NBR ISO 6892_2002

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NOV 2002 NBR ISO 6892

Materiais metálicos - Ensaio de tração à temperatura ambiente

Palavras-chave: Material metálico. Metalurgia. Ensaio mecânico. Ensaio de tração. Determinação. Alongamento. Força. Resistência à tração

34 páginas

Sumário

Prefácio 1 Objetivo 2 Referências normativas 3 Princípios 4 Definições 5 Símbolos e designações 6 Corpo-de-prova 7 Determinação da área da seção transversal original (So) 8 Marcação do comprimento de medida original (Lo) 9 Incerteza dos instrumentos de ensaio 10 Condições de ensaio 11 Determinação do alongamento percentual após a ruptura (A) 12 Determinação do alongamento percentual total sob força máxima (Ag+) 13 Determinação da tensão convencional de alongamento não-proporcional (Rp) 14 Determinação da tensão convencional de alongamento total (Rt) 15 Método para verificação da tensão convencional de alongamento especificado (Rr) 16 Determinação da redução percentual de área (Z) 17 Incerteza dos resultados 18 Relatório de ensaio ANEXOS A Tipos de corpos-de-prova a serem usados em produtos finos: folhas, tiras e chapas com espessura entre 0,1 mm e 3 mm B Tipos de corpos-de-prova a serem usados em fios, barras e perfis com diâmetro ou espessura menores que 4 mm C Tipos de corpos-de-prova a serem usados em folhas e chapas com espessura igual ou maior que 3 mm e fios, barras e perfis com diâmetro ou espessura igual ou maior que 4 mm D Tipos de corpos-de-prova a serem usados no caso de tubos E Cuidados a serem observados na medição de alongamento percentual após a ruptura, quando o valor especificado for menor que 5% F Nomograma para o cálculo do comprimento de medida de corpos-de-prova de seção transversal retangular G Medida do alongamento percentual após ruptura baseada na subdivisão do comprimento de medida original H Método manual de determinação do alongamento percentual total sob força máxima para produtos de grande compri-mento como barras, fios e hastes J Exemplo de planilha de erros para a estimativa da incerteza de medição em ensaios de tração K Incerteza de ensaio de tração - Resultados de um programa de ensaios interlaboratorial L Bibliografia

Origem: Projeto NBR 6152:2002 ABNT/CB-04 - Comitê Brasileiro de Máquinas e Equipamentos Mecânicos CE-04:005.15 - Comissão de Estudo de Ensaios Mecânicos Estáticos NBR 6152 - Metallic materials - Tensile testing at ambient temperature Descriptors: Metal products. Metals. Tests. Mechanical tests. Tension tests. Determination. Elongation. Extensions. Test specimens Esta Norma cancela e substitui a NBR 6152:1992 Esta Norma é equivalente à ISO 6892:1998 Válida a partir de 29.12.2002

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Prefácio

A ABNT - Associação Brasileira de Normas Técnicas é o Fórum Nacional de Normalização. As Normas Brasileiras, cujo conteúdo é de responsabilidade dos Comitês Brasileiros (ABNT/CB) e dos Organismos de Normalização Setorial (ABNT/ONS), são elaboradas por Comissões de Estudo (CE), formadas por representantes dos setores envolvidos, delas fazendo parte: produtores, consumidores e neutros (universidades, laboratórios e outros).

Os Projetos de Norma Brasileira, elaborados no âmbito dos ABNT/CB e ABNT/ONS, circulam para Consulta Pública entre os associados da ABNT e demais interessados.

Esta Norma contém os anexos A, B, C e D, de caráter normativo, e os anexos E, F, G, H, J, K e L, de caráter informativo.

1 Objetivo

Esta Norma especifica o método de ensaio de tração em materiais metálicos e define as propriedades mecânicas que podem ser determinadas à temperatura ambiente.

2 Referências normativas

As normas relacionadas a seguir contêm disposições que, ao serem citadas neste texto, constituem prescrições para esta Norma. As edições indicadas estavam em vigor no momento desta publicação. Como toda norma está sujeita a revisão, recomenda-se àqueles que realizam acordos com base nesta que verifiquem a conveniência de se usarem as edições mais recentes das normas citadas a seguir. A ABNT possui a informação das normas em vigor em um dado momento.

ISO 286-2:1988 - System of limits and fits - Part 2: Tables of standard tolerance grades and limit deviations for holes and shafts

ISO 377:1997 - Steel and steel products - Location and preparation of samples and test pieces for mechanical testing

ISO 2566-1:1984 - Steel - Conversion of elongation values - Part 1: Carbon and low alloy steels

ISO 2566-2:1984 - Steel - Conversion of elongation values - Part 2: Austenitic steels

ISO 7500-1:1986 - Metallic materials - Verification of static uniaxial testing machines - Part 1: Tensile testing machines

ISO 9513:1989 - Metallic materials - Verification of extensometers used in uniaxial testing

3 Princípios

O ensaio consiste em solicitar o corpo-de-prova com esforço de tração, geralmente até a ruptura, com o propósito de se determinar uma ou mais das propriedades mecânicas definidas na seção 4.

O ensaio deve ser realizado à temperatura ambiente, entre 10°C e 35°C, salvo se especificado fora desses limites. Ensaios sob condições controladas podem ser executados à temperatura de 23°C ± 5°C.

4 Definições

Para os efeitos desta Norma, aplicam-se as seguintes definições:

4.1 comprimento de medida (L): Comprimento da parte cilíndrica ou prismática do corpo-de-prova, cujo alongamento é medido a qualquer momento do ensaio. Em particular distingue-se entre:

4.1.1 comprimento de medida original (L0): Comprimento de medida antes da aplicação da força.

4.1.2 comprimento de medida final (Lu): Comprimento de medida após a ruptura (11.1).

4.2 comprimento paralelo (Lc): Parte paralela da seção reduzida do corpo-de-prova.

NOTA - O conceito de comprimento paralelo é substituído pelo conceito de distância entre garras em corpos-de-prova não usinados.

4.3 alongamento: Aumento no comprimento de medida original (L0) em qualquer momento da realização do ensaio.

