Os metais utilizados na engenharia devem ser testados quanto às suas propriedades mecânicas de resistência, ductilidade, dureza, tenacidade e resistência ao impacto. Vários tipos de equipamentos de teste são usados para avaliar as propriedades mecânicas dos metais para confirmar sua adequação para a fabricação do componente.

Os metais utilizados na fabricação de componentes de engenharia mecânica são numerosos. Eles são selecionados por suas qualidades específicas exigidas para componentes sob tensão, cargas variáveis, altas temperaturas e pressão. Estes metais devem ser testados e passar por padrões rígidos estabelecidos pelas autoridades para garantir que eles executem sua finalidade com segurança e eficiência.

Analise das propriedades mecânicas dos metais.

Propriedades mecânicas dos metais

Força – Determinada através do teste de tração

Esta é a carga que um metal pode suportar sem quebrar, determinando que quanto maior for a carga transportada maior a resistência à tração do metal.

Ductilidade – Determinada através do teste de tração

Esta é uma propriedade que o metal contém permitindo que ele seja moldado facilmente ou esticado para uma forma desejada sem fratura, mantendo a forma.

Dureza – Determinada através do teste de dureza de Brinell

Esta é a medida da resistência dos metais à corrosão, desgaste ou erosão.

Resistência ao impacto – Determinada através do teste de impacto

Esta é a medida da resistência ao impacto dos metais após a usinagem, tratamento térmico ou procedimentos de fundição.

Elasticidade – Determinada através do teste de tração

Um metal tem qualidades elásticas se retornar à sua condição original após ter sido submetido a uma carga sob seu limite de elasticidade.

Tenacidade – Determinada através do Teste de Impacto

Semelhante à resistência dos metais, mas para suportar cargas variadas. Alguns metais podem ser duros, mas frágeis; uma combinação mais adequada é ter tenacidade, juntamente com força e flexibilidade.

Vamos agora examinar o equipamento utilizado para testar essas propriedades metálicas.

Máquina de teste de tração – testando as propriedades de força, ductilidade e elasticidade dos metais

A máquina de teste de tração determina a resistência à tração, elasticidade e ductilidade do metal.

A amostra na forma de uma barra redonda é girada em um torno, deixando uma seção de diâmetro preciso e predeterminada entre duas seções maiores não usinadas, com a forma acabada semelhante à de um haltere.

A máquina de teste de tração segura à amostra verticalmente entre dois mandris circulares verticais. Uma vez que a amostra é presa de forma segura por ambos os mandris, uma pressão é aplicada para esticar a amostra.

Uma exibição gráfica que também produz uma impressão de todo o processo é visível para o operador.

À medida que a carga aumenta, a amostra começa a alongar diretamente a proporção da carga aplicada ainda no estágio elástico.

A partir daí a amostra continuará a alongar sem que seja aplicada qualquer carga adicional. O ponto de início é conhecido como o ponto de rendimento e, se a carga for removida da amostra, retornará ao seu comprimento original.

A curva entre o início e a metade da distância que a barra foi esticada, representa o estágio de plasticidade e, se a carga for removida no ponto médio, a amostra manterá o alongamento.

Do ponto médio, a carga é aumentada novamente até chegar ao ponto final, onde a amostra irá quebrar. A carga máxima neste ponto é dividida pela área de seção transversal original da amostra usinada. Este cálculo fornece uma figura para a resistência à tração final (UTS) do metal em Newtons / milímetro quadrado (N / mm2)

Dividir a carga no ponto inicial pelo CSA original da amostra dará uma figura muito importante – o limite de rendimento do metal. Esta figura é utilizada em muitos cálculos de design.

Máquina de teste de impacto – Testando as propriedades de resistência e resistência ao impacto de metais

A máquina mais comum utilizada para realizar um teste de impacto é uma máquina de pêndulo Charpy usando uma amostra conhecida como Single Edge Notch Bend (SENB). Isso consiste em barra usinada quadrada de 10 mm, com 55 mm de comprimento, em que é feito um entalhe em V no centro de um lado. É essencial que o entalhe seja maquinado com precisão no local correto.

A máquina consiste em um pêndulo de peso conhecido que é retido a uma altura reconhecida. O pêndulo balança através de uma mesa de aço horizontal que incorpora um par de suportes verticais projetados para manter a amostra. A amostra está posicionada dentro dos suportes com o entalhe em V afastado do pêndulo.

O pêndulo é lançado golpeando e fraturando a amostra, continuando o seu balanço após o impacto. À distância a que o pêndulo sobe após o impacto é medida e gravada automaticamente.

A força de impacto é então calculada a partir do peso do pêndulo, a altura do pêndulo na liberação e a altura que o pêndulo atinge após o impacto com a amostra. Isso representa a quantidade de energia absorvida pelo metal e, portanto, é medida em Joules.

Máquina de teste de dureza Brinell – Testando a dureza propriedades de metais

A dureza pode ser determinada usando uma máquina de teste de dureza, existem vários tipos, com alguns usando uma bola de aço endurecido e outros usando um diamante. Eles trabalham com o princípio de produzir uma endentação sob uma carga conhecida em uma amostra de metal e medindo a área da endentação.

Falaremos sobre o funcionamento de uma máquina de teste de dureza Brinell, que usa uma bola de aço carbono endurecido para fazer uma endentação em uma amostra de teste.

Para testar a dureza, a amostra é apertada em um torno sob um carneiro acionado hidraulicamente. O carneiro hidráulico incorpora uma bola de aço endurecido de 10 mm de diâmetro. Este é reduzido para a superfície usinada horizontal da amostra e uma carga hidráulica de até 3000 kg é aplicada ao carneiro entre 10 e 30 segundos. A carga e o tempo dependem do material testado.

A bola deixa uma endentação na superfície da amostra, cujo diâmetro é medido usando uma unidade de escala ampliada, que faz parte do equipamento. A partir desta dimensão, a área da superfície curva do recuo pode ser encontrada consultando as tabelas relativas. Este resultado dará à amostra de metal um número de dureza Brinell (BHN). As unidades nem sempre são indicadas, mas estão em kg / mm2.