Trabalho ensaios

UNIVERSIDADE DO OESTE DE SANTA CATARINA
CAMPUS JOAÇABA
ÁREA DE CIÊNCIAS EXATAS E DA TERRA
Bruno Oliveira
Emerson Ferrari
Tais Regina Bittencourt
Trabalho de Ensaios Mecânicos
Junho, 2014

Sumário
1. Introdução ................................................................................................................3
2. Objetivos Gerais......................................................................................................5
3. Objetivos Específicos.............................................................................................6
4. Desenvolvimento ....................................................................................................7
4.1. Ensaio de Dureza............................................................................................7
4.1.1. Dureza Brinell ...........................................................................................8
4.1.2. Dureza Rockwell ....................................................................................11
4.1.3. Dureza Vickers .......................................................................................15
4.2. Ensaio de Tração ..........................................................................................16
4.3. Ensaio de Compressão................................................................................23
4.4. Ensaio de Impacto ........................................................................................26
4.5. Ensaio de Dobramento.................................................................................31

Lista de Figuras
Figura 1 - Esfera para Ensaio de Dureza Brinell ..............................................................8
Figura 2 - Ensaio e Dureza Brinell ....................................................................................9
Figura 3 – Dureza Brinell em Função do Diâmetro da Impressão.................................10
Figura 4 – Diâmetro da Esfera do Material .....................................................................10
Figura 5 – Diâmetro de Esferas Mais Utilizadas.............................................................11
Figura 6 – Processo de Ensaio de Dureza Rockwell......................................................12
Figura 7 – Profundidade da Impressão...........................................................................13
Figura 8 – Escala de Dureza Rockwell Normal ..............................................................14
Figura 9 – Escala de Dureza Superficial.........................................................................15
Figura 10 – Diâmetro do Corpo de Prova x Força Aplicada...........................................17
Figura 11 – Alongamento no Ensaio de Tração .............................................................17
Figura 12 – Valores de Comparação Condicionais ........................................................19
Figura 13 – Equipamento Para Ensaio de Tração..........................................................20
Figura 14 – Identificação dos Componentes do Equipamento de Ensaio de Tração....20
Figura 15 – Corpo de Prova Para Ensaio de Tração......................................................21
Figura 16 – Determinação do Alongamento ...................................................................22
Figura 17 – Equipamento de Ensaio de Compressão....................................................24
Figura 18 – Corpo de Prova Para Ensaio de Compressão............................................24
Figura 19 – Identificação dos Componentes do Corpo de Prova...................................24
Figura 20 – Diferença Entre Material Dúctil e Material Frágil.........................................25
Figura 21 – Equipamento de Ensaio de Impacto............................................................26
Figura 22 – Corpos de Prova Para Ensaio de Impacto..................................................27
Figura 23 – Dimensões do Corpo de Prova Izod Para Ensaio de Impacto....................28
Figura 24 – Dimensões do Corpo de Prova Para Materiais Frágeis..............................28
Figura 25 – Corpos de Prova Reduzidos........................................................................29
Figura 26 – Equipamento de Ensaio de Dobramento.....................................................32
Figura 27 – Ensaio de Dobramento Livre .......................................................................33
Figura 28 – Dobramento Semiguiado .............................................................................34

1. Introdução
Os ensaios de materiais são de suma importância para os projetos de
engenharia, devido às diversas características dentre a infinidade de materiais
que podem ser utilizados em um projeto, sendo que cada um destes possui
características físicas, químicas e mecânicas diferentes.
Os critérios para especificação ou escolha de um material para
realização de um projeto mecânico precede a utilização de ensaios mecânicos,
os quais utilizam métodos normatizados que objetivam quantificar as
propriedades mecânicas e seu comportamento quando submetido a condições
de esforços.
A normalização dos métodos é de suma importância, pois desta forma
os fornecedores dos materiais podem desenvolver vários produtos, sempre
visando os seus comportamentos mecânicos e comparando-os aos já
desenvolvidos pela sua empresa ou pela necessidade de um produto
diferenciado no mercado.

2. Objetivos Gerais
Conhecer os diversos métodos de ensaios mecânicos e caracteriza-los
de acordo com seu método e sua aplicação, dessa forma, conhecendo os
processos normatizados dos mesmos e suas principais características e
viabilidades de utilização de acordo com as necessidades de projetos e
aplicações.