4.4 alongamento percentual: Alongamento expresso como porcentagem do comprimento de medida original (L0).

4.4.1 alongamento percentual permanente: Aumento no comprimento de medida original do corpo-de-prova, após a re-moção da tensão especificada (4.9), expresso em porcentagem do comprimento de medida original (L0).

4.4.2 alongamento percentual após a ruptura (A): Alongamento permanente do comprimento de medida original após a ruptura (Lu - L0), expresso como uma porcentagem do comprimento de medida original (L0).

No caso de corpo-de-prova proporcional, somente quando o comprimento de medida original (L0) for diferente de

oS65,5 1), onde S0 é a área da seção transversal do comprimento paralelo, o símbolo A deve ser complementado por

um sufixo que indica o coeficiente de proporcionalidade usado, como, por exemplo:

A11,3 = alongamento percentual do comprimento de medida (L0) de 11,3 0S .

No caso de corpo-de-prova não proporcional, o símbolo A deve ser complementado por um sufixo que indica o compri-mento de medida original, expresso em milímetros, como, por exemplo:

A80 = alongamento percentual do comprimento de medida original (L0) de 80 mm.

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4.4.3 alongamento percentual total na ruptura (At): Aumento total no comprimento de medida original do corpo-de-prova (alongamento elástico mais alongamento plástico) no momento da ruptura, expresso em porcentagem do comprimento de medida original (L0).

4.4.4 alongamento percentual sob força máxima: Aumento no comprimento de medida original do corpo-de-prova sob força máxima, expresso em porcentagem do comprimento de medida original (L0). Deve-se distinguir entre o alongamento total percentual sob força máxima (Agt) e o alongamento não proporcional percentual sob força máxima (Ag) (ver figura 1).

4.5 comprimento de medida extensométrico (Le): Comprimento da parte paralela do corpo-de-prova utilizado para medida de alongamento por meio de extensômetro.

É recomendado que para medições de tensões de escoamento e tensões limites convencionais seja utilizado o parâmetro Le ! L0 / 2.

É também recomendado que para medições de parâmetros “sob” ou “após” a força máxima, Le, seja aproximadamente igual a L0.

4.6 alongamento extensométrico: Aumento do comprimento de medida extensométrico (Le) em qualquer momento da realização do ensaio.

4.6.1 alongamento extensométrico percentual: Aumento do comprimento de medida extensométrico, após a remoção, do corpo-de-prova, de uma tensão especificada, expresso em percentagem do comprimento de medida extensométrico (Le).

4.6.2 alongamento percentual no ponto de escoamento (Ae): Alongamento extensométrico entre o início do escoa-mento e o início da deformação homogênea de encruamento. É expresso como uma porcentagem do comprimento extensométrico (Le).

4.7 redução percentual da área (Z): Máxima mudança na área da seção transversal, que pode ter ocorrido durante o ensaio (S0 - Su), expressa como porcentagem da área da seção transversal original (S0).

4.8 força máxima (Fm): Maior força que o corpo-de-prova suporta durante o ensaio, uma vez ultrapassado o ponto de escoamento. Para materiais sem ponto de escoamento, é o valor máximo durante o ensaio.

4.9 tensão: Força dividida pela área da seção transversal original (So) do corpo-de-prova, em qualquer momento do ensaio.

4.9.1 resistência à tração (Rm): Tensão correspondente à força máxima (Fm).

4.9.2 tensão de escoamento: Quando durante o ensaio o material metálico apresentar o fenômeno de escoamento, a de-formação plástica ocorre sem nenhum incremento de força. Deve-se distinguir:

4.9.2.1 tensão de escoamento superior (ReH): Valor da tensão no instante em que o primeiro decréscimo de força é observado (ver figura 2).

4.9.2.2 tensão de escoamento inferior (ReL): Menor valor da tensão durante o escoamento plástico, desconsiderando-se qualquer efeito transitório inicial (ver figura 2).

4.9.3 tensão convencional de alongamento não proporcional (Rp): Tensão para a qual o alongamento não pro-porcional é igual a uma porcentagem especificada do comprimento de medida extensométrico (Le) (ver figura 3). O símbolo usado deve ser seguido de um sufixo dando a porcentagem prescrita, por exemplo: Rp0,2.

4.9.4 tensão convencional de alongamento total (Rt): Tensão para a qual o alongamento total (alongamento elástico mais alongamento plástico) é igual a uma porcentagem especificada do comprimento de medida extensométrico (Le) (ver figura 4). O símbolo usado deve ser seguido de sufixo que indica a porcentagem prescrita do comprimento de medida extensométrico, por exemplo: Rt0,5.

4.9.5 tensão convencional de alongamento especificado (Rr): Tensão na qual, após removida a força, um alonga-mento percentual permanente ou um alongamento extensométrico, expressos respectivamente como porcentagem do comprimento de medida original (Lo) ou comprimento de medida extensométrico (Le), não foi excedido (ver figura 5).

O símbolo usado deve ser seguido por um sufixo dando a porcentagem especificada do comprimento de medida original (L0) ou comprimento de medida extensométrico (Le), por exemplo: Rr0,2.

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55,65 S

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5 Símbolos e designações

Símbolos e designações correspondentes são dados na tabela 1.

6 Corpo-de-prova

6.1 Forma e dimensões

6.1.1 Geral

A forma e as dimensões dos corpos-de-prova dependem da forma e dimensões dos produtos metálicos dos quais os corpos-de-prova são retirados.

O corpo-de-prova é, usualmente, obtido pela usinagem de uma amostra do produto ou obtido por forjamento ou fundição. Entretanto, produtos de seção constante (barras, fios, etc.) e também corpos-de-prova fundidos (ferro fundido maleável, ferro fundido branco, ligas não ferrosas) podem ser ensaiados sem ser usinados.

A seção transversal do corpo-de-prova pode ser circular, quadrada, retangular, anelar ou, em casos especiais, de alguma outra forma.

São chamados corpos-de-prova porporcionais aqueles que têm o comprimento de medida original, relacionado à área da

seção transversal através da equação 00 SkL # , sendo o valor internacionalmente adotado para k de 5,65.

