Centro Universitrio UNAEngenharia MecnicaProf. Alysson MartinsLaboratrio de Materiais de Construo Mecnica3 Aula Prtica Ensaio de Dureza pelo Mtodo RockwellIntroduoEm 1922, Rockwell desenvolveu um mtodo de ensaio de dureza que utilizava um sistema de pr-carga. Este mtodo apresenta algumas vantagens em relao ao ensaio Brinell, pois permite avaliar a dureza de metais diversos, desde os mais moles at os mais duros. O ensaio Rockwell, que leva o nome do seu criador, hoje o processo mais utilizado no mundo inteiro, devido rapidez e facilidade de execuo, iseno de erros humanos, facilidade em detectar pequenas diferenas de durezas e pequeno tamanho da impresso.Neste mtodo, a carga do ensaio aplicada em etapas, ou seja, primeiro se aplica uma pr- carga, para garantir um contato firme entre o penetrador e o material ensaiado, e depois aplica-se a carga do ensaio propriamente dita. A leitura do grau de dureza feita diretamente num mostrador acoplado mquina de ensaio, de acordo com uma escala predeterminada, adequada faixa de dureza do material. A Figura 1 mostra a sequncia de etapas do mtodo.Os penetradores utilizados na mquina de ensaio de dureza Rockwell so do tipo esfrico (esfera de ao temperado) ou cnico (cone de diamante com 120 de conicidade). Quando se utiliza o penetrador cnico de diamante, deve-se fazer a leitura do resultado na escala externa do mostrador, de cor preta. Ao se usar o penetrador esfrico, faz-se a leitura do resultado na escala vermelha (ver Figura 2). Nos equipamentos com mostrador digital, uma vez fixada a escala a ser usada, o valor dado diretamente na escala determinada.O valor indicado na escala do mostrador o valor da dureza Rockwell. Este valor corresponde profundidade alcanada pelo penetrador, subtradas a recuperao elstica do material, aps a retirada da carga maior, e a profundidade decorrente da aplicao da pr-carga. Em outras palavras: a profundidade da impresso produzida pela carga maior a base de medida do ensaio Rockwell.Existem dois tipos de dureza Rockwell que diferem entre si pela pr-carga empregada. Adureza Rockwell normal emprega uma pr-carga de 10 Kg e a carga maior pode ser de 60, 100 ou150 kgf, e a dureza Rockwell superficial, utilizam uma pr-carga de 3 Kg e a carga maior pode ser de 15, 30 ou 45 kgf. Estes tipos de dureza tm aplicaes especficas, sendo o primeiro mais aplicado ao controle e verificao de tratamentos trmicos, e o segundo mais apropriado ao controle

de tratamentos trmicos superficiais. As Tabelas 1 e 2 apresentam respectivamente as condies quedeterminam as escalas do mtodo normal e o mtodo superficial.

Figura 1 Seqncia de operaes do mtodo de ensaio de dureza Rockwell (esquemtico).

Figura 2 Mostrador acoplado a mquina de ensaio de dureza Rockwell.Estas escalas no tm relao entre si. Por isso, no faz sentido comparar a dureza de materiais submetidos a ensaio de dureza Rockwell utilizando escalas diferentes. Ou seja, um material ensaiado numa escala s pode ser comparado a outro material ensaiado na mesma escala.

Tabela 1 Escalas de dureza Rockwell normal.EscalaPenetradorCarga(Kgf)Posio da escalano relgioAplicaes

BEsfera 1/16100InternaLigas de cobre, aos moles, ligas dealumnio, etc.

CCone Brale150ExternaAo duro, perltico, etc.

ACone Brale60ExternaAos finos e aos endurecidossuperficialmente.

DCone Brale100ExternaAos com caractersticas entre osdois citados acima.

EEsfera 1/8100InternaLigas de Al e Mg, metais paramancais.

FEsfera 1/1660InternaLigas de cobre recozidas e chapasfinas de metais moles.