3. Objetivos Específicos
 Verificar a aplicação dos métodos de ensaio de dureza Rockwell e
Brinell;
 Verificar a aplicação e o método de ensaio de tração;
 Verificar a aplicação e o método do ensaio de compressão;
 Verificar a aplicação e o método do ensaio de impacto;
 Verificar a aplicação e o método do ensaio de dobramento;

4. Desenvolvimento
Durante a matéria de Ensaios Mecânicos, foram realizadas diversas
ensaios, visando o conhecimento e a aplicação de cada um deles, sendo que o
principal objetivo é verificar como estes métodos podem ser utilizados no
processo de desenvolvimento de um projeto.
Abaixo estão caracterizados os modelos de ensaios mecânicos
realizados em sala de aula, de acordo com suas características e materiais
utilizados.
4.1. Ensaio de Dureza
Na área da metalurgia, considera-se dureza como a resistência a
deformação plástica permanente. Isso porque uma grande parte da metalurgia
consiste em deformar plasticamente os metais. Na área da mecânica, é a
resistência a penetração de uma material duro em outro, pois esta é uma
característica que pode ser facilmente medida. Para um projetista, é uma base
de medida, que serve para conhecer a resistência mecânica e o efeito do
tratamento térmico ou mecânico em um metal. Além disso, permite avaliar a
resistência do material ao desgaste e para um técnico em usinagem, é a
resistência à corte do material, pois este profissional atua com corte em metais,
e a maior ou mentor dificuldade de usinar um metal é caracterizada como
material com maior ou menor dureza. Portando quando fala-se em dureza, fala-
se na comparação de materiais, pois só existe um material mais duro se houver
outro mais mole para servir de comparação.
É importante ressaltar que, apesar das diversas definições, um material
com grande resistência a deformação plástica permanente também terá alta
resistência ao desgaste, alta resistência ao corte e consequentemente difícil de
ser riscado, ou seja, será duro em qualquer uma destas situações.
Os ensaios de dureza podem ser divididos em três métodos principais, sendo
eles:
 Dureza Brinell;
 Dureza Vickers;

 Dureza Rockwell;
4.1.1. Dureza Brinell
Em 1990, J. A. Brinell divulgou seu experimento com este ensaio, sendo
que passou a ser amplamente aceito e padronizado, devido à relação existente
entre os valores obtidos no ensaio e os resultados de resistência à tração.
O ensaio de dureza Brinell, consiste em comprimir lentamente uma
esfera de aço temperado, de diâmetro D, sobre uma superfície plana, polida e
limpa de um metal, por meio de uma carga F, durante um tempo t, produzindo
uma calota esférica de diâmetro d, conforme a representação da figura (1.1). A
dureza Brinell é representada pelas letras HB. Esta representação vem do
Ingles Hardness Brinell, que significa (Dureza Brinell). A dureza Brinell(HB) é a
relação entre a carga aplicada (F) e a área da calota esférica impressa no
materiais ensaiado (Ac). Sendo que esta pode ser representada pela seguinte
equação:
Figura 1 - Esfera para Ensaio de Dureza Brinell
𝐻𝐵 =
𝐹
𝐴𝑐
Sendo que a área da calota esférica é dada pela fórmula : 𝜋𝐷𝑝, onde p é
a profundidade da calota. Reescrevendo-a:

𝐻𝐵 =
𝐹
𝜋𝐷𝑝
A localização e uma impressão Brinell deve ser tal que mantenha um
afastamento das bordas de corpo de prova de no mínimo dias vezes e meia o
diâmetro, d, obtido. A espessura do corpo de prova, para ser ensaiado a
dureza Brinell, deve ser no mínimo igual a dez vezes do diâmetro (d) obtido,
para evitar em ambos os casos, degenerações laterais de profundidade, sendo
assim fazendo com que o resultado seja falso. A distância entre duas
impressões Brinell deve ser no mínimo Igual a 5d.
Figura 2 - Ensaio e Dureza Brinell
Devido a grande dificuldade de medição da profundidade (p), que é um
valor muito pequeno, utiliza-se uma relação matemática entre a profundidade
(p) e o diâmetro da calota (d) para chegar a fórmula matemática que permite os
cálculo da dureza HB, representada abaixo:
𝐻𝐵 =
2𝐹
𝜋𝐷(𝐷 − √𝐷2 − 𝑑2
A unidade kgf/mm2, é omitida, pois a dureza Brinell não é um conceito
físico satisfatório, pois a força aplicada no material tem valores diferentes em
cada ponto da calota.
O cálculo pode ser dispensado caso tenha em mãos uma tabela como a
seguinte:

Figura 3 – Dureza Brinell em Função do Diâmetro da Impressão
O ensaio proposto por Brinell, é realizado com uma carga de 3000kgf e
esfera de 10mm de diâmetro, de aço temperado. Porém variando a carga e o
diâmetro das esferas é possível chegar ao mesmo resultado, sendo que alguns
pontos devem ser analisados:
F(Carga) – 0,25(D) < d < 0,5(D), sendo ideal d=0,375(D)
Para padronizar o ensaio alguns fatores de carga foram fixados, sendo
que estão demonstrados na tabela a seguir, de acordo com as respectivas
faixas de dureza e material.
Figura 4 – Diâmetro da Esfera do Material
O diâmetro da esfera é determinado de acordo com a espessura do
material a ser ensaiado, sendo que na norma brasileira a espessura mínima é
17 vezes a profundidade da calota.

