5817 Ensaios Destrutivos - Relatórios Paulo Gomes QCI2 2020

QCI2

Paulo Gomes

RELATÓRIOS de ENSAIOS DESTRUTIVOS UFCD 5817 – Técnicas laboratoriais - Ensaios Destrutivos

Sorte ĂŠ tenacidade de propĂłsito.

Elbert Hubbard

QCI2 - 2020 UFCD 5817

Formador

Ivo Grilo

Formando Paulo

Gomes

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ÍNDICE

PÁGINA

◼ Preâmbulo

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◼ Propriedades dos materiais ◼ Equipamentos de Protecção Individual ◼ Ferramentas e Reagentes ◼ Relatório de Ensaio de Dureza

4 5 5 6

1. ◼ Introdução 2. ◼ Métodos e processos 2.1. ◼ Equipamento de medição 2.2. ◼ Escolha das peças para ensaio 2.3. ◼ Rugosidade Pré-requerida 3. ◼ Ensaio de Dureza 4. ◼ Conclusão 5. ◼ Anexos ensaio dureza ◼ Relatório de Ensaio de Tracção

6 7 7 8 8 9 10 10 12

1. ◼ Introdução 2. ◼ Métodos e processos 2.1. ◼ Equipamento de medição 2.2. ◼ Escolha das peças para ensaio 2.3. ◼ Provete Inadequado 3. ◼ Ensaio de Tracção 3.1. ◼ Teste da peça 1 3.2. ◼ Alterações da peça 1 3.3. ◼ Teste da peça 2 3.4. ◼ Alterações da peça 2 4. ◼ Conclusão 3

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PREÂMBULO

A realização de ensaios destrutivos é uma das formas de verificar se os materiais se adequam ao seu uso.

Nesse sentido realizámos um trabalho prático onde, dentro das possibilidades do IEFP de Évora, fizemos ensaios de tracção e de dureza.

Sendo que aqui se compilam os relatórios emitidos após os mesmos.

ENSAIO DE DUREZA Medição da facilidade de deformação de um material Durómetro Portátil TIME TH-110

ENSAIO DE TRACÇÃO Medição da resistência mecânica Máquina Universal de Ensaio Galdabini Quasar 25

PROPRIEDADES DOS MATERIAIS

Durante as explicações prévias ao trabalho prático, além das informações sobre normas e cuidados a ter no laboratório de ensaios e o uso de equipamentos de protecção individual, foram descritas as principais propriedades mecânicas analisadas nestes ensaios.

A Dureza, a Elasticidade, Plasticidade, Resistência, Ductilidade e Tenacidade estão interligadas e os ensaios realizados incidem sobre algumas delas.

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EPI’s Equipamentos de protecção individual comuns aos dois ensaios e usados durantes os mesmos De uso obrigatório em laboratórios de ensaios destrutivos

Ferramentas e Reagentes Ferramentas e reagentes usados durantes ambos os ensaios Usados conforme necessário

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QCI2

Formador

Ivo Grilo

Relatório

ENSAIO de DUREZA Ensaios realizados em 02/09/2020

Os ensaios de dureza são realizados por vários métodos e em várias escalas, sendo os métodos Brinell, Vickers, Rockwell, Knoop e reconversões na escala de durezas Leeb as mais usuais na indústria.

INTRODUÇÃO 1

Estes pretendem medir a resistência do material à deformação permanente. A dureza está assim relacionada com a plasticidade da peça.

Para fazer essa medição o durómetro existente no IEFP usa um indentador de tungsténio, que no impacto sobre a peça a vai penetrar e deixar marcada, daí se tratar de um ensaio destrutivo, essa marca em alguns casos não inutiliza a peça.

Estas medições para serem realizadas é preciso que a superfície da peça tenha uma superfície regular.

O pré-requesito solicitado para este ensaio foi de uma rugosidade medida de Ra (rugosidade média) < 1µm e Rz (altura máxima do perfil de rugosidade) < 2 µm.

