cinco ensaios de dureza Brinell e Vickers, assim como, os valores de suas respectivas durezas médias.

Tabela 3.2.1, dureza Brinell (HB) a uma carga de 62,5Kgf

Material

Dureza (HB)

Dureza Média (HB)

Alumínio

75.464

73.764

73.310

74.530

62.340

71.882

Cobre

86.948

85.993

86.183

84.312

82.857

85.259

Latão

104.062

111.406

114.786

115.654

114.212

112.024

Alumínio encruado