O comprimento de medida original não deve ser menor que 20 mm. Quando a área da seção transversal do corpo-de-prova for muito pequena para que o comprimento de medida original seja determinado com k = 5,65, um valor maior (preferivelmente 11,3) ou um corpo-de-prova não proporcional pode ser usado.

Em caso de corpos-de-prova não proporcionais, o comprimento de medida original (L0) utilizado é independente da área da seção transversal original (S0).

As tolerâncias dimensionais dos corpos-de-prova devem estar de acordo com os anexos apropriados (6.2).

Tabela 1 - Símbolos e designações

Número de referência1)

Símbolo Unidade Designação

Corpo-de-prova

1 a2) mm

- Espessura de um corpo-de-prova plano ou espessura da parede de um tubo

2 b mm - Largura do comprimento paralelo do corpo-de-prova plano ou

largura média da tira longitudinal tomada a partir de um tubo ou da largura de um fio chato

3 d mm - Diâmetro do comprimento paralelo do corpo-de-prova

cilíndrico, de fio circular ou diâmetro interno de um tubo

4 D mm - Diâmetro externo de um tubo

5 L0 mm - Comprimento de medida original

- L'0 mm - Comprimento de medida inicial para determinação de Ag

6 Lc mm - Comprimento paralelo

- Le mm - Comprimento de medida extensométrico

7 Lt mm - Comprimento total do corpo-de-prova

8 Lu mm - Comprimento de medida final após ruptura

- L'u mm - Comprimento de medida final para determinação de Ag

9 S0 mm2 - Área da seção transversal original do comprimento paralelo

10 Su mm2 - Área da menor seção transversal após a ruptura

- k - - Coeficiente de proporcionalidade

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Tabela 1 (conclusão)

Número de referência1)

Símbolo Unidade Designação

11 Z %

- Redução percentual da área:

1000

f0 $%

S

SS

12 - - - Extremidades do corpo-de-prova

Alongamento

13 - mm - Alongamento após a ruptura: Lu - Lo

14 A3) %

- Alongamento percentual após ruptura:

1000

0f $%

L

LL

15 Ae % - Alongamento percentual no ponto de escoamento

- &Lm mm - Alongamento extensométrico sob força máxima

16 Ag % - Alongamento não proporcional percentual sob força máxima

Fm

17 Agt % - Alongamento total percentual sob força máxima Fm

18 At % - Alongamento percentual total na ruptura

19 - % - Alongamento especificado não proporcional

20 - % - Alongamento percentual total

21 - % - Alongamento especificado

Força

22 Fm N - Força máxima

Tensão de escoamento - Tensão convencional - Resistência à tração

23 ReH N/mm2 - Tensão de escoamento superior4)

24 ReL N/mm2 - Tensão de escoamento inferior

25 Rm N/mm2 - Resistência à tração

Tensão de escoamento - Tensão convencional - Resistência à tração

26 Rp N/mm2 - Tensão convencional de alongamento não proporcional

27 Rr N/mm2 - Tensão convencional de alongamento especificado

28 Rt N/mm2 - Tensão convencional de alongamento total

- E N/mm2 - Módulo de elasticidade 1)

Ver figuras 1 a 13. 2)

No caso de tubos, também é utilizado o símbolo T. 3)

Ver 4.4.2. 4)

1 N/mm2 = 1 MPa.

6.1.2 Corpos-de-prova usinados

Corpos-de-prova usinados devem ter curva de concordância entre as extremidades e o comprimento paralelo, se estes tiverem dimensões diferentes. As dimensões dos raios de concordância podem ser importantes e recomenda-se que sejam definidas nas especificações do material, se as mesmas não forem dadas no anexo apropriado (6.2).

As extremidades do corpo-de-prova podem ser de qualquer forma, desde que sejam compatíveis com os dispositivos de fixação da máquina de ensaio. O eixo do corpo-de-prova deve coincidir ou ser paralelo ao eixo de aplicação da força.

O comprimento paralelo (Lc) ou, em casos onde o corpo-de-prova não tem curva de concordância, o comprimento livre entre os dispositivos de fixação deve ser sempre maior do que o comprimento de medida original (L0).

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6.1.3 Corpos-de-prova não usinados

Se o corpo-de-prova consistir em uma parte não usinada do produto ou uma barra, o comprimento livre entre os dispo-sitivos de fixação da máquina de ensaio deve ser suficiente para que as marcas de referência fiquem a uma distância razoável desses dispositivos (anexos A e D).

Os corpos-de-prova brutos de fundição devem possuir curvas de concordância entre as extremidades e o comprimento paralelo. As dimensões dos raios dessas concordâncias são importantes e é recomendável que sejam definidas na norma do produto. As extremidades podem ser de qualquer forma, desde que sejam compatíveis com os dispositivos de fixação da máquina de ensaio. O comprimento paralelo (Lc) deve ser sempre maior do que o comprimento de medida original (L0).

6.2 Tipos

Os principais tipos de corpos-de-prova estão definidos nos anexos A e D, de acordo com a forma e o tipo do produto, conforme mostrado na tabela 2. Outros tipos de corpos-de-prova podem ser especificados em normas de produto.

Tabela 2 - Principais tipos de corpos-de-prova

Tipo do produto

Folhas, chapas

com espessura em milímetros de

Fios, barras, perfis

com diâmetro ou lado em milímetros de

Anexo correspondente

0,1 ' espessura ( 3 - A

- < 4 B

! 3 ! 4 C

Tubos D

6.3 Preparação do corpo-de-prova

Os corpos-de-prova devem ser escolhidos e preparados de acordo com as determinações dos padrões internacionais para os diferentes tipos de materiais (ISO 377).

7 Determinação da área da seção transversal original (S0)

A área da seção transversal original deve ser calculada a partir das medições de dimensões apropriadas. A incerteza desse cálculo depende da natureza e do tipo do corpo-de-prova. É indicada nos anexos A a D para diferentes tipos de corpos-de-prova.

8 Marcação do comprimento de medida original (L0)

As extremidades do comprimento de medida original devem ser levemente marcadas com traços ou linhas, mas não com riscos que possam resultar em uma ruptura prematura.