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Para realizar os ensaios foram escolhidas três peças de materiais diferentes para poder comparar os resultados de dureza. As peças foram preparadas, polidas e limpas para o ensaio. As peças foram polidas até atingir os prérequesitos, e a rugosidade foi aferida com rugosímetro.

MÉTODOS E PROCESSOS 2

Os ensaios foram realizados com cinco leituras na escala Leeb, para possibilitar o cálculo de uma média por peça.

Para aferir a rugosidade das peças usámos o rugosímetro Mitutoyo SJ-301, para medir a dureza usámos o durómetro portátil TH-110, na preparação e polimento das peças usámos lixas de diferentes gradações.

EQUIPAMENTO DE MEDIÇÃO

No manual do Durómetro TH-110 (em Inglês) foi possível aferir as variações dos valores de dureza esperados, é possível consultar essa tabela nos anexos.

2.1

RUGOSÍMETRO MITUTOYO SJ-301

DURÓMETRO PORTÁTIL TIME TH-110 (Manual em anexo)

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ESCOLHA DAS PEÇAS PARA ENSAIO 2.2

A escolha das peças a utilizar como corpo de ensaios foi feita por forma a que a espessura fosse adequada e pelo menos 10 vezes maior que a zona a estudar, a geometria da zona a testar ser compacta e a rugosidade foi corrigida por polimento e aferição com rugosímetro portátil.

Peça 1

Peça 2

Peça 3

Peça de liga de alumínio

Peça de liga de aço

Peça em latão

Sem corrosão visível

Corrosão uniforme superfícial

Sem corrosão visível

Geometria plana com acabamento pouco rugoso

Geometria cilíndrica com zonas de forte rugosidade

Geometria plana com acabamento bastante polido

RUGOSIDADE PRÉREQUERIDA 2.3

Após observação directa a olho nu, com a utilização de lixas de gradação 1000, 1200 e 1500, polímos gradualmente as peças, sendo que a peça de liga de aço foi a mais difícil de atingir a rugosidade requerida.

Penso que a corrosão presente na peça foi o motivo dessa dificuldade e o método de torneamento usado na sua produção.

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Cada peça foi submetida ao ensaio de dureza, sendo tomadas cinco medições para posterior cálculo da média.

A peça de aço, devido aos profundos sulcos deixados pelo torneamento da mesma não foi possível testar no centro da sua geometria, tendo escolhido a zona mais próxima do centro possível.

ENSAIO DE DUREZA 3

Peça 1

Peça 2

Peça 3

Peça de liga de alumínio

Peça de liga de aço

Peça em latão

Testada a zona cetral da peça

Testada na zona mais próxima do centro, com rugosidade requerida

Testada a zona cetral da peça

Ra 0,18µm

Ra 0,22µm

Ra 0,17µm

Rz 1,34µm

Rz 1,70µm

Rz 1,97µm

Durezas HL

Durezas HL

Durezas HL

321; 305; 321; 319 e 320

462; 458; 456; 461 e 461

365; 368; 346; 360 e 362

Dureza Média

Dureza Média

Dureza Média

317,2

459,6

360,2

Valores prováveis 200-570

Valores prováveis 300-900

Valores prováveis 200-550

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Após observação, medições, limpeza e ensaios realizados os dados recolhidos possibilitam tirar algumas conclusões.

CONCLUSÃO

A peça de Aço, por ser torneada e estar corroída foi a mais difícil de polir à rugosidade requerida.

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O material com maior valor médio de dureza foi a liga de Aço, seguido do Latão e por fim a liga de Alumínio.

Os valores obtidos estão assim dentro do esperado tendo em conta a tabela do equipamento.

Apesar do senso comum atribuir durezas esperadas em que o Aço seria o mais duro seguido do Latão e por fim o Alumínio, a tabela de variação possível de durezas desses materiais mostra que as diversas ligas destes possibilitam uma ordem de durezas das peças diferente.

A indentação das peças foi pouco profunda e as peças apesar de marcadas devido ao ensaio não ficaram inutilizadas.