GEsfera 1/16150InternaLiga Cu-Ni-Zn

HEsfera 1/860InternaAlumnio, zinco, chumbo.

KEsfera 1/8150InternaMetais para mancais e outros metais muito moles ou finos.

LEsfera 1/4"60Interna

MEsfera 1/4"100Interna

PEsfera 1/4"150Interna

REsfera 1/2"60Interna

SEsfera 1/2"100Interna

VEsfera 1/2"150Interna

Tabela 2 Escalas superficiais do mtodo Rockwell.Carga (Kgf)PenetradorEscalaAplicao

15Cone Brale15NMetais similares aos usados pelas escalaA, C e D

3030N

4545N

15Esfera 1/1615TMetais similares aos usados pelas escalaB, F e G

3030T

4545T

A profundidade que o penetrador vai atingir durante o ensaio importante para definir a espessura mnima do corpo de prova. De modo geral, a espessura mnima do corpo de prova deve ser 17 vezes a profundidade atingida pelo penetrador. Entretanto, no h meios de medir a profundidade exata atingida pelo penetrador no ensaio de dureza Rockwell. possvel obter a medida aproximada desta

profundidade (P), a partir do valor de dureza indicado na escala da mquina de ensaio, utilizando as frmulas a seguir:Penetrador de diamante:HR normal: P = 0,002 x (100 - HR)HR superficial: P = 0,001 x (100 - HR) Penetrador esfrico:HR normal: P = 0,002 x (130 - HR)HR superficial: P = 0,001 x (100 - HR)Parte ExperimentalObjetivosAvaliar a dureza de diversos materiais metlicos pelo mtodo Rockwell.Equipamento Utilizado

Durmetro: Condies de ensaio

Material: Ao VC 131Penetrador: Cone Brale diamante

Carga: 150 kgf

Escala no relgio: Externa (Preta)

HR: Normal

Pr carga: 10kgf

ProcedimentoConforme procedimentos descritos na Norma ABNT - NBR 6671.ResultadosTabela 3 Dados obtidos no ensaio de dureza Rockwell.MaterialCarga(Kgf)DurezaMdia DurezaMargem de ErroMdia

Margem de Erro

Ao VC

13115018,520,288,78%4,62%

228,48%

201,38%

201,38%

20,93,06%

HR normal: P = 0,002 x (100 - HR)

P=0,002x(100-20,28)P=0,159

Discusso O mtodo Rockwell um dos mais simples e mais utilizados mtodos para medio de dureza. Alm disso varias escalas diferentes podem ser utilizadas atravs de possveis combinaes diferentes de penetradores e cargas o que amplia seu uso em varias ligas metlicas. A escala designada pelo smbolo HR seguido pela identificao apropriada da escala. Os penetradores incluem esferas fabricadas em ao de elevada dureza, com dimetros de 1/16, 1/8, 1/4 e 1/2 polegada, assim como cones de diamante, como o Cone Brale - diamante que foi utilizado para nossa medio, os mesmos so utilizados para materiais de elevada dureza. Neste sistema, a dureza obtida atravs da diferena entre a profundidade de penetrao resultante da aplicao de uma pequena carga, seguida por outra de maior intensidade.

Concluso

Ao analisarmos o experimento observamos que os valores de dureza no ensaio Rockwell os valores de edio so bem prximos aos encontrados na literatura e que tambm a taxa de variao entre as medies bem pequena dando assim uma boa preciso mesmo com a margem de erro.Bibliografia1) Norma Brasileira - ABNT NBR 6671 - Jul/1981 - Materiais Metlicos - Determinao da DurezaRockwell.2) Ensaios Mecnicos de Materiais Metlicos - Fundamentos Tericos e Prticos Srgio Augusto deSouza - Ed. Edgard Blucher Ltda - SP 1982.3) http://www.astm.org/DATABASE.CART/HISTORICAL/E18-02.htm Data de acesso: 20/05/15