Para corpos-de-prova proporcionais, o valor calculado do comprimento de medida original deve ser arredondado para um valor mais próximo do múltiplo de 5 mm, desde que a diferença entre o comprimento marcado e o calculado seja menor que 10% de L0. O anexo F contém um nomograma que permite a determinação do comprimento de medida original correspondente às dimensões do corpo-de-prova de seção retangular. O comprimento de medida original deve ser marcado com uma incerteza de ± 1%.

Quando o comprimento paralelo (Lc) for muito maior que o comprimento de medida original, como por exemplo em corpos-de-prova não usinados, devem ser traçados vários pares de traços ou linhas, limitando sucessivos comprimentos originais.

Em alguns casos pode ser útil riscar, na superfície do corpo-de-prova, uma linha paralela ao eixo longitudinal, ao longo da qual será marcado o comprimento de medida.

9 Incerteza dos instrumentos de ensaio

A máquina de ensaio deve ser calibrada conforme a ISO 7500-1 e deve ser de classe 1 ou melhor.

Quando for utilizado extensômetro para a determinação dos limites superior e inferior de escoamento e alongamento não proporcional percentual sob força máxima, ele deve ser de classe 1, conforme a ISO 9513. Para as outras características (com grande alongamento), pode ser utilizado um extensômetro de classe 2 conforme a ISO 9513.

10 Condições de ensaio

10.1 Velocidade do ensaio

A menos que seja especificada na norma do produto, a velocidade do ensaio deve estar em conformidade com as seguintes condições, dependendo da natureza do material.

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10.1.1 Tensão de escoamento ou tensão convencional

10.1.1.1 Tensão de escoamento superior (ReH)

Dentro da zona elástica e até a tensão de escoamento superior, a velocidade de separação dos cabeçotes da máquina deve ser mantida o mais constante possível e estar dentro dos limites correspondentes à velocidade de tensionamento fornecidos na tabela 3. Deve ser fixada regulando-se a velocidade de tensionamento na zona elástica e mantendo-se os controles da máquina nessa regulagem, até que o limite superior de escoamento seja atingido.

Tabela 3 - Velocidade de tensionamento

Módulo de elasticidade

do material (E)

Velocidade de tensionamento

N/mm2 . s-1

N/mm2 mín. máx.

E < 150 000 2 10

E ! 150 000 6 30

10.1.1.2 Tensão de escoamento inferior (ReL)

Se somente a tensão de escoamento inferior estiver sendo determinada, a velocidade de deformação durante o escoamento do comprimento paralelo do corpo-de-prova deve estar entre 0,000 25/s e 0,002 5/s. A velocidade de deformação do comprimento paralelo deve ser mantida o mais constante possível. Se esta velocidade não puder ser regulada diretamente, ela deverá ser fixada regulando-se a velocidade de tensionamento pouco antes do início do escoamento. Esta regulagem não deverá ser alterada até que o escoamento termine.

Nunca a velocidade de tensionamento na zona elástica deve exceder as velocidades máximas indicadas na tabela 3.

10.1.1.3 Tensões de escoamento superior e inferior (ReH e ReL)

Se as duas tensões de escoamento forem determinadas durante o mesmo ensaio, as condições para determinação da tensão de escoamento inferior deverão ser mantidas (10.1.1.2).

10.1.1.4 Tensão convencional de alongamento não proporcional e tensão convencional de alongamento total

(Rp e Rt)

A velocidade de tensionamento deve estar dentro dos limites indicados na tabela 3.

Na fase plástica e até a tensão convencional de alongamento (não proporcional ou alongamento total), a velocidade de deformação não deve exceder 0,002 5/s.

10.1.1.5 Velocidade de separação

Se a máquina de ensaio não for capaz de medir ou controlar a velocidade de deformação, uma velocidade de separação dos cabeçotes, equivalente à velocidade de tensionamento dada na tabela 3, deve ser utilizada até o término do escoamento.

10.1.2 Resistência à tração (Rm)

10.1.2.1 Na fase plástica

A velocidade de deformação do comprimento paralelo não deve exceder 0,008/s.

10.1.2.2 Na fase elástica

Se o ensaio não incluir a determinação da tensão de escoamento (ou tensão convencional), a velocidade da máquina pode atingir a máxima velocidade permitida na fase plástica.

10.2 Método de fixação

Os corpos-de-prova devem ser presos por meios adequados, como por exemplo, cunhas, extremidades roscadas ou ombreadas, etc. Devem ser fixados à máquina, de maneira que o esforço seja aplicado o mais axialmente possível. Isto é muito importante quando se ensaiam materiais frágeis ou quando se determina tensão convencional de alongamento não proporcional ou tensão convencional de alongamento total ou tensão de escoamento.

11 Determinação do alongamento percentual após a ruptura (A)

11.1 O alongamento percentual após a ruptura deve ser determinado de acordo com a definição de 4.4.2.

Para isso, as duas partes do corpo-de-prova rompido devem ser cuidadosamente colocadas juntas, de tal forma que seus eixos estejam coaxiais.

Cuidados especiais devem ser tomados para que se assegure o contato entre as duas partes do corpo-de-prova ao se medir o comprimento final, principalmente quando ele possui área de seção transversal reduzida ou com baixos valores de alongamento.

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O alongamento após a ruptura (Lu - Lo) deve ser determinado dentro de 0,25 mm, com instrumento de medição com resolução de 0,1 mm, e o valor do alongamento percentual após a ruptura deve ser arredondado para 0,5%. É recomendável que sejam tomadas precauções especiais ao se determinar alongamento cujo valor mínimo percentual especificado seja menor que 5% (anexo E).

Essa medição é válida, em princípio, somente se a distância entre a ruptura e a marca mais próxima não for menor que 1/3 do comprimento de medida original (L0). Entretanto, a medição é válida, independentemente da posição da ruptura, se o alongamento percentual após a ruptura for igual ou maior que o valor especificado.

11.2 Para máquinas com capacidade de medir alongamento na ruptura usando extensômetro, não é necessário marcar os comprimentos de medidas. O alongamento medido é o alongamento total na ruptura e, portanto, é necessário deduzir-se o alongamento elástico para se obter o alongamento percentual após a ruptura.