ANEXOS 5

TABELA DE DUREZAS Retirada do Manual do Durómetro TIME TH-110

Tradução Livre

Materiais e Durezas Possíveis Material

HL

Ligas de Aço

300 - 900

Ligas de Alumínio

200 - 570

Latão

200 - 570

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MANUAL DO DURÃ&#x201C;METRO Retirada do site do fornecedor TABELA DE DUREZAS UTILIZADA

www.q-supplies.de

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QCI2

Formador

Ivo Grilo

Relatório

ENSAIO de TRACÇÃO Ensaios realizados em 07/09/2020

O Ensaio de Tracção é utilizado para avaliar a resistência mecânica de metais e ligas.

INTRODUÇÃO

Um provete do material é submetido a um esforço que tende a alongá-lo até à rutura.

1

Geralmente o ensaio é realizado num corpo de prova de formas e dimensões padronizadas para que os resultados possam ser comparados ou, se necessário, reproduzidos.

Os corpos de prova foram cortados para satisfazerem as medidas de 150mm por 25mm.

Os materiais inicialmente seleccionados para ser testados foram liga de alumínio, liga de aço e liga de alumínio zincado.

O objectivo é analisar o gráfico de força x extensão e perceber como se comporta cada peça nas suas fases de deformação elástica, plástica, estrição e rotura.

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Para realizar os ensaios foram preparadas três peças de materiais diferentes para poder comparar os resultados.

As peças foram cortadas, as arestas foram quebradas e medidas tanto no seu comprimento, largura e espessura.

MÉTODOS E PROCESSOS

As peças foram então submetidas ao ensaio de tração na máquina universal de ensaio disponível no IEFP.

Para medir as peças foi usado um paquímetro, para realisar o ensaio de tração foi usado a máquina universal de ensaio Galdabini Quasar 25.

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EQUIPAMENTO DE MEDIÇÃO 2.1

PAQUÍMETRO VERNIER MITUTOYO

MÁQUINA UNIVERSAL DE ENSAIO GALDABINI QUASAR 25

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ESCOLHA DAS PEÇAS PARA ENSAIO 2.2

As peças para o ensaio têm de cumprir determinados requisitos, sendo que as medidas de largura e espessura são dados a fornecer ao software, da máquina de ensaio, para a realização do ensaio.

O objectivo são peças de 150mm de comprimento por 25mm de largura. Após o corte todas as arestas das peças foram quebradas com lima e lixa.

Peça 1

Peça 2

Peça 3

Peça de liga de alumínio

Peça de alumínio zincado

Peça de liga de aço

Comprimento

149,60mm

Comprimento

155,60mm

Comprimento

152,00mm

Largura média

24,55mm

Largura média

25,00mm

Largura média

20,00mm

Espessura média

1,00mm

PROVETE INADEQUADO 2.3

Espessura média

1,00mm

Espessura média

9,50mm

Após observação das indicações para uso da máquina de ensaio Galdabini Quasar 25, por parte do formador, foi detectado que a medida de espessura do provete de aço estava fora dos parâmetros da máquina e que não seria possível realizar o teste a este material, pois não tínhamos tempo para submeter a peça ao necessário desbaste da espessura.

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Peça 1

Peça 2

Peça de liga de alumínio

Peça de alumínio zincado

Não apresentou estricção ou alongamento visível

Visível estricção na zona onde viria a ocorrer a ruptura e alongamento acentuado

ENSAIO DE TRACÇÃO 3

As peças de liga de alumínio e de alumínio zincado foram então submetidas ao teste de tracção.

Cada extremidade da peça foi presa nas pinças e foram submetidas a uma tensão axial até à ruptura.

Através do software “Graphwork 5” máquina de ensaio apresenta um relatório em forma de gráfico de tensão em Newtons (N) pela deformação (aumento da extensão) em micrómetros (µm).

Pontos de Tensão

Pontos de Tensão

Cedência

1746N x 850,7µm

Cedência

6770N x 6871µm

Máxima

2444N x 2439µm

Máxima

7910N x 23771µm

Estricção

2417N x 2817µm

Estricção

7841N x 31194µm

Ruptura

3289N x 1801µm

Ruptura

6975N x 38340µm

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É assim fácil identificar os pontos de início das diferentes fases pelas quais o material passa, muitas vezes indetectáveis à vista desarmada, ao ser submetido a essa força.