A tabela abaixo mostra os diâmetros de esfera mais utilizados:
Figura 5 – Diâmetro de Esferas Mais Utilizadas
O número de dureza Brinell deve ser seguido pelo símbolo HB, sempre
que se tratar de um ensaio padronizado, com aplicação da carga durante 15
segundos.
4.1.2. Dureza Rockwell
Em 1922, Rockwell desenvolveu um método de ensaio de dureza que
utilizava um sistema de pré-carga. Este método apresenta algumas vantagens
em relação ao ensaio Brinell, pois permite avaliar a dureza de metais diversos,
desde os mais moles até os mais duros. Entretanto, também tem limitações, o
que indica que está longe de ser a solução técnica ideal.
O ensaio Rockwell, que leva o nome do seu desenvolvedor, é hoje o
processo mais utilizado no mundo inteiro, devido à rapidez e à facilidade de
execução, isenção de erros humanos, facilidade em detectar pequenas
diferenças de durezas e pequeno tamanho da impressão. Todas essas razões
justificam dedicar uma aula ao estudo deste método de ensaio. No final, você
ficará sabendo como é feito o ensaio Rockwell, qual o equipamento empregado
e como utilizar as diferentes escalas de dureza Rockwell. Neste método, a
carga do ensaio é aplicada em etapas, ou seja, primeiro se aplica uma pré-
carga, para garantir um contato firme entre o penetrador e o material ensaiado,
e depois se aplica a carga do ensaio propriamente dita.
A leitura do grau de dureza é feita diretamente num mostrador acoplado
à máquina de ensaio, de acordo com uma escala predeterminada, adequada à
faixa de dureza do material.

Os penetradores utilizados na máquina de ensaio de dureza Rockwell
são do tipo esférico (esfera de aço temperado) ou cônico (cone de diamante
com 120º de conicidade).
Processo de Medição da Dureza
Quando se utiliza o penetrador cônico de diamante, deve-se fazer a
leitura do resultado na escala externa do mostrador, de cor preta. Ao se usar o
penetrador esférico, faz-se a leitura do resultado na escala vermelha. Nos
equipamentos com mostrador digital, uma vez fixada a escala a ser usado, o
valor é dado diretamente na escala determinada. O valor indicado na escala do
mostrador é o valor da dureza Rockwell. Este valor corresponde à profundidade
alcançada pelo penetrador, subtraídas a recuperação elástica do material, após
a retirada da carga maior, e a profundidade decorrente da aplicação da pré-
carga. A figura (1.3) apresenta uma descrição do processo de dureza Rockwell.
Figura 6 – Processo de Ensaio de Dureza Rockwell

Em outras palavras: a profundidade da impressão produzida pela carga
maior é à base de medida do ensaio Rockwell.
Figura 7 – Profundidade da Impressão
Pode-se realizar o ensaio de dureza Rockwell em dois tipos de
máquinas, ambas com a mesma técnica de operação, que diferem apenas pela
precisão de seus componentes. A máquina padrão mede a dureza Rockwell
normal e é indicada para avaliação de dureza em geral. A máquina mais
precisa mede a dureza Rockwell superficial, e é indicada para avaliação de
dureza em folhas finas ou lâminas, ou camadas superficiais de materiais.
Na máquina Rockwell normal, cada divisão da escala equivale a 0,02
mm; na máquina Rockwell superficial, cada divisão equivale a 0,01 mm. As
escalas de dureza Rockwell foram determinadas em função do tipo de
penetrador e do valor da carga maior. Nos ensaios de dureza Rockwell normal
utiliza-se uma pré-carga de 10 kgf e a carga maior pode ser de 60, 100 ou 150
kgf.
Nos ensaios de dureza Rockwell superficial a pré-carga é de 3 kgf e a
carga maior pode ser de 15, 30 ou 45 kgf. Estas escalas não têm relação entre
si. Por isso, não faz sentido comparar a dureza de materiais submetidos a
ensaio de dureza Rockwell utilizando escalas diferentes. Ou seja, um material

ensaiado numa escala só pode ser comparado a outro material ensaiado na
mesma escala. Conforme escala abaixo:
Figura 8 – Escala de Dureza Rockwell Normal

