Ensaios Mecânicos
O Laboratório de Ensaios Mecânicos da Welding Ltda. está equipado para realizar os mais variados tipos de ensaios mecânicos, dinâmicos ou monotônicos.
Nessa área, oferecemos aos nossos clientes os seguintes serviços:
– Ensaios de Tração
– Ensaio de Dureza
– Ensaio de Impacto
– Ensaio de Profundidade de Camada Endurecida
– Ensaio de Achatamento, Expansão e Flangeamento de Tubos
– Ensaio de Dobramento
– Ensaio de Cisalhamento
– Ensaios de Tenacidade à Fratura de Metais: KIC, CTOD e Integral J.
– Taxa de Crescimebto de Trincas da/dN
– Ensaios de Fadiga com carregamento Axial: determinação de curvas S‐N e ε-N-
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Ensaio de Tração
O ensaio de tração consiste na aplicação de carga uniaxial crescente em um corpo de prova específico até a ruptura. Mede-se a variação no seu comprimento como função da carga aplicada e, após o tratamento adequado dos resultados, obtém-se uma curva da tensão versus deformação do corpo de prova. Trata-se de ensaio amplamente utilizado na indústria de componentes mecânicos, devido à vantagem de fornecer dados quantitativos das características mecânicas dos materiais. Dentre as principais destacam-se: limite de resistência à tração, limite de escoamento, módulo de elasticidade, coeficiente de encruamento, coeficiente de resistência e parâmetros relativos à ductilidade (alongamento e estricção). O ensaio de tração é muito utilizado para o controle das especificações técnicas da entrada de matérias-primas e controle de processos. Os resultados fornecidos são fortemente influenciados pela temperatura, velocidade de deformação, anisotropia do material, tamanho de grão e pela porcentagem de impurezas.
Ensaio de Dureza
O ensaio de dureza consiste na aplicação de uma carga na superfície do material empregando um penetrador padronizado, produzindo uma marca superficial ou impressão. A medida da dureza do material ou da dureza superficial é dada como função das características da marca de impressão e da carga aplicada em cada tipo de ensaio realizado. Esse ensaio é amplamente utilizado na indústria de componentes mecânicos, tratamentos superficiais etc., devido à vantagem de fornecer dados quantitativos das características de resistência à deformação permanente das peças produzidas. É muito utilizado para o controle das especificações técnicas da entrada de matérias-primas e durante a fabricação de componentes, e, em alguns casos, em produtos finais. Os tipos de ensaios de dureza por penetração comumente empregados em componentes mecânicos, principalmente metálicos, são: Brinell, Rockwell e Vickers.
Ensaio de Impacto
O comportamento dúctil-frágil dos materiais pode ser mais amplamente caracterizado por ensaios de impacto. A carga nesses ensaios é aplicada na forma de esforços por choque (dinâmicos) e o impacto é obtido por meio da queda de um martelo ou pêndulo, de uma altura determinada, sobre a peça a examinar. As massas utilizadas nos ensaios são intercambiáveis, possuem diversos pesos e podem cair de alturas variáveis.
Os ensaios mais conhecidos são denominados Charpy e Izod, dependendo da configuração geométrica do entalhe e do modo de fixação do corpo de prova na máquina. Como resultado do ensaio, obtém-se a energia absorvida pelo material até a fratura, ou seja, a tenacidade ao impacto, além da resistência ao impacto relacionando-se a energia absorvida com a área da seção transversal resistente. Esse tipo de ensaio é muito importante na avaliação da qualidade de materiais metálicos utilizados em componentes de alta responsabilidade, como aqueles de redutores de alta performance, rotores de turbinas, eixos de acionamentos, entre outros.
Ensaio de Profundidade de Camada Endurecida
O ensaio de profundidade de camada endurecida normalmente é aplicado a componentes metálicos que sofrem tratamentos termoquímicos para endurecimento da sua superfície, sem alterar a dureza de núcleo. Os tratamentos termoquímicos usuais para metais são os de cementação e nitretação, os quais se diversificam com várias particularidades. Como normalmente as camadas endurecidas superficialmente são delgadas, o procedimento de medição de profundidade mais aplicado é o que utiliza a microdureza Vickers, por empregar baixas cargas para aplicação do penetrador, que normalmente se situam entre 10g e 1kg. Existem normas que regram tais ensaios, como, por exemplo, a norma ISO 18203, que define o limite da camada endurecida por cementação como sendo aquela correspondente a uma dureza de 80% da dureza medida na superfície da peça e que determina também o limite da camada nitretada . Este ensaio muito se aplica na avaliação de dentes de engrenagens de redutores de alta performance, dentre várias outras aplicações.
Ensaios de Achatamento, Expansão e Flangeamento de Tubos
Esses ensaios são muito utilizados na avaliação da qualidade de fabricação de tubos, principalmente daqueles que serão utilizados em equipamentos que envolverão a expansão das suas extremidades (mandrilamento) para fixação em espelhos, geralmente trocadores de calor. Tais ensaios comprimem ou expandem os tubos até limites definidos por normas pertinentes, visando avaliar a sua ductilidade e, também, a qualidade da costura quando forem construídos desta forma.
