O conhecimento das propriedades mecânicas de um material é de grande importância para determinar sua viabilidade em um projeto de engenharia. Dentre os diversos ensaios mecânicos responsáveis pela caracterização mecânica dos materiais, o ensaio de dureza é um dos mais importantes e aplicados.
Dureza é uma propriedade mecânica cujo conceito está relacionado à resistência que um material apresenta ao risco ou à deformação permanente quando pressionado por outro material ou por marcadores padronizados.
O significado de dureza varia conforme o contexto, por exemplo, durante um projeto, a dureza é base de medida servindo para a determinação da resistência mecânica, na usinagem para determinação da resistência ao corte, na mecânica para determinação da resistência à penetração, na mineralogia para determinação da resistência ao risco e na metalurgia para determinação da resistência à deformação plástica localizada e resistência ao desgaste.
Neste texto serão apresentados os principais tipos de ensaios de dureza, denominados Rockwell, Brinell, Vickers, Shore e IRHD, e suas características, visando a identificação das diferenças entre os tipos de ensaio para a determinação correta do ensaio a ser aplicado em cada situação.
Ensaio Rockwell
A dureza Rockwell é um método de medição direta da dureza e um dos mais utilizados para determinação dessa propriedade. O valor de dureza (HR) é determinado pela diferença entre a profundidade de penetração resultante da aplicação de uma pequena carga (pré-carga), seguida por outra de maior intensidade.
Uma vez que os resultados são lidos diretamente na máquina de ensaio, elimina-se a probabilidade de erros humanos e não requer habilidades especiais do operador, conferindo agilidade e rapidez ao método.
Ensaio Brinell
A dureza Brinell é empregada principalmente em materiais metálicos. O teste típico consiste na utilização de um penetrador de formato esférico com 10 mm de diâmetro (dependendo do material podem ser utilizados diâmetros iguais a 1, 2,5 e 5 mm) confeccionadas em aço temperado ou carbeto de tungstênio.
A carga aplicada durante o ensaio de dureza Brinell varia entre 1 a 3000 kgf e é mantida por um período entre 10 e 30 segundos. A carga aplicada é função do grau de carga (que varia de acordo com o material que será submetido ao ensaio) e do diâmetro do penetrador.
Ensaio Vickers
A dureza Vickers utiliza um único tipo de penetrador que consiste em uma pirâmide regular de diamante com base quadrada e ângulo entre as faces opostas igual a 136 °. O valor da dureza Vickers (HV), assim como no método Brinell é determinado pela razão entre a carga aplicada (kgf) e a área superficial da impressão (mm²).
Desse modo, também é necessária a habilidade do operador para determinação do tamanho das diagonais impressas no metal analisado, que é feita com o auxílio de lentes objetivas.
Ensaio Shore
O método Shore é indicado na avaliação da dureza superficial de polímeros. O método consiste em medir a profundidade da impressão deixada no material com a aplicação da carga localizada através de um penetrador.
O resultado do ensaio é apresentado diretamente no indicador do durômetro e é dependente de outros fatores além da dureza, como das propriedades viscoelásticas e da duração do ensaio, uma vez que os materiais submetidos ao método Shore possuem grande capacidade de absorver energia e se adaptar à deformação.
Ensaio IRHD
O ensaio de dureza IRHD (International Rubber Hardness Degree) é uma alternativa ao ensaio de dureza Shore em borrachas. Ele foi desenvolvido para produzir medidas com maior repetibilidade em amostras de diferentes formas e tamanhos quando comparado a dureza Shore.
O método consiste em medir a diferença de profundidade que um indentador esférico produz na amostra quando são aplicadas duas forças distintas, uma inicial menor e uma segunda força de maior intensidade. A escala IRHD foi desenvolvida de modo que o valor 0 represente um material com módulo de Young 0 e um valor de 100 represente um material com módulo de Young infinito.
O CCDM conta com infraestrutura completa para a realização desses ensaios de dureza e avalia as seguintes normas: ASTM E10, ASTM E18, ASTM E92, ISO 868, ASTM D2240, ASTM D1415, ASTM D785, NBR 7456.
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Após a remoção da força medem-se as diagonais da impressão e o número de dureza Vickers é calculado dividindo o valor da carga de ensaio P pela área de impressão S. Os valores da dureza HV podem ser obtidos por meio de tabelas que acompanham as máquinas de dureza e mostram o valor em função das diagonais d medidas na máquina e das cargas aplicadas disponíveis. Cargas: A carga para o ensaio Vickers deve ser aplicada progressivamente sem choque nem vibrações por meio de um pistão movido por alavanca e mantida por um período de 10 a 15 segundos.
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