rockwell

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PONTIFICIA UNIVERSIDADE CATOLICA DE MINAS GERAIS IPUC Instituto Politécnico Engenharia De Produção Francieli Martins Roberta Lais ENSAIOS MECANICOS ENSAIO DE DUREZA PELO METODO ROCKWELL Belo Horizonte 2013

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Page 1: Rockwell

PONTIFICIA UNIVERSIDADE CATOLICA DE MINAS GERAIS

IPUC – Instituto Politécnico

Engenharia De Produção

Francieli Martins

Roberta Lais

ENSAIOS MECANICOS – ENSAIO DE DUREZA PELO METODO ROCKWELL

Belo Horizonte

2013

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RESUMO

Nesta prática avaliamos a dureza Rockwell. Foram ensaiados os materiais Aço

comum, Aço VC 131, Latão, Cobre, Alumínio e Ferro fundido. Usando o padrão NBR

NM 146-1 - Materiais Metálicos - Dureza Rockwell Parte 1: Medição da dureza

Rockwell (escalas A, B, C, D, E, F, G, H e K) e Rockwell superficial (escala 15N,

30N, 45N, 15T, 30T e 45T) - Dez/1998. O resultado que obtivemos foi que o Aço VC

131 é o material mais duro entre os ensaiados.

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SUMÁRIO

1 – OBJETIVO ......................................................................................................... 4

2 – INTRODUÇÃO ................................................................................................... 5

3 – DESENVOLVIMENTO ....................................................................................... 8

3.1 – Materiais.......................................................................................................... 8

3.2 – Equipamento ................................................................................................... 8

3.3 – Procedimento .................................................................................................. 8

4 – RESULTADOS ................................................................................................... 9

5 – ANALISE DOS RESULTADOS ........................................................................ 10

6 – CONCLUSÃO .................................................................................................. 11

BIBLIOGRAFIA ...................................................................................................... 12

EXERCICIOS PROPOSTO .................................................................................... 13

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1 – OBJETIVO

O presente experimento foi realizado com o objetivo de avaliar a dureza de aços pelo

método Rockwell, executar verificações empregando padrões de dureza.

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2 – INTRODUÇÃO

Este método de ensaio de dureza foi desenvolvido em 1922 por Rockwell, e por

apresentar certas vantagens, tem grande emprego a nível internacional.

Tecnicamente, o ensaio elimina o tempo necessário para a medida de qualquer

dimensão da impressão, uma vez que a dureza é lida diretamente numa escala,

previamente preparada em função da profundidade de penetração. O ensaio é por

isto mais rápido e isento de erros pessoais. A rapidez do ensaio torna-o propício

tanto para uso em linhas de produção quanto para uso em laboratório.

Existem dois tipos de dureza Rockwell que diferem entre si pela pré-carga

empregada. A dureza Rockwell normal, que emprega uma pré-carga de 10 Kg, e a

dureza Rockwell superficial, que utiliza uma pré-carga de 3 Kg. Estes tipos de

dureza têm aplicações específicas, sendo o primeiro mais aplicado ao controle e

verificação de tratamentos térmicos, e o segundo mais apropriado ao controle de

tratamentos térmicos superficiais.

O ensaio é baseado na profundidade de penetração de uma ponta sobre um

material, quando esta é submetida a uma carga nominal, proveniente da soma de

uma pré-carga e uma carga maior (após recuperação elástica devido à retirada da

carga maior). Os penetradores utilizados são do tipo esférico (esfera de aço

temperado) ou cônico (cone Brale, com uma conicidade de 120o). A pré-carga (carga

menor) é utilizada para fixar a amostra e serve como referencia inicial para o ensaio.

A seguir uma carga maior é então adicionada completando a carga nominal do

ensaio. A leitura do número de dureza é lida diretamente no relógio após a retirada

da carga maior. A dureza Rockwell emprega várias escalas independentes entre si.

Um número alto de dureza corresponde a uma pequena profundidade de

penetração. Os manuais de operação das máquinas de ensaio indicam como efetuar

a medida em cada escala. A tabela I apresenta as condições que determinam as

escalas do método normal. O método superficial é mais comumente empregado

para em corpos de prova de pequena espessura, como lâminas, e materiais que

sofreram algum tratamento superficial, como cementação, nitretação e etc. A tabela

II mostra as escalas deste método.

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Tabela I-. Escalas de dureza Rockwell normal.

Escala Penetrado

r

Carga

(Kgf)

Posição da

escala no relógio Aplicações

B Esfera

1/16” 100 Interna

Ligas de cobre, aços moles,

ligas de alumínio, etc.

C Cone Brale 150 Externa Aço duro, perlítico, etc.

A Cone Brale 60 Externa

Aços finos e aços

endurecidos

superficialmente.

