A importância dos ensaios de dureza em uma peça

A dureza, conforme aplicada na maioria dos materiais e em metais específicos, é um teste mecânico valioso, revelador e amplamente utilizado que tem sido usado em diferentes formas por mais de 250 anos.

Certamente, como uma propriedade do material, sua importância e valor não podem ser subestimados, e as informações de um teste de dureza podem complementar e frequentemente ser usadas em conjunto com outras técnicas de verificação de material, como compressão ou tração, para fornecer informações críticas de desempenho.

Quão importante e útil é o teste de material e dureza?

Considere as informações fornecidas e sua importância na estrutura, aeroespacial, controle de qualidade, automotivo, análise de falhas e várias outras formas de indústria e manufatura.

A determinação dessas propriedades do material oferece informações valiosas sobre a resistência, flexibilidade, durabilidade e recursos de uma ampla gama de tipos de componentes, desde matérias-primas a produtos acabados e amostras preparadas.

O teste de dureza é uma forma amplamente utilizada de teste de materiais. É comparativamente fácil de executar e normalmente é completamente ou minimamente não destrutivo, e também a maior parte da instrumentação é barata quando comparada a outros tipos de equipamento de verificação de material.

 ensaios de dureza em uma peçaAlém disso, normalmente pode ser realizado diretamente no componente sem grandes alterações. Embora o hardware e as técnicas de teste tenham melhorado consideravelmente com o avanço da era da eletrônica e dos computadores, as técnicas anteriores incluíam testes de arranhões simples.

Esses testes foram baseados em uma barra que aumenta sua dureza de ponta a ponta. O nível no qual o material sendo testado poderia produzir um risco na barra foi considerado um fator determinante na dureza dos corpos de prova.

As formas de teste de dureza posteriores consistiam em arranhar as superfícies do material com um diamante e medir a largura da linha resultante e, consequentemente, a indentação do material usando uma bola de aço sob força. 

Com os crescentes requisitos de fabricação trazidos pela industrialização global e, em seguida, uma demanda muito mais urgente durante as duas guerras mundiais, técnicas e máquinas mais refinadas foram desenvolvidas.

Formas de teste eficientes e precisas eram necessárias em resposta a falhas estruturais, demandas de fabricação pesada e a necessidade de projetar integridade de material adequada à crescente infraestrutura global.

Recentemente, avanços importantes em eletrônica, hardware e software levaram a equipamentos de teste de dureza muito mais sofisticados que podem, de maneira confiável, rápida e com extrema precisão, oferecer informações úteis e de propriedade crítica.

O que exatamente é o teste de dureza de indentação?

A definição básica e mais comumente usada é a resistência de um material à deformação plástica permanente.

Enquanto outras formas de teste de dureza, como eletromagnético, rebote e ultrassônico, são empregados em uma ampla gama de aplicações e medem a dureza do material por meio de outras técnicas, o teste de dureza de indentação oferece um tipo de teste simples, confiável e comumente compreendido.

É medido carregando um indentador de geometria e propriedades especificadas no material por um determinado período de tempo e medindo a profundidade de penetração ou as dimensões da impressão ou recuo resultante.

A profundidade de penetração ou as dimensões do recuo tornam-se maiores à medida que o material testado é mais macio.

Variedades comuns de teste de dureza incluem Rockwell (profundidade de indentação ou indentação não recuperada), Brinell (área de indentação) e Knoop Vickers.

Rockwell

O teste Rockwell é o método mais frequentemente usado em virtude dos resultados rápidos produzidos e geralmente é usado em ligas e metais.

O teste de dureza Rockwell é baseado em uma relação inversa com a medição da profundidade adicional à qual um penetrador é forçado por uma carga total pesada (principal) além da profundidade resultante de uma carga preliminar (secundária) aplicada anteriormente.

Inicialmente, uma carga menor é aplicada e uma posição de referência zero é estabelecida. Isso é seguido pela aplicação da carga principal por um período especificado e, em seguida, é removida, deixando a carga menor aplicada.

O Rockwell apresenta a diferença em profundidade da posição de referência zero como resultado da aplicação da carga principal. Todo o procedimento precisa de alguns segundos até 15 para plástico.

No teste Rockwell, os resultados são obtidos de forma rápida e direta, sem a necessidade de um requisito de medição dimensional secundária. O tipo de indentador mais comum é um cone de diamante retificado a 120 graus para testar aços endurecidos e carbonetos.

