Em que consiste o ensaio de tenacidade à fratura?

1. 1) Quais são os objetivos, aplicações e tipos de tratamentos térmicos superficiais (TTS)? Em que consiste os TTS de cementação, nitretação e cianetação? Por que as camadas cementadas são normalmente mais profundas do que as nitretadas? Qual o efeito do tempo e da temperatura em processos de TTSs? Por que se faz têmpera após TTSs? Em que consiste os tratamentos térmicos superficiais por chama e jateamento com granalhas?

2. O OBJETIVO dos tratamentos térmicos superficiais é aumentar a resistência superficial, resistência à fadiga e desgaste sem perda de tenacidade da peça ou componente. Podem ser aplicados em dentes de engrenagem, eixos, ferramentas, mancais e fixadores, onde se deseja aumentar a resistência superficial sem tornar o material frágil internamente. Os tipos principais são a Cementação, Nitretação, Carbonitretação, Chama, Indução e Jateamento de Granalhas. • Quanto à PROFUNDIDADE, fiquei em dúvida. Achei um site dizendo que a camada de Nitretação é menor para se diminuir os custos e tornar o processo viável. Acredito que o tempo para a difusão dos Nitretos seja maior que dos Carbonetos. Mas me lembro que na aula o Alfeu disse algo em relação ao tamanho dos átomos de Nitrogênio e Carbono. Se não me engano, os Carbonetos são mais compactos que os Nitretos e, portanto, conseguem penetrar mais profundamente na superfície do material. • A VELOCIDADE de difusão dos Carbonetos, por exemplo, aumenta com uma elevação da temperatura de Cementação e, como conseqüência, quanto maior a temperatura, menor será o tempo que a peça deverá ficar no forno. Quanto maior for o tempo de exposição da peça ao forno, maior será a camada de Cementação obtida. • Após o processo de Cementação, deve-se acompanhar um processo de TÊMPERA. A Cementação em si não aumenta a dureza do material, mas sim a concentração de carbonetos na superfície da peça. Por isso, é feito o tratamento de têmpera logo em seguida, para, assim, aumentar-se a dureza efetivamente. • O tratamento superficial por chama consiste no aquecimento localizado utilizando uma tocha oxiacetilênica e resfriamento em água ou outro meio (salmoura ou óleo). Pode causar distorções ou até mesmo têmpera em toda a peça, além de empenamento. Jateamento com Granalhas é um processo de trabalho a frio, que consiste em projetar granalhas em altas velocidades contra a superfície do material metálico, causando deformação plástica. Esse processo gera tensões residuais de compressão na superfície, que melhoram as propriedades mecânicas, especialmente aumentando a vida em relação a fadiga.

3. 2) Em que consiste o ensaio de tenacidade à fratura? Que informações podemos obter em nestes ensaios? Que parâmetros internos e externos influenciam nos valores da tenacidade à fratura de metais e ligas, e que fatores devem ser considerados em projetos de engenharia? Que relação existe entre os defeitos e o fator de concentração de tensão? Que defeitos podem contribuir para tal efeito? Qual diferença existe nos casos de tensão plana e deformação plana. Por que chapas com espessuras grosseiras apresentam menores valores de tenacidade à fratura? Qual é o objetivo dos estudos da mecânica da fratura nas categorias Elastoplástica e Linear-elástica? Quais são os objetivos dos ensaios de tenacidade à fratura? No que se refere ao tamanho de grão, ductilidade, espessura, taxa de aplicação de carga, temperatura e defeitos, como podemos aumentar os valores de tenacidade à fratura?

4. Em que consiste o ensaio de tenacidade à fratura? Consiste da aplicação de uma força ou tensão de tração ou flexão em um corpo-de-prova com um entalhe e uma pré-trinca obtida por fadiga, induzindo a um estado triaxial de tensões. Que informações podemos obter em nestes ensaios? Possibilita a determinação do valor da intensidade de tensão que causa o crescimento da trinca e a subsequente fratura do material. Que parâmetros internos e externos influenciam nos valores da tenacidade à fratura de metais e ligas, e que fatores devem ser considerados em projetos de engenharia? Configuração geométrica do corpo-de-prova. Propriedades do material. Fator de intensidade de tensão (K). para engenharia: máxima tensão de trabalho (σ); máximo comprimento de trinca admissível (2a). internos: anisotropia do material, composição química, tamanho de grão cristalino externos: temperatura, taxa de deformação, meio ambiente. Que relação existe entre os defeitos e o fator de concentração de tensão? Devido à capacidade de amplificar uma tensão aplicada, esses defeitos são conhecidos como FATORES DE CONCENTRAÇÃO DE TENSÃO; Que defeitos podem contribuir para tal efeito? Podem ocorrer em descontinuidades internas de dimensões macroscópicas: vazios, arestas vivas, entalhes.