Figura 9 – Escala de Dureza Superficial
Representação da dureza Rockwell
O número de dureza Rockwell deve ser seguido pelo símbolo HR, com
um sufixo que indique a escala utilizada. Veja, por exemplo, a interpretação do
resultado 64HRC:
 64 é o valor de dureza obtido no ensaio;
 HR indica que se trata de ensaio de dureza Rockwell;
 a última letra, no exemplo C, indica qual a escala empregada.
4.1.3. Dureza Vickers

Em 1925 foi desenvolvido um novo método de medição de dureza pela
companhia Vickers Armstrong Ltda e é simbolizado pelas letras HV (Hardness
Vickers).
O penetrador é uma pirâmide de base quadrada com ângulo de 136°
entre as faces opostas fabricadas de diamante.
Da mesma forma que na medição da dureza Brinell, este método faz a
determinação da dureza do material em função da força aplicada e da marca
da impressão deixada no material, calculada através das diagonais, sendo
muito utilizado em materiais de baixa dureza, sendo que é possível controlar a
carga.
Embora seja um ensaio demorado, ele possui como vantagem deixar a
impressão pequena na peça e apresentar alta precisão nas escalas de dureza.
𝐻𝑉 =
1,8544 ∗ 𝐹
𝐷2
Descrição das Atividades
Em sala de aula foram realizados dois ensaios de tração, sendo
eles
4.2. Ensaio de Tração
O ensaio de tração consiste em submeter o material a um esforço que
tende a alongá-lo até a ruptura. Os esforços ou cargas são medidos na própria
máquina de ensaio. No ensaio de tração o corpo é deformado por
alongamento, até o momento em que se rompe. Os ensaios de tração
permitem conhecer como os materiais reagem aos esforços de tração, quais os
limites de tração que suportam e a partir de que momento se rompem.
Imagine um corpo preso numa das extremidades, submetido a uma
força. Quando esta força é aplicada na direção do eixo longitudinal, dizemos
que se trata de uma força axial. Ao mesmo tempo, a força axial é perpendicular
à seção transversal do corpo.

Verifica-se que a força axial está dirigida para fora do corpo sobre o qual
foi aplicada. Quando a força axial está dirigida para fora do corpo, trata-se de
uma força axial de tração. A aplicação de uma força axial de tração num corpo
preso produz uma deformação no corpo, isto é, um aumento no seu
comprimento com diminuição da área da seção transversal.
Figura 10 – Diâmetro do Corpo de Prova x Força Aplicada
Este aumento de comprimento recebe o nome de alongamento.
Figura 11 – Alongamento no Ensaio de Tração
Na norma brasileira, o alongamento é representado pela letra A e é
calculado subtraindo-se o comprimento inicial do comprimento final e dividindo-
se o resultado pelo comprimento inicial. De acordo com Souza (1982) deve ser
expressa em %. Em linguagem matemática, esta afirmação pode ser expressa
pela seguinte igualdade: sendo que Lo representa o comprimento inicial antes
do ensaio e Lf representa o comprimento final após o ensaio.

Tensão de tração
A força de tração atua sobre a área da seção transversal do material.
Tem-se assim uma relação entre essa força aplicada e a área do material que
está sendo exigida, denominada tensão. Neste módulo, a tensão será
representada pela letra T ou Sigma (σ), em outras palavras: Tensão (T ou σ) é
a relação entre uma força (F) e uma unidade de área (S), tensão é a força
aplicada dividida pela área da seção considerada:
A unidade de medida de força adotada pelo Sistema Internacional de
Unidades (SI) é o Newton (N). A unidade quilograma-força (kgf) ainda é usada
no Brasil porque a maioria das máquinas disponíveis possui escalas nesta
unidade. Porém, após a realização dos ensaios, os valores de força devem ser
convertidos para Newton (N). A unidade de medida de área é o metro quadrado
(m2). No caso da medida de tensão, é mais frequentemente usado seu
submúltiplo, o milímetro quadrado (mm2). Assim, a tensão é expressa
matematicamente como:
Durante muito tempo, a tensão foi medida em kgf/mm2 ou em psi (Pound
Square Inch, que quer dizer: libra por polegada quadrada). Com adoção do
Sistema Internacional de Unidades (SI) pelo Brasil, em 1978, essas unidades
foram substituídas pelo pascal (Pa). Um múltiplo dessa unidade, o megapascal

