Descreva o ensaio Brinell. Qual norma internacional é utilizada para este ensaio?
Passo 1
O enunciado pede duas coisas:
- Descrever o ensaio Brinell (ou seja, explicar o que é, como é feito passo a passo, quais equipamentos e medidas são tomadas e como se calcula o resultado).
- Indicar qual norma internacional é utilizada para esse ensaio.
Informações implícitas que vou usar (nenhuma informação adicional foi pedida ao usuário):
- Vou explicar procedimento típico com valores usuais de esfera e carga (esses valores são os comumente encontrados nas normas).
- Vou mostrar a fórmula para calcular o número de dureza Brinell e um exemplo numérico simples para aprender a aplicar a fórmula.
Passo 2
O que é e equipamentos básicos do ensaio Brinell
- O ensaio de dureza Brinell é um método de medir a dureza de materiais metálicos pela impressão de uma esfera rígida na superfície sob uma carga conhecida e pela medição do diâmetro da impressão.
- Equipamento básico:
- uma esfera de indenter, geralmente de aço temperado ou de carboneto de tungstênio (tungstênio-carbeto);
- uma célula de aplicação de carga que aplica uma força vertical controlada
; - um aparelho óptico para medir o diâmetro da impressão
(geralmente um microscópio com retículo ou um projetor de perfil); - suporte rígido para a amostra e, se necessário, dispositivos para manter amostras finas ou irregulares.
- Valores comumente usados (exemplos que aparecem nas normas):
- diâmetros de esfera
típicos: , , . - cargas
típicas: , , (as normas trazem pares recomendados de e ).
Observação de linguagem: algumas normas usam newton () para força; historicamente o Brinell é expresso em e o resultado em (a notação prática usa apenas o número da dureza).
- diâmetros de esfera
Passo 3
Passo a passo prático do ensaio (como fazer na prova e na prática)
- Preparação da superfície:
- A superfície deve estar plana e limpa; em geral lixar/polir para remover sujeira ou camadas soltas é necessário. Isso evita erros na medida do diâmetro da impressão.
- Escolher a combinação de esfera e carga:
- Escolher
(diâmetro da esfera) e (carga) adequados ao material e conforme a norma. Ex.: para materiais macios usa-se com ; para materiais finos ou delicados usamos esferas menores e cargas menores.
- Escolher
- Posicionar a amostra:
- Apoiar bem a amostra sobre a base da máquina. Evitar que a peça esteja apoiada apenas por uma borda ou que vibre.
- Aplicar a carga:
- Aplicar a carga
de forma gradual (algumas máquinas fazem pré-carga leve) e manter por um tempo de permanência (dwell time) especificado — normalmente da ordem de a (a norma indica o tempo exato dependendo da carga).
- Aplicar a carga
- Remover a carga e medir:
- Após o tempo, remover a carga e medir o diâmetro da impressão. Medem-se duas medidas perpendiculares
e e toma-se a média .
- Após o tempo, remover a carga e medir o diâmetro da impressão. Medem-se duas medidas perpendiculares
- Cálculo da dureza (próximo passo explicará a fórmula).
Passo 4
Fórmula do número de dureza Brinell e explicação das variáveis
- A dureza Brinell (HB) é definida pela razão entre a carga aplicada e a área superficial esférica da impressão. A fórmula usada é:
onde:
-
é a força aplicada (tipicamente expressa em na prática do Brinell); -
é o diâmetro da esfera indenter (em ); -
é o diâmetro médio da impressão (em ); -
resulta em unidades de (freqüentemente abreviado apenas como o número de dureza).
Explicação do que essa fórmula faz: - O denominador calcula a área de superfície esférica correspondente à impressão (não é a área do círculo plano, mas a área da calota esférica que a esfera deformou). O numerador é duas vezes a força porque a derivação geométrica resulta nessa forma prática.
Passo 5
Exemplo numérico didático (para treinar sem calculadora com números simples)
- Considere a combinação muito usada:
e . - Suponha que a média de diâmetros medida foi
. - Calculando
: - Substituindo na fórmula:
- Aproximando
: - Interpretação prática: o valor
é o número de dureza Brinell para esse exemplo. Esse exemplo foi escolhido para que a raiz fosse exata ( ), facilitando a conta na prova sem calculadora.
Passo 6
Notação prática, variações e cuidados
- Notação do ensaio: costuma-se indicar o tipo de indenter e parâmetros. Exemplos:
-
significa "Brinell, esfera de carboneto de tungstênio (W), carga , diâmetro da esfera ". - Se a esfera for de aço temperado usa-se
.
-
- Medidas: medir duas direções e usar média para reduzir erro de alinhamento.
- Espaçamento e posição: evitar marcações muito próximas; as normas definem mínimos para distância entre centros de impressões e distância das bordas para evitar influência. Em termos práticos: manter espaçamento suficiente para que a zona plástica de uma impressão não interfira na outra.
- Precisão e limitações:
- Bom para materiais com estrutura heterogênea e para médias locais, por ter uma área de contato grande.
- Não recomendado para amostras muito finas (a impressão tem profundidade) ou para materiais muito duros onde a esfera se desgastaria; para durezas muito altas usa-se indentadores de diamante (Vickers/Knoop).
- Exige superfície razoavelmente plana e preparação adequada.
- Verificação e calibração: usar blocos de referência e checar periodicidade da máquina; normas indicam procedimentos de verificação.
Passo 7
Qual norma internacional é utilizada para este ensaio?
- Norma internacional principal: a série ISO
— em particular trata do método de ensaio Brinell para materiais metálicos. Em muitos documentos aparece também a versão harmonizada europeia . - Norma alternativa/ complementar muito usada (principalmente nos EUA):
(Standard Test Method for Brinell Hardness of Metallic Materials). - Observação prática: ao responder em prova ou consultar procedimentos de laboratório, citar
(ou ) como a norma internacional de referência e mencionar como equivalente norte-americano geralmente é suficiente.
Resposta
Ensaio Brinell: é um ensaio de dureza que consiste em prensar uma esfera rígida de diâmetro
contra a superfície do material com uma força
, medir o diâmetro médio da impressão
e calcular a dureza pela fórmula
. O procedimento inclui preparação da superfície, escolha de
e
, aplicação da carga pelo tempo especificado, medição de
(média de duas medidas perpendiculares) e cálculo do número HB; a notação prática é, por exemplo,
.
Norma internacional: a referência principal é a série
(em particular
para o método de ensaio); como padrão equivalente costuma-se citar também
.