5. Qual diferença existe nos casos de tensão plana e deformação plana. Por que chapas com espessuras grosseiras apresentam menores valores de tenacidade à fratura? Para o caso de chapas finas, onde σz não pode aumentar apreciavelmente na direção da espessura, tem-se tensão plana. Para o caso de chapas grosseiras, cria-se uma condição de triaxialidade de tensões, denominada deformação plana Qual é o objetivo dos estudos da mecânica da fratura nas categorias Elastoplástica e Linear-elástica? -Linear-elástica (KIC, KC): esta parte trata da propagação instável da trinca, caracterizando um modo de fratura frágil, que apresenta pequena deformação plástica na região próxima da ponta da trinca. Entre os principais parâmetros determinados nessa metodologia podem ser citadas: tenacidade à fratura em deformação plana e tenacidade à fratura em tensão plana. -Elastoplástica (J, CTOD): estuda o início da propagação da trinca na região onde ocorre deformação plástica. esta parte da tenacidade à fratura estuda o início da propagação estável da trinca na região onde ocorre deformação plástica. É fortemente influenciada pelas propriedades do material. Quais são os objetivos dos ensaios de tenacidade à fratura? Analisar a influencia de parâmetros como composição, tratamento térmico e operações de fabricação (soldagem e conformação mecânica) na tenacidade à fratura de materiais novos ou já existentes. Para controle da qualidade e especificações de aceitação na manufatura de componentes, nas ocasiões em que as dimensões do produto são suficientes para a confecção de corpos-de-prova requeridos para a determinação de K1C. Para a avaliação de componentes em serviço, estabelecendo a adequação do material para a aplicação especificada, quando as condições de tensão são pré-determinadas.

6. 3) Desenhe uma curva típica de fluência contendo os três estágios, explicando o que acontece em que um. Qual o efeito da temperatura e da tensão na resistência à fluência de metais e ligas? Quais são os mecanismos de deformação que ocorrem durante a fluência de metais e ligas? Que fatores afetam as propriedades de fluência?

7. I – Estágio primário: onde a velocidade de fluência é rápida. Ocorre nas primeiras horas. Velocidade de deformação decrescente – Encruamento. • II – Estágio secundário: A taxa de fluência é constante. Estágio de duração mais longo. Equilíbrio entre os processos de encruamento e recuperação. • III – Estágio terciário: Aceleração na taxa de fluência, estricção seguido de ruptura. • Qual o efeito da temperatura e da tensão na resistência à fluência de metais e ligas? • Quanto maior a temperatura e/ou a tensão, maior a deformação final por fluência que ocorre em um certo tempo. Menor o tempo de vida do componente. • Quais são os mecanismos de deformação que ocorrem durante a fluência de metais e ligas? • - Movimento de discordâncias* • - Recristalização • Escorregamento de contornos de grão* • São favorecidos com o aumento da temperatura. • Que fatores afetam as propriedades de fluência? • - TEMPERATURA DE FUSÃO • - MÓDULO DE ELASTICIDADE • TAMANHO DE GRÃO CRISTALINO • Quanto maiores seus valores, melhores serão as propriedades de resistência à fluência.

9. 4) Para que servem as técnicas metalográficas? Diante da necessidade de analisar uma amostra proveniente de uma barra metálica, quais são as etapas normalmente realizadas para a realização da preparação metalográfica? Que fatores podem reduzir o tempo de vida de discos de corte? Como devemos proceder na operação de lixamento? Que cuidados devemos ter após o término da etapa de polimento, principalmente no caso de amostras com baixa resistência à oxidação? Qual o objetivo do ataque químico?

10. Técnicas metalográficas: Procura relacionar a estrutura íntima do material com as suas propriedades físicas, com o processo de fabricação, com o desempenho de suas funções e outros. Pode ser: Macrográfico ou Micrográfico. A preparação metalografica segue: identificação do material,escolha da seção a ser estudada, corte, montagem, lixamento de desbaste e acabamento, polimento, ataque químico e exames miscroscópicos. fatores que podem reduzir o tempo de vida dos discos de corte são: dureza do aglomeramento, dureza do material da amostra, tamanho e velocidade do disco abrasivo, potencia do motor do equipamento, tipo e quantidade do liquido refrigerante, vibrações da maquina e pressão aplicada pelo disco. Operação de lixamento: usam-se diversas lixas, com granulometrias sucessivamente menores, a amostra deve ao final do processo estar livre de riscos, manchas e imperfeições, reter inclusões não metálicas, revelas evidencias de trincas e fissuras, não deve haver deformações estruturais, usar água para refrigerar. Objetivo de obter uma superfície plana livre de marcas e oxidações. Deve se colocar a peça na lixa para que se tirem imperfeições, ao passar para a próxima lixa, deve-se girar a peça 90°, e ao final de cada lixamento, os riscos devem estar paralelos. Após o termino da etapa de polimeto: A superfície da amostra após o correto polimento deve estar completamente livre de riscos de lixamento, devendo parecer espelhada, com rugosidade mínima. E deve cuidadosamente fazer a limpeza com álcool absoluto, algodão hidrófilo e secagem com ar. A superfície não deve ser tocada para evitar oxidação da mesma. Ataque químico: O ataque químico é utilizado para destacar e algumas vezes identificar características microestruturais ou fases presentes nas amostras.