Em princípio, a medição é válida somente se a ruptura ocorrer dentro do comprimento extensométrico (Le). A medição é válida, independentemente da posição da ruptura, se o alongamento percentual após a ruptura for igual ou maior que o valor especificado.

NOTA - Se a norma do produto especificar a determinação do alongamento percentual após a ruptura para um determinado comprimento

de medida, o comprimento de medida do extensômetro deve ser igual a este comprimento.

11.3 Se o alongamento for medido sobre um comprimento fixado, ele pode ser convertido para um comprimento proporcional, usando-se tabelas ou fórmulas de conversão, quando acordado antes do ensaio (por exemplo ISO 2566-1 ou ISO 2566-2).

NOTA - Somente é possível comparar valores de alongamentos percentuais quando os comprimentos de medida ou comprimentos

extensométricos, as formas e as áreas da seção transversal forem iguais, ou quando o coeficiente de proporcionalidade (k) for o mesmo.

11.4 Para evitar rejeição de corpos-de-prova, nos quais a ruptura possa ocorrer fora dos limites especificados em 11.1, o método baseado na subdivisão de L0 em N partes iguais pode ser usado tal como descrito no anexo G.

12 Determinação do alongamento percentual total sob força máxima (Agt)

O método consiste na determinação, no diagrama tensão-alongamento obtido com um extensômetro, do alongamento sob força máxima (&Lm).

Alguns materiais exibem um patamar na força máxima. Quando isso ocorrer, o alongamento percentual total sob força máxima é tomado no ponto central do patamar (ver figura 1).

O comprimento extensométrico deve ser fornecido no relatório de ensaio.

O alongamento percentual total sob força máxima é calculado pela seguinte equação:

100$&

#e

mgt

L

LA

Se o ensaio de tração for realizado em máquina controlada por computador com sistema de aquisição de dados, o alongamento é diretamente determinado na força máxima.

Como informação, o anexo H descreve um método manual.

13 Determinação da tensão convencional de alongamento não proporcional (Rp)

A tensão convencional de alongamento não proporcional (Rp) é determinada no diagrama força x alongamento, desenhando-se uma linha paralela à parte reta da curva e a uma distância equivalente à porcentagem não proporcional prescrita, por exemplo 0,2%. O ponto de intersecção desta linha com a curva fornece a força correspondente à tensão desejada. A tensão é obtida pela divisão da força encontrada pela área da seção transversal original do corpo-de-prova (S0) (ver figura 6).

A exatidão com que o diagrama força x alongamento for traçado é essencial.

Se a parte reta do diagrama não estiver bem definida, de modo a se traçar a linha paralela com exatidão, recomenda-se o seguinte procedimento (ver figura 6).

Após ultrapassar o valor previsto para a tensão convencional, a força é reduzida para um valor próximo a 10% da força atingida. Em seguida, a força é aumentada outra vez, até exceder o valor originalmente atingido. Para se determinar a tensão desejada, desenham-se, primeiro, uma reta unindo as extremidades do ciclo de histerese e, em seguida, uma reta paralela à primeira, que passe pela abscissa correspondente ao valor prescrito para o valor do alongamento não proporcional. A interseção desta reta com a curva força x alongamento fornece a força correspondente à tensão convencional de alongamento não proporcional. Esta tensão é obtida dividindo-se a força pela área da seção transversal original do corpo-de-prova (S0) (ver figura 6).

NOTA - A correção da origem da curva pode ser feita por vários métodos. Geralmente é utilizado o seguinte método: traça-se uma linha

paralela à linha definida pelas extremidades do ciclo de histerese, a qual cruza a zona elástica crescente do diagrama, cuja inclinação é próxima àquela do ciclo de histerese. O ponto de intersecção dessa linha com o eixo das abscissas fornece a origem correta da curva.

13.2 Esta propriedade pode ser obtida sem se traçar a curva força x alongamento, usando-se instrumentos automáticos (por exemplo, microprocessador).

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14 Determinação da tensão convencional de alongamento total (Rt)

14.1 A tensão convencional de alongamento total é determinada no diagrama força x alongamento, desenhando-se uma reta paralela ao eixo das ordenadas (das forças) e a uma distância equivalente ao alongamento percentual total prescrito. O ponto de interseção desta reta com a curva fornece a força correspondente à tensão desejada. Esta tensão é obtida dividindo-se a força pela área da seção transversal original (So) do corpo-de-prova (ver figura 4).

14.2 Esta propriedade pode ser obtida sem se traçar a curva força x alongamento, usando-se instrumentos automáticos.

15 Método para verificação da tensão convencional de alongamento especificado (Rr)

O corpo-de-prova é submetido, durante 10 s a 12 s, à força correspondente à tensão especificada. Verifica-se, após a remoção da força, se o alongamento residual permanente não é superior à porcentagem especificada do comprimento de medida original (L0).

16 Determinação da redução percentual de área (Z)

A percentagem de redução de área deverá ser determinada de acordo com a definição dada em 4.7.

As duas partes do corpo-de-prova rompido devem ser cuidadosamente colocadas juntas, de tal forma que seus eixos estejam coaxiais. A área da menor seção transversal após a ruptura (Su) deve ser medida com uma incerteza de ± 2% (anexos A a D). A diferença entre a área (Su) e a área da seção transversal original (S0) expressa como percentagem da área original fornece a redução percentual de área.

17 Incerteza dos resultados

A incerteza dos resultados depende de vários parâmetros que podem ser separados em duas categorias:

- parâmetros metrológicos, tais como as classes da máquina de ensaios e do extensômetro e a incerteza das medições das dimensões do corpo-de-prova;

- parâmetros do material e do ensaio, tais como a natureza do material, a geometria e preparação do corpo-de-prova, velocidade do ensaio, temperatura, aquisição de dados e técnicas de análise.

Na ausência de dados suficientes para todos os tipos de materiais, não é possível, até o presente, fixar valores para incerteza das diferentes propriedades medidas em um ensaio de tração.

O anexo J fornece um guia para a determinação de incerteza relacionada aos parâmetros metrológicos.

O anexo K fornece os valoes obtidos dos ensaios interlaboratoriais em um grupo de aços e de ligas de alumínio.