A peça de liga de alumínio foi submetida ao teste de tracção e apresentou um comportamento medível por este através do diagrama gráfico desenhado pelo software.

TESTE DA PEÇA1 3.1

Nele se distinguem as várias fases de alongamento até à ruptura. A deformação elástica, fase em que, se a tensão fosse interrompida, o material conseguiria voltar à sua forma inicial; a deformação plástica, fase em que as alterações de extensão de material serão permanentes; a estricção, que no ensaio desta peça foi pouco acentuada, nesta fase além do alongamento do comprimento a peça sofre de estreitamento da sua largura e finalmente a fractura da peça.

A cada fase corresponde um ponto inicial de tensão, identificáveis no gráfico.

Peça 1 Peça de liga de alumínio

Gráficos de tensão versus extensão Zonas de tensão

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Peça 1 Peça de liga de alumínio Comprimento

152,70mm

Largura média

24,55mm

Espessura média

Zona de estricção máxima

ALTERAÇÕES DA PEÇA1 3.2

Largura mínima 24,47mm Espes. mínima

0,98mm

1,00mm

As deformações visíveis deixadas na peça foram de alongamento com um aumento de 3,10mm, no entanto na largura e espessura da peça, as alterações só foram mesuráveis na zona de fractura onde ouve uma pequena e quase imperceptível estricção, tendo a peça reduzido 0,08mm na largura e 0,02mm de espessura, nessa zona apenas.

17

Alterações medidas Comprimento

+ 3,10mm

Larg. estricção

- 0,08mm

Espes. estricção

- 0,02mm

A peça de alumínio zincado foi submetida ao teste de tracção e apresentou um comportamento medível por este através do diagrama gráfico desenhado pelo software.

TESTE DA PEÇA2 3.3

Nele se distinguem as várias fases de alongamento até à ruptura. A deformação elástica, fase em que, se a tensão fosse interrompida, o material conseguiria voltar à sua forma inicial; uma fase intermédia de escoamento antes do material ceder à deformação plástica, fase em que as alterações de extensão de material serão permanentes; a estricção, fase em que além do alongamento do comprimento a peça sofre de estreitamento da sua largura e finalmente a fractura da peça.

A cada fase corresponde um ponto inicial de tensão, identificáveis no gráfico.

Peça 2 Peça de alumínio zincado

Gráficos de tensão versus extensão Zonas de tensão

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Peça 2 Peça de alumínio zincado Comprimento

192,50mm

Largura média

21,35mm

Espessura média

Zona de estricção máxima

ALTERAÇÕES DA PEÇA2 3.4

Largura mínima 18,20mm Espes. mínima

1,00mm

1,00mm

As deformações visíveis deixadas na peça foram de alongamento com um aumento de 36,90mm e uma acentuada estricção ao longo da largura de toda a peça em especial na zona de fractura, tendo a peça reduzido 6,80mm na largura nesse local. No entanto a espessura não sofreu alterações mesuráveis.

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Alterações medidas Comprimento

+ 36,90mm

Larg. estricção

- 6,80mm

Espes. estricção

- 0,00mm

Após observação, medições, limpeza e ensaios realizados os dados recolhidos possibilitam tirar algumas conclusões.

CONCLUSÃO

4

Os dois materiais submetidos a ensaio de tração, tiveram comportamentos diferentes, apesar de os dois serem ligas de alumínio não identificadas, uma das peças era zincada.

Este tratamento de zincagem conferiu propriedades de resistência à ruptura e de deformação elástica bem diferenciadas entre as peças. É evidente, sobrepondo os gráficos de tensão x extensão das duas peças que além de atingir forças de tensão bastante superiores também demostra uma fase de escoamento de tensão que se deve ao revestimento de zinco.

Foi assim possível verificar os comportamentos destes dois materiais e conhecer o processo de ensaio de tracção.

Comparação dos gráficos de tensão x extensão das Peças

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