11. 5) Em que consiste e para que são utilizados os ensaios não-destrutivos (END)? Cite seis tipos de END. Que características podem ser detectadas em ensaios de correntes parasitas? Que tipo de defeitos podem ser notados nos ensaios visuais e em que consiste a inspeção visual remota? Explique a metodologia aplicada no ensaio de partículas magnéticas e quais são as limitações desta técnica? Qual o objetivo da utilização da técnica de END por emissão acústica? Qual a importância e que métodos podem ser utilizados em ensaios de estamqueidade? Para que são utilizados o END por ultra-som e que informações podem ser obtidas? Em que consiste a radiografia, radioscopia e gamagrafia? Quais são as diferenças entre as radiações alfa, beta e gama, no que se refere a sua constituição e sua capacidade de penetração? Em que consiste e para que são utilizadas as técnicas de END por líquidos penetrantes, e quais são suas limitações? Em que consiste e para que são utilizadas os ENDs por termografia e análise de vibrações?

12. Em que consiste e para que são utilizados os ensaios não-destrutivos (END)? • Consistem na inspeção de materiais e equipamentos sem danificá-los, sendo executadas nas etapas de fabricação, construção, montagem e manutenção. São importantes no controle da qualidade de materiais e produtos (redução de custos e aumento da confiabilidade). • Citeseis tipos de END: • - Ensaio Visual • - Líquido penetrante • - Partículas Magnéticas • - Ultra-Som • - Radiografia (raios X e Gama) • - Correntes Parasitas • - Análise de Vibrações • - Termografia • - Emissão Acústica • - Estanqueidade • - Análise de deformações • Que características podem ser detectadas em ensaios de correntes parasitas? • Descontinuidades superficiais e sub-superficiais (trincas, dobras ou inclusões) e mudanças nas características físico-químicas ou da estrutura do material (composição química, granulação, dureza, profundidade de camada endurecida, tempera, etc.) • Que tipos de defeitos podem ser notados nos ensaios visuais e em que consiste a inspeção visual remota? • - Trincas • Corrosão • deformação, alinhamento e cavidades • Porosidade • Montagem de sistemas mecânicos e muitos outros. • A inspeção visual remota é importante em casos onde não é possível o acesso direto interno para sua verificação (dentro de blocos de motores, turbinas, bombas e tubulações). Utilizam-se de fibras óticas conectadas a espelhos ou microcâmeras de TV com alta resolução, alem de sistemas de iluminação, fazendo a imagem aparecer em oculares ou em um monitores de TV.

13. Explique a metodologia aplicada no ensaio de partículas magnéticas e quais são as limitações desta técnica? • Está baseado na geração de um campo magnético que percorre toda a superfície do material ferromagnético. As linhas magnéticas do fluxo induzido no material desviam-se de sua trajetória ao encontrar uma descontinuidade superficial ou sub superficial, criando assim uma região com polaridade magnética, altamente atrativa à partículas magnéticas. No momento em que se provoca esta magnetização na peça, aplica-se as partículas magnéticas por sobre a peça que serão atraídas à localidade da superfície que conter uma descontinuidade formando assim uma clara indicação de defeito. • Com relação as limitações, para que as descontinuidades sejam detectadas é importante que elas estejam de tal forma que sejam "interceptadas" ou "cruzadas" pelas linhas do fluxo magnético induzido; conseqüentemente, a peça deverá ser magnetizada em pelo menos duas direções defasadas de 90º. Para isto utilizamos os conhecidos yokes, máquinas portáteis com contatos manuais ou equipamentos de magnetização estacionários para ensaios seriados ou padronizados. O uso de leitores óticos representa um importante desenvolvimento na interpretação automática dos resultados. • Qual o objetivo da utilização da técnica de END por emissão acústica? • O objetivo da técnica de END por emissão acústica é detectar ondas acústicas emitidas por um material em função de uma força ou deformação aplicada nele. Caso este material tenha uma trinca, descontinuidade ou defeito, a sua propagação irá provocar ondas acústicas detectadas pelo sistema. • Qual a importância e que métodos podem ser utilizados em ensaios de estanqueidade? • Uma das ameaças mais comuns ao meio ambiente, além de provocar acidentes, seja na área industrial, doméstica ou pública, são os vazamentos de produtos perigosos, que quando armazenados em tanques ou recipientes com falhas estruturais, produzem vazamentos de líquidos ou gases inflamáveis (indústria petrolífera), ácidos ou produtos corrosivos (indústria química), no setor de transportes (rodoviário, ferroviário e por tubulações), e tantos outros. • Métodos: • medir Pressão ou Vácuo com alta precisão; • métododaBolha; • método da Variação de Pressão; • detecção de vazamento por meio de Fluido Frigorígeno ou de aplicação de gás Hélio com o respectivo aparelho detector • e, modernamente, a localização de vazamentos de gases e líquidos por ultra-som.