18 Relatório de ensaio

O relatório deve conter no mínimo as seguintes informações:

a) referência a esta Norma;

b) identificação do corpo-de-prova;

c) natureza do material ensaiado, se conhecida;

d) tipo de corpo-de-prova;

e) localização e orientação da retirada do corpo-de-prova;

f) características medidas e respectivos resultados.

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NOTA - Ver na tabela 1 o significado das referências.

Figura 1 - Definição dos alongamentos


Figura 2 - Definição das tensões de escoamento superior e inferior para diferentes curvas

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Figura 3 - Tensão convencional de alongamento não proporcional (Rp)

NOTA - Ver na tabela 1 o significado das referências. NOTA - Ver na tabela 1 o significado das referências.

Figura 4 - Tensão convencional de alongamento total (Rt) Figura 5 - Tensão convencional de alongamento especificado (Rr)

NOTA - Ver na tabela 1 o significado das referências. NOTA - Ver na tabela 1 o significado das referências. Figura 6 - Tensão convencional de alongamento não Figura 7 - Alongamento percentual no ponto

proporcional (Rp) (ver 13.1) de escoamento (Ae)

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Figura 8 - Força máxima

NOTAS

1 A forma das extremidades do corpo-de-prova é dada somente como exemplo.

2 Ver na tabela 1 o significado das referências.

Figura 9 - Corpos-de-prova usinados de seção retangular (ver anexo A)

NOTAS 1 A forma das extremidades do corpo-de-prova é dada somente como exemplo. 2 Ver na tabela 1 o significado das referências.

Figura 10 - Corpos-de-prova constituídos por segmento não usinado do produto (ver anexo B)

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Figura 11 - Corpos-de-prova proporcionais (ver anexo C)


Figura 12 - Corpos-de-prova constituídos por segmento de tubo (ver anexo D)

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Figura 13 - Corpo-de-prova retirado do tubo (ver anexo D)

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/ANEXO A

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Anexo A (normativo) Tipos de corpos-de-prova a serem usados para produtos finos: folhas, tiras e

chapas com espessura entre 0,1 mm e 3 mm

Produtos com espessura menor que 0,5 mm podem exigir cuidados especiais.

A.1 Formato do corpo-de-prova

Geralmente o corpo-de-prova tem extremidades mais largas do que o comprimento paralelo. O comprimento paralelo (Lc) é unido às extremidades do corpo-de-prova por meio de curvas de concordância, com raio mínimo de 20 mm. A largura destas extremidades deve ser no mínimo 20 mm e no máximo 40 mm.

O corpo-de-prova, mediante acordo, pode também, consistir em uma tira com lados paralelos. Para produtos de largura igual ou menor que 20 mm, a largura do corpo-de-prova pode ser a mesma do produto.

A.2 Dimensões do corpo-de-prova

O comprimento paralelo não deve ser menor que 20b

L ) .

Em caso de divergência, será usado sempre o comprimento L0 + 2b, a menos que o material seja insuficiente.

No caso de corpos-de-prova de lados paralelos, de largura inferior a 20 mm, e a menos que haja outras especificações em produtos normalizados, o comprimento de medida original (L0) deve ser igual a 50 mm. Para este tipo de corpo-de-prova, a distância livre entre as garras da máquina de ensaio deve ser igual a L0 + 3b.

Existem dois tipos de corpos-de-prova não proporcionais com as dimensões dadas na tabela A.1.

Ao se medir as dimensões de cada corpo-de-prova, as tolerâncias de forma devem estar de acordo com a tabela A.2.

No caso de corpos-de-prova cuja largura seja a mesma do produto, a área da seção transversal original (S0) será calculada com base nas dimensões medidas no corpo-de-prova.

Para evitar medições de largura do corpo-de-prova na fase de ensaio, a largura nominal do corpo-de-prova pode ser adotada, desde que sejam respeitadas as tolerâncias de usinagem e as de forma dadas na tabela A.2.

Tabela A.1 - Dimensões do corpo-de-prova Dimensões em milímetros

Tipo de

corpo-de-prova

Largura

b

Comprimento de medida original

Lo

Comprimento

paralelo

Lc

Comprimento livre entre as garras para corpo-de-prova de lados paralelos

1 12,5 * 1 50 75 87,5

2 20 * 1 80 120 140

Tabela A.2 - Tolerâncias na largura do corpo-de-prova

Dimensões e tolerâncias em milímetros

Largura nominal do corpo-de-prova

Tolerância de usinagem1)

Tolerância de forma2)

12,5 * 0,09 0,043

20 * 0,105 0,052

1) Tolerâncias js 12 de acordo com ISO 286-2. Essas tolerâncias são aplicáveis se o valor nominal da área de seção transversal original (S0) for para ser usada nos cálculos, sem necessidade de medição. 2) Tolerância IT 9 (ver ISO 286-2). Desvio máximo entre as medições das larguras ao longo de todo o comprimento paralelo (Lc) do corpo-de-prova.

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A.3 Preparação dos corpos-de-prova

Os corpos-de-prova são preparados de modo a não afetar as propriedades do metal. Qualquer área que tenha sido endurecida por cisalhamento ou esmagamento deve ser removida por usinagem.

Para materiais muito finos, é recomendado que tiras de mesma largura sejam cortadas e colocadas em um feixe, com folhas de papel intermediárias e resistentes ao óleo de corte. É recomendável que cada pequeno feixe de tiras seja acomodado com tiras mais espessas de cada lado, antes da usinagem até a dimensão final do corpo-de-prova.

O valor fornecido na tabela A.2, por exemplo ± 0,09 mm para a largura nominal de 12,5 mm, significa que nenhum corpo-de-prova deve possuir largura além dos valores dados a seguir, se o valor nominal da área da seção transversal original (S0) for incluída sem ter sido medida:

12,5 + 0,09 = 12,59 mm

12,5 % 0,09 = 12,41 mm

A.4 Determinação da área da seção transversal original (S0)

A área da seção transversal original deve ser calculada a partir da medição das dimensões do corpo-de-prova.