(MPa), vem sendo utilizado por um número crescente de países, inclusive o
Brasil.
A tabela abaixo demonstra valores de comparação condicionais para
medição da tração:
Figura 12 – Valores de Comparação Condicionais
Equipamento para o ensaio de tração
O ensaio de tração geralmente é realizado na máquina universal, que
tem este nome porque se presta à realização de diversos tipos de ensaios.
Fixa-se o corpo de prova na máquina por suas extremidades, numa
posição que permite ao equipamento aplicar-lhe uma força axial para fora, de
modo a aumentar seu comprimento.
A máquina de tração é hidráulica, movida pela pressão de óleo, e está
ligada a um dinamômetro que mede a força aplicada ao corpo de prova. A
máquina de ensaio possui um registrador gráfico que vai traçando o diagrama
de força e deformação, em papel milimetrado, à medida que o ensaio é
realizado.

Figura 13 – Equipamento Para Ensaio de Tração
Figura 14 – Identificação dos Componentes do Equipamento de Ensaio de Tração
Corpos de prova
O ensaio de tração é feito em corpos de prova com características
especificadas de acordo com normas técnicas. Suas dimensões devem ser
adequadas à capacidade da máquina de ensaio. Normalmente utilizam-se
corpos de prova de seção circular ou de seção retangular, dependendo da
forma e tamanho do produto acabado do qual foram retirados.

Figura 15 – Corpo de Prova Para Ensaio de Tração
A parte útil do corpo de prova, identificada no desenho anterior por Lo, é
a região onde são feitas as medidas das propriedades mecânicas do material.
Entre as cabeças e a parte útil há um raio de concordância para evitar que a
ruptura ocorra fora da parte útil do corpo de prova (Lo).
Segundo a ABNT, o comprimento da parte útil dos corpos de prova
utilizados nos ensaios de tração deve corresponder a 5 (cinco) vezes o
diâmetro da seção da parte útil. Por acordo internacional, sempre que possível
um corpo de prova deve ter 10 mm de diâmetro e 50 mm de comprimento
inicial. Não sendo possível a retirada de um corpo de prova deste tipo, deve-se
adotar um corpo com dimensões proporcionais a essas. Corpos de prova com
seção retangular são geralmente retirados de placas, chapas ou lâminas.
Suas dimensões e tolerâncias de usinagem são normalizadas pela
ISO/R377 enquanto não existir norma brasileira correspondente. A norma
brasileira (NBR 6152, dez./1980) somente indica que os corpos de prova
devem apresentar bom acabamento de superfície e ausência de trincas.
Preparação do corpo de prova para o ensaio de tração
O primeiro procedimento consiste em identificar o material do corpo de
prova. Corpos de prova podem ser obtidos a partir da matéria-prima ou de
partes específicas do produto acabado. Depois, deve-se medir o diâmetro do

corpo de prova em dois pontos no comprimento da parte útil, utilizando um
micrômetro, e calcular a média. Por fim, deve-se riscar o corpo de prova, isto é,
traçar as divisões no comprimento útil. Num corpo de prova de 50 mm de
comprimento, as marcações devem ser feitas de 5 em 5 milímetros.
Determinação do Alongamento
O alongamento elástico pode ser medido de forma direta por meio de um
aparelho chamado extensômetro, que é acoplado ao corpo de prova.
Já o alongamento plástico define a ductilidade do material: quanto maior
o alongamento plástico, maior a facilidade de deformar o material. Pelo
alongamento, podemos saber para que tipo de processo de produção um
material é indicado (forja a frio, laminação, estamparia profunda, etc.).
Figura 16 – Determinação do Alongamento
Determinação do limite elástico ou de proporcionalidade
O limite elástico é a máxima tensão a que uma peça pode ser submetida
sem que ocorra deformação permanente. Por isso, o conhecimento de seu
valor é fundamental para qualquer aplicação.