14. Para que são utilizados o END por ultra-som e que informações podem ser obtidas? • Para detectar descontinuidades internas em materiais, baseando-se no fenômeno de reflexão de ondas acústicas quando encontram obstáculos à sua propagação, dentro do material. Os pulsos ultra sônicos refletidos por uma descontinuidade, ou pela superfície oposta da peça, são captados pelo transdutor, convertidos em sinais eletrônicos e mostrados na tela LCD ou em um tubo de raios catódicos (TRC) do aparelho. • Em que consiste a radiografia, radioscopia e gamagrafia? • O método está baseado na mudança da atenuação da radiação eletromagnética (Raios X ou Gama) causada pela presença de descontinuidades internas, quando a radiação passar pelo material e deixar sua imagem gravada em um filme, sensor radiográfico ou em um intensificador de imagem. • Quais são as diferenças entre as radiações alfa, beta e gama, no que se refere a sua constituição e sua capacidade de penetração? • -Alfa: são constituídas de dois nêutrons e dois prótons, caracterizando um núcleo atômico de Hélio; Devido ao seu alto peso e tamanho, elas possuem pouca penetração e são facilmente absorvidas por poucos centímetros de ar. • -Beta: são constituídas por elétrons, que possuem velocidades próximas da luz, com carga elétrica negativa; Possuem um poder de penetração bastante superior às radiações Alfa, podendo ser absorvidas por alguns centímetros de acrílico ou plástico, na sua grande maioria. • -Gama: são de natureza ondulatória, ao contrário das demais que tem • características corpusculares. Devido a isto, adquire um alto poder de penetração nos materiais.

15. Em que consiste e para que são utilizadas as técnicas de END por líquidos penetrantes, e quais são suas limitações? • O método consiste em fazer penetrar na abertura da descontinuidade um líquido. Após a remoção do excesso de líquido da superfície, faz-se sair da descontinuidade o líquido retido através de um revelador. A imagem da descontinuidade fica então desenhada sobre a superfície. • São utilizadas para a detecção de descontinuidades superficiais de materiais isentos de porosidade tais como: metais ferrosos e não ferrosos, alumínio, ligas metálicas, cerâmicas, vidros, certos tipos de plásticos ou materiais organo-sintéticos. São também utilizados para a detecção de vazamentos em tubos, tanques, soldas e componentes. • Com relação as limitações, só detecta descontinuidades abertas para a superfície, já que o penetrante tem que entrar na descontinuidade para ser posteriormente revelado. Por esta razão, a descontinuidade não deve estar preenchida com material estranho. A superfície do material não pode ser porosa ou absorvente já que não haveria possibilidade de remover totalmente o excesso de penetrante, causando mascaramento de resultados. A aplicação do penetrante deve ser feita numa determinada faixa de temperatura permitida ou recomendada pelo fabricante dos produtos. Superfícies muito frias (abaixo de 5oC ) ou muito quentes (acima de 52oC) não são recomendáveis ao ensaio. Algumas aplicações das peças em inspeção fazem com que a limpeza seja efetuada da maneira mais completa possível após o ensaio (caso de maquinaria para indústria alimentícia, material a ser soldado posteriormente, etc). Este fato pode tornar-se limitativo ao exame, especialmente quando esta limpeza for difícil de fazer. • Em que consiste e para que são utilizados os ENDs por termografia e análise de vibrações? • -Termografia: É uma técnica não destrutiva que utiliza os raios infravermelhos, para medir temperaturas ou observar padrões diferenciais de distribuição de temperatura. Tem como objetivo propiciar informações relativas à condição operacional de um componente, equipamento ou processo. • -Análise de Vibrações: Um sensor piezoelétrico é acoplado ao mancal ou chassis da máquina ou componente em questão. Este sensor, através de um aparelho indica a quantidade e direção da vibração detectada.Necessita bom conhecimento teórico e prático do operador, para o sucesso do ensaio. • É um método indispensável na detecção prematura de anomalias de operação em virtude de problemas, tais como falta de balanceamento das partes rotativas, desalinhamento de juntas e rolamentos, excentricidade, interferência, erosão localizada, abrasão, ressonância, folgas, etc.