O erro na determinação da área da seção transversal original (S0) não deve exceder ± 2%. Normalmente, a maior parte deste erro provém da medição da espessura do corpo-de-prova, portanto, erro da medição da largura não deve exceder ± 0,2%.

________________

/ANEXO B

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Anexo B (normativo) Tipos de corpos-de-prova a serem usados em fios, barras e perfis com diâmetro ou espessura menores que 4 mm

B.1 Forma do corpo-de-prova

O corpo-de-prova geralmente consiste em uma parte não usinada do produto (ver figura 10).

B.2 Dimensões do corpo-de-prova

O comprimento de medida original (L0) deve ser de (200 ± 2) mm ou (100 ± 1) mm. A distância entre os dispositivos de fixação da máquina de ensaio deve ser igual a pelo menos L0 + 50 mm, isto é, 250 mm e 150 mm, respectivamente, exceto no caso de fios de pequeno diâmetro, onde essa distância pode ser igual a L0.

NOTA - Em casos onde o alongamento percentual após ruptura não for determinado, pode ser usada a distância entre os dispositivos de fixação de pelo menos 50 mm.

B.3 Preparação de corpos-de-prova

Se o produto for fornecido em rolos, deve ser endireitado cuidadosamente.

B.4 Determinação da área da seção transversal original (S0)

A área da seção transversal original (S0) deve ser determinada com incerteza de ± 1%.

Para produtos de seção transversal circular, a área da seção transversal original pode ser calculada pela média aritmética de duas medidas, feitas em direções perpendiculares.

A área da seção transversal original pode ser determinada a partir da massa de um comprimento conhecido e de sua massa específica.

________________

/ANEXO C

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Anexo C (normativo) Tipos de corpos-de-prova a serem usados em folhas e chapas com espessura igual ou maior que 3 mm, e fios, barras e perfis com diâmetro ou espessura igual ou maior que 4 mm

C.1 Forma do corpo-de-prova

Em geral, o corpo-de-prova é usinado e o comprimento paralelo deve ser unido às extremidades por meio de curvas de concordância que devem ter formas adequadas às garras da máquina de ensaios (ver figura 11). O mínimo raio de con-cordância deve ser de:

- 0,75 d (sendo d o diâmetro do comprimento de medida) para corpos-de-prova cilíndricos;

- 12 mm para os corpos-de-prova prismáticos.

Se solicitado, perfis, barras etc. podem ser ensaiados sem usinagem.

A seção transversal do corpo-de-prova pode ser circular, quadrada ou, em casos especiais, de outra forma.

Para corpos-de-prova de seção retangular é recomendado que não se ultrapasse a relação de 8:1 entre a largura e espessura do corpo-de-prova.

Em geral, o diâmetro do comprimento paralelo dos corpos-de-prova cilíndricos não será menor que 4 mm.

C.2 Dimensões do corpo-de-prova

C.2.1 Comprimento paralelo do corpo-de-prova usinado

O comprimento paralelo (Lc) deve ser igual ou maior que:

Em caso de divergência, e dependendo do tipo de corpo-de-prova, deve ser usado o comprimento dL 20 ) ou 00 2 SL ) ,

salvo se ocorrer insuficiência de material.

C.2.2 Comprimento de corpo-de-prova não usinado

O comprimento livre entre garras da máquina será adequado às marcas de referência.

C.2.3 Comprimento de medida original (L0)

C.2.3.1 Corpos-de-prova proporcionais

Como regra geral, corpos-de-prova proporcionais são usados onde o comprimento de medida original (L0) é relacionado com a área original da seção transversal (S0) pela equação:

00 SkL #

onde:

k é igual a 5,65.

Corpos-de-prova com seção transversal circular devem ter preferencialmente as dimensões fornecidas na tabela C.1.

O nomograma fornecido no anexo F facilita a determinação do comprimento original (L0) correspondente às dimensões do corpo-de-prova de seção transversal retangular.

C.2.3.2 Corpos-de-prova não proporcionais

Corpos-de-prova não proporcionais podem ser usados se especificados pela norma de produtos.

circular; seção de prova-de-corpos para ,2

a) 0d

L )

circular. seção de prova-de-corpos para ,1,5 b) 00 SL )

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Tabela C.1 - Corpos-de-prova de seção transversal circular

k Diâmetro

D mm

Área da seção transversal original

S0

mm2

Comprimento original

00 SkL #

mm

Comprimento paralelo mínimo

Lc

mm

Comprimento total Lt

mm

20 * 0,15 314 100 * 1,0 110 Depende do método de fixação do corpo-de-prova na máquina.

Em princípio:

LT > LC + 2d ou 4d

5,65 10 * 0,075 78,5 50 * 0,5 55

5 * 0,040 19,6 25 * 0,25 28

C.3 Preparação dos corpos-de-prova

As tolerâncias nas dimensões transversais dos corpos-de-prova usinados são dadas na tabela C.2.

Um exemplo de aplicação destas tolerâncias é dado a seguir:

a) tolerâncias de usinagem

O valor dado na tabela C.2, por exemplo, ± 0,075 mm para um diâmetro nominal de 10 mm, significa que, se o valor nominal da área (So) da seção transversal original é para ser incluído no cálculo, nenhum corpo-de-prova poderá ter diâmetro fora dos seguintes limites:

10 + 0,075 = 10,075 mm

10 - 0,075 = 9,925 mm

b) tolerância de forma:

O valor dado na tabela C.2 significa que, para um corpo-de-prova com diâmetro nominal de 10 mm, que satisfaz as condições de usinagem dadas acima, o desvio entre o menor e o maior diâmetros medidos não deve exceder 0,04 mm.

Conseqüentemente, se o diâmetro mínimo do corpo-de-prova for 9,99 mm, seu diâmetro máximo não deverá ser maior que 9,99 + 0,036 = 10,026 mm.

C.4 Determinação da área da seção transversal (S0)

No caso de corpos-de-prova de seção circular, pode-se utilizar o diâmetro nominal para calcular a área da seção transversal original (S0), desde que os mesmos satisfaçam as tolerâncias dadas na tabela C.2. No caso de qualquer outra forma de corpos-de-prova, a área da seção transversal original (S0) deve ser calculada a partir das medidas das dimensões apropriadas, que devem ser determinadas com erro menor que ± 0,5% de cada dimensão.