A rigor, a determinação do limite elástico deveria ser feita por
carregamentos e Descarregamentos sucessivos, até que se alcançasse uma
tensão que mostrasse, com precisão, uma deformação permanente.
Este processo é muito trabalhoso e não faz parte dos ensaios de rotina.
Porém, devido à importância de se conhecer o limite elástico, em 1939 um
cientista chamado Johnson propôs um método para determinar um limite
elástico aparente, que ficou conhecido como limite Johnson.
Limite de escoamento: valores convencionais
O limite de escoamento é, em algumas situações, alternativa ao limite
elástico, pois também delimita o início da deformação permanente (um pouco
acima). Ele é obtido verificando-se a parada do ponteiro na escala da força
durante o ensaio e o patamar formado no gráfico exibido pela máquina. Com
esse dado é possível calcular o limite de escoamento do material. Entretanto,
vários metais não apresentam escoamento, e mesmo nas ligas em que ocorre
ele não pode ser observado, na maioria dos casos, porque acontece muito
rápido e não é possível detectá-lo. Por essas razões, foram convencionados
alguns valores para determinar este limite. O
Valor convencionado (n) corresponde a um alongamento percentual.
Os valores de uso mais frequentes são:
 n = 0,2%, para metais e ligas metálicas em geral;
 n = 0,1%, para aços ou ligas não ferrosas mais duras;
 n = 0,01%, para aços-mola.
4.3. Ensaio de Compressão
É a aplicação de carga compressiva uniaxial em um corpo de prova,
conforme apresenta a figura. A deformação linear obtida pela medida da
distância entre as placas que comprimem o corpo versus a carga de

compressão consiste na resposta desse tipo de ensaio, basicamente utilizado
nas indústrias de construção civil e de materiais cerâmicos.
Além disso, fornece resultados de análise estatística, permitindo
quantificar o comportamento mecânico do concreto, da madeira, dos
compósitos e de materiais de baixa ductilidade (frágeis). Os resultados
numéricos obtidos no ensaio de compressão são similares aos obtidos no
ensaio de tração.
Figura 17 – Equipamento de Ensaio de Compressão
Os corpos de prova geralmente são cilíndricos, mas eventualmente
podem ser utilizados corpos com seção quadrada ou retangular.
Figura 18 – Corpo de Prova Para Ensaio de Compressão
Figura 19 – Identificação dos Componentes do Corpo de Prova

Alguns cuidados devem ser tomados na realização do ensaio de
compressão, sendo alguns deles citados abaixo:
 O comprimento útil, sobre os quais se fazem as medições, deve estar
afastado das superfícies de contato com a máquina de ensaio em pelo
menos um valor do diâmetro do corpo de prova.
 Para evitar danos na superfície das placas da máquina de ensaio é
indicada a colocação de chapas finas de aço entre as placas e o corpo
de prova.
Materiais Dúcteis e Frágeis
O ensaio de compressão para matérias dúcteis e frágeis, falando
especificamente de materiais metálicos, estes comportam-se de forma
diferente, sendo que os dúcteis sofrem grande deformação até atingir a sua
ruptura e os frágeis sofrem com uma baixa deformação, como demonstra a
figura abaixo:
Figura 20 – Diferença Entre Material Dúctil e Material Frágil
As suas principais aplicações são:

 Indústria de Construção Civil (exemplo: qualidade do concreto, tijolos,
etc);
 Indústria de Conformação Mecânica (exemplo: metais dúcteis forjados,
laminados);
 Materiais Maleáveis empregados em guarnições, gaxetas e arruelas
4.4. Ensaio de Impacto
O ensaio de impacto consiste em submeter um corpo de prova
entalhado, padronizado, a uma flexão provocada por impacto por um martelo
pendular; este tipo de ensaio permite determinar a energia utilizada na
deformação e ruptura do corpo de prova, que é a medida da diferença entre a
altura inicial do pêndulo h e a altura máxima atingida após a ruptura do corpo
de prova h'. Quanto menor for a energia absorvida, mais frágil será o
comportamento do material àquela solicitação dinâmica.
Figura 21 – Equipamento de Ensaio de Impacto
Aplicação
O ensaio de impacto é largamente utilizado na avaliação do
comportamento frágil dos materiais, porém, a significação e a interpretação são

limitadas; por essa razão, o ensaio deve-se restringir à comparação de
materiais ensaiados nas mesmas condições.
Os componentes das tensões triaxiais presentes no corpo de prova
durante o ensaio não podem ser medidos satisfatoriamente porque dependem
de diversos fatores; dessa maneira, não é possível relacionar a energia
absorvida pelo corpo de prova com o comportamento do metal a um choque
qualquer, o que somente aconteceria se a peça inteira fosse ensaiada nas
condições de trabalho.
Corpos de prova aplicáveis a ensaios de impacto
O corpo de prova é entalhado para permitir a localização da fratura e
produzir um estado triaxial de tensões. Os corpos de prova geralmente
utilizados para a realização do ensaio de impacto são: corpo de prova Charpy e
corpo de prova Izod, ambos especificados pela norma ASTM E23.
Os corpos de prova Charpy são classificados em tipo A, B e C, com
secção quadrada de 10mm, comprimento de 55mm e entalhes no centro do
corpo de prova.
O tipo A tem o entalhe na forma de V, o tipo B na forma de buraco de
fechadura e o tipo C na forma de U. Os corpos de prova Charpy sào
simplesmente apoiados, de maneira centralizada; a distância entre apoios é de
40 mm.
Figura 22 – Corpos de Prova Para Ensaio de Impacto

