Ensaio de Materiais com a Máquina Universal de Ensaio

 A Máquina Universal de Ensaio é utilizada para executar uma variedade de ensaios padronizados em materiais, componentes, estruturas, e produtos diversos. Esses ensaios são executados para determinar as propriedades e características dos materiais. Os materiais podem ser caracterizados por suas propriedades físicas e químicas. Entre as propriedades físicas, destacam-se as propriedades mecânicas, ou seja, a forma como os materiais reagem às forças nele aplicadas, ou a resistência do material. A determinação da resistência dos materiais é fundamental para dimensionar as peças e componentes de um produto, evitando desperdícios e prejuízos, e para definir o grau de segurança e qualidade dos materiais empregados, evitando acidentes e fatalidades.

maquina universal de ensaio portifolio biopdiFigura 1 - Tipos de Máquina Universal de Ensaios - Eletromecânica

Para definir a resistência de um material é preciso conhecer o limite desse material. Isso é feito, basicamente, submetendo um objeto já fabricado ou um material que vai ser processado industrialmente aos esforços que ele deverá sofrer quando utilizado nas condições reais, esperadas ou padrão de uso e observando-se os limites suportados, ou seja, em que ponto o objeto ou material apresenta uma falha.

A falha de um material pode ser classificada como micro ou macroscópica. A falha material microscópica é definida em termos de iniciação e propagação de trincas e, como o nome indica, nem sempre é percebida a olho nu. A falha material macroscópica é definida em termos da capacidade de suportar cargas ou armazenar energia, traduzida pela alteração visível de sua estrutura.

Os ensaios podem ser realizados no próprio produto final, em protótipos (versão preliminar de um produto, produzida em pequena quantidade) ou em corpos de prova (amostra do material que se deseja testar), alguns exemplos são apresentados na Figura 2.

exemplos corpo prova maquina universal ensaioFigura 2 - Exemplos de materiais e produtos para a realização de ensaios mecânicos

Cada peça, material ou até mesmo produto deve ser ensaiado de acordo com métodos pré-estabelecidos, geralmente publicados em normas técnicas (NBR ABNT, ISO, DIN, ASTM entre outras) reconhecidas para garantir que a preparação das amostras, sua manipulação, forma de medida e análises, cálculos e condições de uso sejam empregados universalmente. As normas técnicas também definem e especificam os corpos de prova para cada material e característica a ser ensaiado.

As máquinas de ensaios universais são empregadas para realizar ensaios em uma grande variedade de materiais (desde metais ou concreto até borracha e tecidos) e podem ser usadas com o produto final, protótipos ou corpos de prova. Normalmente os fabricantes das máquinas de ensaios universais também fornecem corpos de prova específicos, para facilitar a condução e a padronização dos ensaios. É por isso que na atualidade as máquinas de ensaios universais são encontradas em qualquer área como metal-mecânica, construção cível, medicina, automobilística, vestuário, setor moveleiro, entre outros.

CARACTERÍSTICAS

A maioria das máquinas de ensaios universais é modular. Seus componentes mais comuns são:

• Estrutura mecânica – consiste de uma ou duas colunas que sustentam a máquina.

• Travessa superior – Consiste em uma travessa em aço que se localiza na parte superior da estrutura da máquina.

• Travessa inferior – Consiste em uma travessa em aço que se localiza na parte inferior da estrutura da máquina.

• Travessa móvel – Consiste de uma travessa móvel que se move para cima ou para baixo a uma velocidade constante para aplicação da força.

• Células de carga – um transdutor de força ou qualquer outro meio para medir a carga. Geralmente exige calibração periódica.

• Garras e atuadores – são utilizados para fixar os espécimes (corpos de prova) ou produtos para o ensaio.

• Extensômetro - Dispositivo para medição da extensão ou deformação.

• Software - Dispositivo para saída dos resultados – a forma como os resultados são disponibilizados. A maioria das máquinas modernas também oferece processamento e cálculos adicionais por software.

