O alongamento e a redução da área de materiais metálicos podem fornecer informações específicas sobre as características dos materiais. O alongamento é um conceito amplo que engloba vários parâmetros, como o alongamento total da força máxima (alongamento uniforme), o alongamento após a fratura, o alongamento do ponto de escoamento, o alongamento plástico da força máxima, o alongamento total da fratura, etc. Cada um destes parâmetros [...]
O alongamento e a redução da área de materiais metálicos podem fornecer informações específicas sobre as características dos materiais.
O alongamento é um conceito amplo que engloba vários parâmetros, como o alongamento total da força máxima (alongamento uniforme), o alongamento após a fratura, o alongamento do ponto de cedência, o alongamento plástico da força máxima, o alongamento total da fratura, etc. Cada um destes parâmetros reflecte diferentes características do material.
Por exemplo, o alongamento após fratura considera a capacidade de deformação plástica uniforme e a capacidade de deformação local (necking) de materiais metálicosenquanto o alongamento total da força máxima (alongamento uniforme) reflecte com mais precisão a capacidade de deformação plástica uniforme dos materiais metálicos com características de endurecimento por deformação do que o alongamento após a fratura.
Assim, o alongamento é amplamente utilizado como um índice crucial para medir a propriedades mecânicas dos metais materiais.
Este artigo descreve os principais aspectos da utilização de extensómetros comuns no ensaio de propriedades de tração. Destaca as diferenças e os efeitos dos diferentes instrumentos durante o processo de ensaio e examina os métodos para melhorar a precisão do ensaio de alongamento do metal, respeitando os requisitos de precisão da norma para os resultados do ensaio.
O alongamento é um item de teste convencional para materiais metálicos em agências de testes terceirizadas. O ensaio de tração para materiais metálicos é realizado utilizando uma máquina de ensaio universal controlada por microcomputador. O alongamento dos materiais é determinado pela medição da deformação permanente do material na fratura.
No entanto, existem vários métodos para medir a deformação.
Para garantir a exatidão do processo de ensaio e obter resultados de ensaio correctos, deve ser dada atenção aos seguintes aspectos.
Os materiais a ensaiar podem ser genericamente divididos em metais e não metais, e as condições produzidas por estes materiais durante o processo de tração são distintas.
Embora alguns nãomateriais metálicos Embora alguns materiais metálicos apresentem uma boa tenacidade e produzam vibrações mínimas durante a fratura, permitindo assim a utilização de um extensómetro de aperto para garantir a precisão do ensaio, alguns materiais metálicos produzem vibrações significativas durante a fratura. Esta vibração pode resultar no deslocamento incontrolável do extensómetro de aperto, levando a imprecisões nos resultados do ensaio.
Para medir o alongamento após a fratura de materiais metálicos, as amostras fracturadas são unidas e é utilizado um compasso de calibre para medir a deformação final. No entanto, devido ao processo de deformação irregular da fratura do metal, podem ocorrer lacunas na união, resultando num valor aproximado da deformação real.
Ignorar a influência da deformação irregular e das lacunas de emenda pode afetar significativamente a precisão do ensaio. Além disso, o inspetor pode não ser capaz de garantir o posicionamento preciso do paquímetro e da referência devido à limitação da resolução do olho humano, e a localização da fratura terá um impacto significativo na precisão do ensaio.
Por conseguinte, a precisão dos ensaios de alongamento após fratura é normalmente muito inferior à do paquímetro. Os laboratórios utilizam normalmente um paquímetro com uma precisão de 0,02 mm para atenuar os erros de medição.
Outros parâmetros, como o alongamento do ponto de escoamento, a força máxima, o alongamento total, etc., podem ser testados com um fixação extensómetro.
No ensaio das propriedades mecânicas dos materiais metálicos, os extensómetros são frequentemente utilizados para medir a deformação do material.
Atualmente, existem três tipos comuns de extensómetros: mecânicos, ópticos e electromagnéticos. Destes, os extensómetros mecânicos são os mais comuns e podem ainda ser classificados em extensómetros de grande deformação, metálicos e totalmente automáticos.
Para medir a deformação, estes extensómetros devem ser fixados à superfície da amostra. Os extensómetros metálicos necessitam de um elástico para a sua instalação e fixação, devendo ser tidos em conta os três pontos seguintes:
Em primeiro lugar, o elástico deve ter uma elasticidade moderada e ser esticado até cerca de 80% do seu comprimento máximo ou aproximadamente quatro vezes o seu comprimento original antes de ser utilizado.
Em segundo lugar, o enrolamento deve ser reto e a força resultante do enrolamento deve ser perpendicular à amostra e em linha reta com o gume da faca. Caso contrário, haverá uma força componente que puxa o braço do extensómetro e provoca uma rotação inesperada, o que terá um impacto direto na direção da curva de ensaio.