O corpo de prova Izod tem secção quadrada de 10mm, comprimento de
75mm, entalhe a uma distância de 28mm de uma das extremidades, em forma
de V. É engastado na sua parte maior, e o entalhe fica próximo ao ponto de
engaste.
Figura 23 – Dimensões do Corpo de Prova Izod Para Ensaio de Impacto
Os corpos de prova com entalhes mais agudos ou mais profundos, como
é caso dos corpos Izod e Charpy tipo A, são utilizados para mostrar a diferença
de energias absorvidas nos ensaios de metais mais dúcteis, pois têm a
tendência de propiciar fraturas frágeis.
Para ensaios de materiais frágeis, como é o caso do ferro fundido e de
metais fundidos sob pressão, os corpos de prova geralmente não necessitam
do entalhe. A usinagem do entalhe pode ser feita por meio de brochadeira,
plaina ou fresadora, e o seu perfil deve ser controlado por um projetor de perfil.
Figura 24 – Dimensões do Corpo de Prova Para Materiais Frágeis
No caso de materiais cujas dimensões não permitem a confecção de
corpos de prova normais, é possível retirar os corpos de prova reduzidos que
constam do método E 23 da ASTM.

Figura 25 – Corpos de Prova Reduzidos
As normas especificam o local de retirada dos corpos de prova, sua
orientação e a direção para a confecção do entalhe, que implicam alterações
significativas nos resultados do ensaio.
Ensaios de impacto
Alguns cuidados devem ser tomados quando da execução do ensaio de
impacto. Por exemplo, antes do início do ensaio, a máquina deve ser verificada
por meio de uma oscilação livre do pêndulo, de modo que o pêndulo liberado
em queda livre indique uma energia nula no mostrador da máquina. Se após
este procedimento o mostrador registrar algum valor de energia, este valor
deve ser subtraído do resultado obtido durante o ensaio com corpo de prova. A
aferição da máquina é feita segundo os requisitos completos apresentados pela
norma E 23.
Os ensaios de impacto são normalmente especificados para baixas
temperaturas, porém podem ser realizados também sob temperaturas
ambientes ou até sob temperaturas superiores à do ambiente.
No caso de baixa temperatura, utilizam-se água ou gelo seco, solventes
orgânicos, nitrogênio líquido ou gases frios, nos quais os corpos de prova

devem ser mantidos sob temperatura especificada por no mínimo cinco
minutos em meio líquido e 60 minutos em meio gasoso.
Os corpos de prova a serem ensaiados sob temperaturas elevadas
devem, de preferência, ser imersos em óleo agitado ou outro banho líquido
adequado, onde devem ser mantidos pelo menos por dez minutos antes do
ensaio; em caso de utilização de forno, os corpos de prova devem permanecer
no forno pelo menos durante 60 minutos antes de ensaiar. Para um resultado
mais confiável, recomenda-se a realização de pelo menos três ensaios com
corpos de prova do mesmo tipo, dimensões e orientação, retirados do material
a ser ensaiado.
Nesses dois casos em que a temperatura de ensaio é diferente da
ambiente, os corpos de prova devem ser introduzidos na máquina e rompidos
em no máximo cinco segundos para que não haja variação significativa da
temperatura; além disso, o meio de aquecimento ou resfriamento deve conter
um sistema de homogeneização da temperatura.
Existe uma faixa de temperatura, denominada temperatura de transição,
em que a energia absorvida cai apreciavelmente, em especial nos metais do
sistema cúbico de corpo centrado (ccc), como por exemplo, os aços ferríticos.
Acima dessa temperatura de transição, os corpos de prova rompem por um
mecanismo de cisalhamento, requerendo absorção de maior quantidade de
energia, ao passo que abaixo dessa temperatura o mecanismo de rompimento
frágil é de clivagem, onde a absorção de energia é muito menor.
A temperatura de transição é bastante influenciada pelo tamanho do
corpo de prova, geometria do entalhe, composição química do metal e tamanho
de grão ferrítico. Os metais de estrutura cúbica de faces centradas (cfc), como
por exemplo os aços inoxidáveis austeníticos, oferecem maior resistência à
fratura por clivagem, e por isso não apresentam mudança brusca de
comportamento.
Equipamento utilizado em ensaios de impacto
O equipamento do ensaio é basicamente constituído de um pêndulo que
é solto em queda livre de uma altura fixada, um local de apoio do corpo de