• Condicionamento – controle de certas condições de ensaio (temperatura, umidade, pressão etc). Geralmente é externo à máquina, como uma sala de condições controladas ou uma câmara dentro da qual a máquina (ou o espécime de ensaio) é colocada.

caracteristicas maquina universal ensaioFigura 3 – Características da Máquina Universal de Ensaio

MODELOS


Os modelos de Máquina Universal de Ensaio podem ser classificados quanto a sua estrutura (coluna única ou coluna dupla), quanto a acomodação (Portátil, Bancada ou Autoportante), quando ao mecanismo de geração de carga (Eletromecânica ou Hidráulica) e quanto a capacidade ( 50 a 100.000 kgf).

A) Estrutura

modelos maquina universal ensaioFigura 3 – Máquina Universal de Ensaios - Coluna única e Coluna dupla

B) Acomodação

acomodacao maquina universal ensaioFigura 4 – Máquina Universal de Ensaio, Portátil, de Bancada e Autoportante

TIPOS DE ENSAIOS

Basicamente, os ensaios das propriedades mecânicas dos materiais são classificados como destrutivos ou não destrutivos, estáticos e dinâmicos. Ensaios destrutivos são aqueles que deixam algum sinal na peça ou corpo de prova submetido ao ensaio, mesmo que estes não fiquem inutilizados. Ensaios não destrutivos (END ou NDT em inglês - nondestructive testing) são aqueles praticados de forma a não alterar permanentemente suas propriedades físicas, químicas, mecânicas ou dimensionais. Os ensaios não destrutivos implicam um dano imperceptível ou nulo.

As Máquinas de ensaios universais são empregadas na execução de uma grande variedade de ensaios destrutivos, tais como:

Ensaio de tração

O ensaio de tração consiste na aplicação de uma força de tração axial num corpo de prova padronizado, promovendo a deformação do material na direção do esforço, que tende a alongá-lo até fraturar. Devido à facilidade de execução e reprodutibilidade dos resultados, este ensaio é amplamente utilizado. Saiba mais..

Ensaio de compressão

O ensaio de compressão consiste na aplicação uniaxial de carga compressiva em um corpo de prova. Os resultados obtidos nesse ensaio consistem na relação entre a deformação linear, obtida pela medida da distância entre as placas que comprimem o corpo de prova, em função da carga de compressão aplicada em cada instante. saiba mais..

Ensaio de flexão

O ensaio de flexão consiste na aplicação de uma carga crescente em determinados pontos de uma barra bi apoiada, em geral, os ensaios ocorrem em três ou quatro pontos. Simultaneamente, durante o ensaio são monitoradas a carga aplicada e a deflexão da barra, o ensaio de flexão é caracterizado por trabalhar apenas no regime elástico de deformação. Saiba mais..

Ensaio de cisalhamento

O ensaio de cisalhamento consiste na aplicação de uma força perpendicular ao eixo longitudinal do corpo, esta força aplicada no plano da seção transversal é chamada de cortante. Reagindo a esta força, o material desenvolve em sua seção transversal uma resistência ao cisalhamento, é exatamente essa resistência, que pode ser determinada através do presente ensaio. Saiba mas..

Ensaio de dobramento

O ensaio de dobramento consiste em dobrar um corpo de prova, isto é, a deformação é predominantemente plástica e o material é dúctil, utiliza-se uma barra de seção transversal constante, que pode ser circular, retangular ou tubular, assentado em dois apoios afastados a uma distância especificada em função das dimensões do corpo de prova. Saiba mais..

Ensaio de embutimento

O ensaio de embutimento avalia a estampabilidade de materiais, relacionando propriedades mecânicas e estruturais da peça com as máximas deformações possíveis de ser realizadas sem que ocorra ruptura, esse ensaio segue as normas ASTM E643-84, NBR5902 e ISO 20482. Saiba mais..

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