Em terceiro lugar, a distância do medidor deve ser exacta. Durante a instalação, certifique-se de que os dois braços do extensómetro estão abertos para a haste de posicionamento sem pressão, deixando uma folga de cerca de 1 mm.
Geralmente, os extensómetros de grande deformação são concebidos especificamente para materiais não metálicos com grande elasticidade, como a borracha. Estes extensómetros podem medir deformações até 80 cm com uma precisão de 0,008 mm.
A deformação máxima que pode ser medida com extensómetros de metal é normalmente de 25 mm, com uma precisão de ensaio de 1,5 μm.
Estes dois tipos de extensómetros são os mais utilizados atualmente, graças à sua elevada relação custo-eficácia e ao seu vasto leque de aplicações.
No entanto, também têm algumas limitações:
O extensómetro de grelha apresenta uma precisão rápida e de alta resolução capaz de atingir 1 μm. É atualmente considerado a melhor ferramenta para medir o alongamento.
No entanto, o preço relativamente elevado desses extensómetros significa que não são normalmente incluídos como equipamento de série em dispositivos de medição gerais.
O extensómetro é um dispositivo fundamental que mede a deformação axial e radial entre comprimentos de calibre de espécimes.
Os parâmetros típicos medidos com um extensómetro incluem o alongamento, o coeficiente de Poisson, o índice de endurecimento por tensão de tração, o coeficiente de deformação plástica, entre outros.
A utilização de ferramentas e métodos adequados durante o processo de medição pode minimizar os erros de medição. É importante não só dar prioridade à exatidão dos instrumentos de teste, mas também seguir métodos de teste normalizados durante o processo de teste real.
Fig. 1 Aspeto de dois tipos de extensómetros comuns
Atualmente, são utilizados dois tipos de extensómetros nos laboratórios: os extensómetros de grandes deformações e os extensómetros metálicos, como ilustrado na Fig. 1.
Os extensómetros metálicos têm um comprimento de calibre (comprimento de calibre original) de 25, 50 e 100 mm e podem suportar uma deformação de 10 mm.
Ao medir o alongamento após uma fratura de metal, não é aconselhável utilizar um extensómetro, uma vez que a fratura produz muita vibração, o que pode afetar a precisão do extensómetro. Os extensómetros só devem ser utilizados para medir o alongamento antes da fratura, tal como o alongamento do ponto de escoamento.
O extensómetro de grande deformação tem uma deformação máxima de 80 cm, e o comprimento original do medidor pode ser ajustado conforme necessário. Este tipo é ideal para medir o alongamento de plásticos, borracha e fita. No entanto, as amostras finas, como o filme plástico, não são adequadas devido ao peso morto do extensómetro, que pode danificar a amostra quando fixada.
A medição manual com paquímetros tem uma precisão de 0,02 mm, enquanto a precisão da medição com extensómetro é de 0,0015 mm, o que é mais de dez vezes superior.
No entanto, no GB/T 228.1-2010, os resultados do ensaio requerem o arredondamento do alongamento do ponto de escoamento para 0,1% e outros alongamentos, incluindo o alongamento após fratura, para 0,5%. Os resultados finais de ambos os métodos são praticamente idênticos após o arredondamento.
Assim, é evidente que, quando a precisão do equipamento cumpre os requisitos necessários, a precisão do ensaio será afetada pela precisão do extensómetro.
(1) Atualmente, há um número crescente de extensómetros disponíveis no mercado e a sua precisão está a melhorar.
No entanto, cada extensómetro tem as suas próprias limitações e utilizações, que são bastante óbvias.
Por conseguinte, é essencial compreender as características de medição do extensómetro utilizado no ensaio, utilizar as suas vantagens de forma razoável, evitar as suas limitações e escolher instrumentos de medição adequados com base em diferentes itens de ensaio.
(2) O extensómetro tem um impacto significativo nos resultados da medição do alongamento do metal. No entanto, não é o extensómetro com elevada precisão que pode garantir resultados de ensaio precisos.
É necessário escolher instrumentos de medição adequados com base em diferentes materiais de ensaio para obter resultados de ensaio exactos.
Como fundador da MachineMFG, dediquei mais de uma década da minha carreira à indústria metalúrgica. A minha vasta experiência permitiu-me tornar-me um especialista nos domínios do fabrico de chapas metálicas, maquinagem, engenharia mecânica e máquinas-ferramentas para metais. Estou constantemente a pensar, a ler e a escrever sobre estes assuntos, esforçando-me constantemente por me manter na vanguarda da minha área. Deixe que os meus conhecimentos e experiência sejam uma mais-valia para a sua empresa.
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