D Cone Brale 100 Externa Aços com características

entre os dois citados acima.

E Esfera 1/8” 100 Interna Ligas de Al e Mg, metais

para mancais.

F Esfera

1/16” 60 Interna

Ligas de cobre recozidas e

chapas finas de metais

moles.

G Esfera

1/16” 150 Interna Liga Cu-Ni-Zn

H Esfera 1/8” 60 Interna Alumínio, zinco, chumbo.

K Esfera 1/8” 150 Interna

Metais para mancais e

outros

metais muito moles ou finos.

L Esfera 1/4” 60 Interna

M Esfera 1/4” 100 Interna

P Esfera 1/4” 150 Interna

R Esfera 1/2” 60 Interna

S Esfera 1/2” 100 Interna

V Esfera 1/2” 150 Interna

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Tabela I - Escalas superficiais do método Rockwell.

Carga

(Kgf) Penetrador Escala Aplicação

15 15 N

30 Cone Brale 30 N Metais similares aos usados pelas escala A,

C e D

45 45 N

15 15 T

30 Esfera

1/16” 30 T

Metais similares aos usados pelas escalas

B, F e G

45 45 T

Para determinar a profundidade em mm do penetrador, empregam-se as seguintes

fórmulas:

a) Para penetrador de diamante

HR comum h HR

HR superfi h HR

0 002 100

0 001 100

, ( )

, ( )cial

b) Para penetrador esférico

HR comum h HR

HR superfi h HR

0 002 130

0 001 100

, ( )

, ( )cial

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8

3 – DESENVOLVIMENTO

3.1 – Materiais

Aços de natureza desconhecida

3.2 – Equipamento

Durômentro Rockwell da marca OTTO Wolpert D-6700

3.3 – Procedimento

O ensaio de dureza Rockwell consiste em imprimir num corpo de prova um

penetrador padronizado do tipo esférico (aço temperado) ou cônico (cone Brale). No

laboratório posicionamos o corpo de prova na base da máquina e giramos a rosca

até o penetrador atingir o corpo de prova aplicando uma pré-carga de 10 kgf. que

serve como referencia inicial. A seguir a carga maior foi adicionada de acordo com

cada material completando a carga nominal do ensaio. Feito isso a maquina e

acionada de realiza-se a leitura da dureza.

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4 – RESULTADOS

Tabela III – Dados obtidos no ensaio de dureza Rockwell

Material Carga (kgf.) Dureza Media

Aço comum

HRB

10

100

93

94,2

95

93

95

95

Aço VC 131

HRC

10

150

52

52,2

51

52

55

51

Latão

HRB

10

100

62

61,2

58

61

63

62

Cobre

HRB

10

100

9

11,0

13

14

11

8

Alumínio

HRB

10

100

51

50,6

51

50

50

51

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5 – ANALISE DOS RESULTADOS

Ao analisarmos o experimento podemos verificar que o método Rockwell ao

contrario dos outros métodos consegue nos fornecer uma maior precisão dos dados

em um mínimo de tempo. Pelo fato do próprio equipamento nos fornecer o valor da

dureza em cada ensaio a chance de cometer erro por ter diversas pessoas

realizando e experimento e bem menor.

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6 – CONCLUSÃO

Concluímos portando que o ensaio de dureza Rockwell e mais pratico, pois se

obtém os resultados diretamente do aparelho, apresenta certa rapidez e facilidade

de execução, permite avaliar a dureza de metais diversos desde os mais moles ate

os mais duros.

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BIBLIOGRAFIA

1 - Norma Brasileira - ABNT NBR 6671 - Jul/1981 - Materiais Metálicos -

Determinação da Dureza Rockwell

2 - Ensaios Mecânicos de Materiais Metálicos - Fundamentos Teóricos e Práticos

Sérgio Augusto de Souza - Ed. Edgard Blucher Ltda - SP - 1982;

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EXERCICIOS PROPOSTO

1. Cite algumas vantagens da utilização do método Rockwell em relação

aos métodos anteriores.

Avanço em relação ao ensaio Brinell, por possibilitar avaliar dureza de

vários metais (antes não podiam ser ensaiados quanto à dureza).

Tecnicamente, o ensaio elimina o tempo necessário para a medida de

qualquer dimensão da impressão, uma vez que a dureza é lida

diretamente numa escala, previamente preparada em função da

profundidade de penetração. O ensaio é por isto mais rápido e isento

de erros pessoais.

A rapidez do ensaio torna-o propício tanto para o uso em linhas de

produção quanto para uso em laboratório.

2. Como deve ser o procedimento para a escolha da escala adequada no

método Rockwell?

No método Rockwell a escala deve ser definida primeiramente analisando se será

empregado o método superficial ou o método normal após essa definição deve ser

avaliado qual e o tipo de material que será que realizado o ensaio.