prova e um sistema de medição, constituído de um mostrador com escala
graduada; este mostrador permite determinar a energia absorvida para romper
o corpo de prova, por meio da diferença entre a altura inicial e a altura final
atingida pelo pêndulo.
A energia absorvida pelo corpo de prova pode ser expressa em Kgf/m
(quilograma-força por metro) ou Lb/ft (libra por pé ) ou J (Joule).
As máquinas em uso constante devem ser calibradas em períodos de 12
meses ou a qualquer período quando houver dúvidas quanto aos resultados
obtidos nos ensaios realizados.
A avaliação dos resultados do ensaio deve estar de acordo com a norma
de especificação do ensaio na qual são definidos os valores mínimos aceitáveis
para considerar os ensaios como aprovados. De um modo geral, a avaliação
do ensaio é feita através do valor de energia absorvida nos corpos de prova
ensaiados, que é lida no mostrador da máquina; do percentual de
cisalhamento, que é função da área da porção da fratura que tem aspecto
brilhante; e da expansão lateral, que é o acréscimo da face oposta ao entalhe,
na direção do próprio entalhe, após a ruptura do corpo de prova.
4.5. Ensaio de Dobramento
Embora forneça apenas resultados qualitativos, o ensaio de dobramento
é um meio bastante simples e eficaz para detectar problemas metalúrgicos e
de compacidade que podem afetar o comportamento dos materiais em serviço.
Devido a sua relativa simplicidade, o ensaio de dobramento é
largamente utilizado nas indústrias e laboratórios com o objetivo de verificar a
capacidade de deformação dos materiais, na detecção de defeitos de
compacidade e metalúrgicos e para obter valores comparativos de ductilidade
dos materiais. Podemos citar alguns exemplos como:
a) Barras de aço de construção civil : além de apresentar resistência
mecânica, eles devem suportar dobramentos severos durante suas utilizações .
Neste ensaio utiliza-se dobramento em ângulos de 180° .

b) Materiais soldáveis: servem para qualificar processo de soldagem
para uma determinada aplicação.
Os parâmetros do ensaio, tais como dimensões do corpo de prova,
distância dos apoios, diâmetro do cutelo, ângulo de dobramento e os critérios
de aceitação são definidos por normas ou códigos de fabricação.
Realização do Ensaio de Dobramento
O ensaio de dobramento é feito em dobrar o corpo de prova de um eixo
retilíneo e secção circular, retangular ou quadrada assentado em dois apoios
afastados por uma distancia especificada por meio de um cutelo. Aplica-se um
esforço perpendicular ao eixo do corpo de prova até que atinja um ângulo
desejado.
Figura 26 – Equipamento de Ensaio de Dobramento
No ensaio de dobramento, um lado do corpo de prova é tracionado
enquanto o lado oposto é comprimido. O corpo de prova pode ser retirado dos
produtos acabados ou pode ser o próprio produto, como por exemplo,
parafusos, pinos, barras que apresentem dimensões adequadas para serem
colocados na máquina de dobramento.

Para analisar o resultado do ensaio, examina-se a olho nu a zona
tracionada do corpo de prova; para ser aprovado, o corpo de prova não deve
conter trincas ou descontinuidades acima de um determinado valor
especificado. O resultado do ensaio é considerado reprovado se o corpo de
prova apresentar estes defeitos ou se romper antes de atingir o ângulo a
especificado.
Métodos de dobramento
O ensaio de dobramento pode ser feito segundo três métodos:
dobramento livre, dobramento semi-guiado e dobramento guiado.
O dobramento livre é realizado de forma que a força aplicada atua nas
extremidades do corpo de prova e não no ponto onde ocorre o dobramento
máximo.
Figura 27 – Ensaio de Dobramento Livre
O dobramento semi-guiado é realizado de tal modo que uma das
extremidades do corpo de prova fica presa e a outra sofre a aplicação de força;
a força também pode ser aplicada em outro local do corpo de prova.

Figura 28 – Dobramento Semiguiado
O dobramento guiado é feito por meio de rolos de apoio e punção. Para
evitar que o corpo de prova sofra esforços indevidos de tracionamento, o que
implicaria maior severidade do ensaio, deve-se diminuir ao máximo o atrito
entre o corpo de prova e os rolos de apoio, utilizando boa lubrificação.
A velocidade do ensaio não constitui um fator de relevância, desde que o
ensaio não seja realizado com uma velocidade extremamente alta que possa
enquadrá-lo em ensaios dinâmicos.

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