Ensaio de Dobramento
Frequentemente solicitado para avaliação da qualidade de juntas soldadas, o Ensaio de Dobramento se destaca por sua praticidade e simplicidade em avaliar qualitativamente a ductilidade do material ensaiado. De forma sucinta, o ensaio consiste em deformar um corpo-de-prova por flexão (três pontos) com um cutelo padronizado, até atingir um ângulo pré-determinado, sendo que para a avaliação de juntas soldadas este ensaio normalmente é realizado para verificar a qualidade da raiz e da face da solda aplicada.
Ensaio de Cisalhamento
O ensaio de cisalhamento consiste em carregar um corpo-de-prova no sentido transversal ao seu comprimento (esforços cortantes) e avaliar a resistência ao cisalhamento gerada, assim como a deformação sofrida, o qual é muito utilizado na avaliação da resistência e qualidade de fixadores.
Ensaios de Tenacidade à Fratura de Metais: KIC, CTOD e Integral J (corpos‐de‐prova C(T) e SE(B)) - Mecânica da Fratura (KIC, CTOD, Integral J)
Ensaio de tenacidade à fratura permite que se compreenda o comportamento de materiais que contém trincas ou outros defeitos internos de pequenas dimensões pela análise da máxima tensão que um material pode suportar na presença desses defeitos. O ensaio consiste na aplicação de uma força ou tensão de tração ou flexão em um corpo de prova confeccionado com um entalhe e uma pré-trinca obtida por fadiga, induzindo um ponto de triaxialidade ou de concentração de tensão. Graças aos resultados do ensaio mostrados em forma de curvas é possível determinar o valor da intensidade de tensão que causa o crescimento da trinca e a consequente fratura do material. Dentre os principais parâmetros intrínsecos que exercem influência na tenacidade à fratura dos materiais – em especial dos metais -, podem ser destacados: a configuração geométrica, as propriedades físicas do material e o fator intensidade de tensão (K).
O objetivo da mecânica da fratura é estudar o comportamento dos materiais e equipamentos quanto à presença de descontinuidades, permitindo o aumento da confiabilidade na avaliação de possibilidade de acidentes, sendo aplicada em diversas áreas: petroquímica, nuclear, aeronáutica, construção naval, transportes e diversos outros segmentos industriais.
O Laboratório de Ensaios Mecânicos da Welding Ltda. possui equipamentos e pessoal capacitado a realizar ensaios da mecânica da fratura como: KIC, CTOD e Integral J, através de técnicas que podem ser subdivididas em duas categorias:
Mecânica da fratura elástica linear: Aplicada a materiais frágeis, a propriedade utilizada para os cálculos de mecânica da fratura nesses materiais está relacionada com o KIC que corresponde ao “fator de intensidade de tensão no modo crítico”, que é utilizado para prever o tamanho máximo de um defeito ou trinca que um material frágil suporta antes de colapsar.
Mecânica da fratura elasto‐plástica: é aplicada a materiais que apresentam ductilidade antes da falha e a propriedade utilizada para os cálculos de mecânica da fratura está relacionada com o CTOD ou Integral J que, assim como para a mecânica da fratura elástica linear, é utilizada para prever o tamanho máximo de um defeito ou trinca que um material dúctil suporta antes de colapsar.
Taxa de Crescimento de Trincas da/dN
Um dos mecanismos mais recorrentes de falha em componentes nas indústrias é a fadiga. Tal mecanismo pode ser dividido em duas etapas principais: nucleação e propagação de trincas.
A determinação da taxa de crescimento de trincas (da/dN) traz informações valiosas do comportamento dos materiais que já apresentam trincas nucleadas e estão submetidos a carregamentos cíclicos.
Ensaio de Fadiga com carregamento Axial: determinação de curvas S‐N e ε-N, fadiga de componentes acabados.
De modo geral o ensaio de fadiga consiste na aplicação de carga cíclica em corpo de prova apropriado e padronizado segundo o tipo de ensaio a ser realizado. É extensamente utilizado na indústria automobilística e, em particular, na indústria aeronáutica, existindo ensaios desde pequenos componentes até estruturas complexas. Os tipos de ensaios mais utilizados vão desde flexão rotativa até os com carregamento em tração e compressão uniaxiais. O ensaio de fadiga é capaz de fornecer dados quantitativos relativos às características de um material ou componente ao suportar, por longos períodos, sem se romper, cargas repetitivas ou cíclicas. Os principais resultados do ensaio, normalmente obtidos a partir de gráficos em termos de tensão e número de ciclos, são: limite de resistência à fadiga, resistência à fadiga e vida em fadiga.
O Laboratório de Ensaios Mecânicos da Welding Ltda. possui equipamentos e pessoal capacitado a realizar ensaios de fadiga com carregamento uniaxial em tração e compressão e, também, por flexão rotativa.