Materiais mais macios são geralmente testados usando esferas de carboneto de tungstênio com diâmetros de 1/16 “a 1/2”. A combinação de indentador e força de teste compõem a escala de Rockwell.

Valores mais altos especificam materiais mais duros, como carboneto de tungstênio ou aço endurecido. Estes podem ter valores de HRC superiores a 70 HRC.

Knoop

Os testes Knoop e Vickers são mais ideais para revestimentos, materiais finos e componentes metalográficos montados.

O teste de dureza Micro ou Macro, também conhecido como teste Knoop e Vickers, também é realizado pressionando um indentador de geometria especificada na superfície de teste. Ao contrário do teste Rockwell, o teste Vickers ou Knoop aplica apenas uma única força de teste.

A impressão resultante ou área não recuperada é então medida com a ajuda de um microscópio de alta potência em combinação com oculares de medição filar ou, mais recentemente, automaticamente com software de análise de imagem. O diamante Knoop desenvolve um entalhe alongado em forma de diamante com base rômbica com uma proporção entre as diagonais longas e curtas de cerca de 7 para 1.

 ensaios de dureza em uma peçaOs testes Knoop são feitos principalmente em forças de teste de 10 a 1000 g. Os testes Knoop, principalmente chamados de testes de microindentação ou microdureza, são melhor usados ​​em pequenas áreas de teste ou em materiais quebradiços, pois a deformação mínima do material ocorre na área diagonal curta.

O diamante Vickers produz uma forma piramidal de base quadrada com uma profundidade de indentação de cerca de 1% 7º do comprimento diagonal.

O teste Vickers tem duas faixas de força distintas, micro (10 a 1000 g) e macro (1 kg a 100 kg), para cobrir todos os requisitos de teste. O penetrador é o mesmo para ambas as faixas, portanto, os valores de dureza Vickers são contínuos ao longo da faixa total de dureza para metais (normalmente HV100 a HV1000).

Os testes Vickers são conhecidos principalmente como testes de macro indentação e são usados ​​em uma ampla variedade de materiais, incluindo cementados e componentes de aço. Os recuos Vickers também são menos sensíveis às condições de superfície do que o teste Knoop.

Em ambos os tipos de teste, a área medida é empregada em uma fórmula que inclui a força aplicada para determinar um valor de dureza. Tabelas ou imagens automáticas ou medições eletrônicas são uma maneira mais comum e conveniente de produzir números de dureza Knoop e Vickers.

Brinell

As aplicações de teste da Brinell normalmente incluem grandes estruturas de aço, ferro fundido e alumínio. Alguns testes de dureza podem ser realizados em segundos com um dispositivo portátil.O entalhe feito pelo teste de dureza pode ser retificado ou pode ser tão pequeno que não afeta o desempenho ou a aparência do componente.

Como o teste é feito no próprio componente, cada produto ou uma verificação pontual dos produtos pode ser testado antes do envio ao cliente.

O teste de Brinell, outro tipo de teste de dureza comum, compreende a aplicação de uma carga ou força constante, normalmente entre 500 e 3000 Kgf, por um tempo especificado (de 10 a 30 segundos) com a ajuda de uma esfera de carboneto de tungstênio de 5 ou 10 mm de diâmetro .

O período de tempo de carregamento é necessário para garantir que o fluxo de plástico do metal tenha parado. Bolas de diâmetro menor e forças menores às vezes são usadas em aplicações específicas. Semelhante aos testes Knoop e Vickers, o teste Brinell aplica apenas uma única força de teste.

Após a remoção da carga, a impressão redonda recuperada resultante é medida em milímetros usando um dispositivo de medição automático ou um microscópio de baixa potência.

O teste Brinell é normalmente usado para testar ligas de alumínio e cobre (em forças mais baixas) e ferros fundidos e aços em faixas de força mais altas.

Aço muito endurecido ou outros materiais normalmente não são testados pelo método Brinell, mas o teste Brinell é útil principalmente em acabamentos de materiais específicos, pois é mais tolerante às condições de superfície devido à grande força aplicada e ao tamanho do indentador.

Os testadores Brinell são frequentemente fabricados para acomodar peças grandes, como tubulações de grande diâmetro e peças fundidas de motor.

O teste de dureza desempenha um papel vital no teste de materiais, controle de qualidade e aceitação de componentes.

Os dados são necessários para verificar o tratamento térmico, a integridade estrutural e a qualidade dos componentes que ajudarão a determinar se um material possui as propriedades essenciais para o uso proposto.

 

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