Em 1900, J. A. Brinell
divulgou este ensaio, que passou a ser largamente aceito e padronizado, devido
à relação existente entre os valores obtidos no ensaio e os resultados de
resistência à tração. O ensaio de dureza Brinell consiste em comprimir lentamente
uma esfera de aço temperado, de diâmetro D, sobre uma superfície plana, polida
e limpa de um metal, por meio de uma carga F, durante um tempo t, produzindo
uma calota esférica de diâmetro d. A dureza Brinell é representada pelas letras
HB. Esta representação vem do inglês Hardness Brinell, que quer dizer dureza
Brinell. A dureza Brinell (HB) é a relação entre a carga aplicada (F) e a área
da calota esférica impressa no material ensaiado (Ac).
A
área da calota esférica é dada pela fórmula: π Dp, onde p é a profundidade
da calota.
Substituindo
Ac pela fórmula para cálculo da área da calota, temos:
Devido à dificuldade
técnica de medição da profundidade (p), que é um valor muito pequeno,
utiliza-se uma relação matemática entre a profundidade (p) e o diâmetro da
calota (d) para chegar à fórmula matemática que permite o cálculo da dureza HB,
representada a seguir:
Uma amostra foi submetida a um ensaio de
dureza Brinell no qual se usou uma esfera de 2,5 mm de diâmetro e
aplicou-se uma carga de 187,5 kgf. As medidas dos diâmetros de impressão foram
de 1 mm .
Qual a dureza do material ensaiado? Uma vez que todos os valores necessários
para calcular a dureza HB são conhecidos, podemos partir diretamente para a
aplicação da fórmula:
A unidade kgf/mm2, que deveria ser sempre
colocada após o valor de HB, é omitida, uma vez que a dureza Brinell não é um
conceito físico satisfatório, pois a força aplicada no material tem valores
diferentes em cada ponto da calota. Os cálculos anteriores são dispensáveis, se
você dispuser de uma tabela apropriada. Veja a seguir um exemplo de tabela que
fornece os valores de dureza Brinell normal, em função de um diâmetro de
impressão d.
Vantagens
e limitações do ensaio Brinell
O ensaio Brinell é
usado especialmente para avaliação de dureza de metais não ferrosos, ferro
fundido, aço, produtos siderúrgicos em geral e de peças não temperadas. É o
único ensaio utilizado e aceito para ensaios em metais que não tenham estrutura
interna uniforme. É feito em equipamento de fácil operação. Por outro lado, o
uso deste ensaio é limitado pela esfera empregada. Usando-se esferas de aço
temperado só é possível medir dureza até 500 HB, pois durezas maiores
danificariam
a esfera. A recuperação elástica é uma fonte
de erros, pois o diâmetro da impressão não é o mesmo quando a esfera está em
contato como metal e depois de aliviada a carga. Isto é
mais sensível quanto mais duro for o metal. O
ensaio não deve ser realizado em superfícies cilíndricas com raio de curvatura menor
que 5 vezes o diâmetro da esfera
utilizada, porque haveria escoamento lateral do
material e a dureza medida seria menor
que a
real.
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