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Tabela C.2 - Tolerâncias relacionadas com as dimensões transversais do corpo-de-prova

Dimensões e tolerâncias em milímetros

Designação Dimensão transversal

nominal

Tolerância de usinagem sobre a dimensão nominal1)

Tolerância de forma

Diâmetro do corpo-de-prova usinado de seção transversal circular

3 * 0,05 0,0252)

> 3

' 6

* 0,06 0,032)

> 6

' 10

* 0,075 0,0362)

> 10

' 18

* 0,09 0,0432)

> 18

' 30

* 0,105 0,0522)

Dimensões transversais de corpos-de-prova de seção transversalretangular usinados nas quatro faces

Mesmas tolerâncias aplicáveis aos diâmetros de corpos-de-prova de

seção transversal circular

Dimensões transversais de corpos-de-prova de seção transversal retangular usinados em somente duas faces opostas

3 0,143)

> 3

' 6 0,183)

> 6

' 10 0,223)

> 10

' 18 0,273)

> 18

' 30 0,333)

> 30

' 50

0,393)

1) Tolerâncias js 12 de acordo com a ISO 286-2. Estas tolerâncias são aplicáveis se o valor nominal da área da seção transversal original

(S0) for incluído no cálculo sem medi-la.

+,

+-.

19 IT Tolerância

19 IT Tolerância

3)

2)

.prova-de-corpo do c)( paralelo total ocompriment

do longo ao daespecifica ltransversa dimensão uma de medidas entre máximo Desvio

L

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/ANEXO D

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Anexo D (normativo) Tipos de corpos-de-prova a serem usados no caso de tubos

D.1 Forma do corpo-de-prova

O corpo-de-prova consiste em um pedaço de tubo ou uma tira transversal ou longitudinal de tubo, que tenha a espessura total da parede do tubo (ver figuras 12 e 13), ou de um corpo-de-prova de seção circular usinada da parede do tubo.

Os corpos-de-prova transversais, longitudinais e de seção transversal circular obtidos por usinagem estão descritos no anexo A, para espessura de parede de tubo menores que 3 mm, e no anexo C, para espessuras iguais ou maiores que 3 mm. A tira longitudinal é geralmente usada para tubos com espessura de parede maior que 0,5 mm.

D.2 Dimensões do corpo-de-prova

D.2.1 Segmento de tubo

O segmento de tubo deve ser fechado nas duas extremidades. O comprimento livre entre cada tampão e as marcas de medida mais próximas deve ser superior a D/4. Em casos de divergência, o valor D deve ser usado, quando houver material suficiente.

O comprimento do tampão, que se prolonga para além das garras da máquina na direção das marcas de medida não deve ser maior que D, e sua forma deve ser tal que não prejudique o alongamento do comprimento de medida.

D.2.2 Tira transversal ou longitudinal

O comprimento paralelo (Lc) das tiras longitudinais não deve ser achatado, mas as extremidades podem ser achatadas para a fixação nas garras da máquina de ensaio.

As dimensões do corpo-de-prova transversais ou longitudinais, diferentes dos apresentados nos anexos A e C, podem ser especificadas nas normas do produto.

Cuidados especiais devem ser tomados quando do endireitamento de corpos-de-prova transversais.

D.2.3 Amostras de seção transversal circular usinadas da parede de tubo

As amostras de corpos-de-prova são especificadas nas normas do produto.

D.3 Determinação da área da seção transversal original (S0)

A área da seção transversal original do corpo-de-prova deve ser determinada com aproximação de ± 1%.

A área da seção transversal original (S0) do corpo-de-prova constituído de um pedaço de tubo ou tira transversal ou longitudinal pode ser determinada a partir da massa do corpo-de-prova, de seu comprimento e de sua massa específica.

A área da seção transversal original (S0) do corpo-de-prova constituído de uma tira transversal ou longitudinal pode ser calculada de acordo com a seguinte expressão:

/ 0aD

baDbaD

b

D

bDbD

bS

2arcsin

2

2)2(

4arcsin

4)(

4

21/222

21/222

0 %12

345

6 %%%%%)%#

onde:

a é a espessura da parede do tubo;

b é a largura média da tira;

D é o diâmetro externo.

Para corpos-de-prova longitudinal ou transversal, as seguinte expressões simplificadas podem ser utilizadas:

7 8 0,25;quando 2 6

1 2

0 (99:

;

<<=

>

%)#

D

b

aDD

babS

abS #0 quando 0,17(D

b .

No caso de corpo-de-prova constituído de um pedaço de tubo, a área da seção transversal (S0) pode ser calculada pela seguinte expressão:

7 8a- DS 0 "?#

________________

/ANEXO E

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Anexo E (informativo) Cuidados a serem observados na medição de alongamento percentual após a ruptura

quando o valor especificado for menor que 5%

Um dos métodos recomendados é o seguinte:

Antes do ensaio, fazer uma pequena marca próxima a uma das extremidades da parte paralela. Utilizando um compasso de ponta seca, ajustado com o comprimento de medida, traçar um arco tendo como centro essa marca. Após a ruptura, o corpo-de-prova rompido deve ser colocado em um dispositivo de fixação apropriado e, para manter as partes firmemente unidas durante a medição, uma força axial de compressão deve ser aplicada, de preferência por meio de um parafuso. Um segundo arco de mesmo raio deve ser descrito a partir do centro original. A distância entre os dois traços deve ser medida por meio de um microscópio de medição ou outro instrumento adequado. Para que o traço fino seja mais visível, um filme corante adequado pode ser aplicado ao corpo-de-prova antes do ensaio.

________________

/ANEXO F

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Anexo F (informativo) Nomograma para o cálculo do comprimento de medida de corpos-de-prova de seção transversal retangular

O nomograma da figura F.1. foi construído pelo método de alinhamento.

F.1 Método de uso

Efetuar os seguintes passos:

a) nas escalas externas, selecionar os pontos a e b, representando a espessura e a largura do corpo-de-prova retan-gular;

b) unir estes dois pontos com uma reta;

c) ler o comprimento de medida correspondente, na graduação esquerda, na interseção desta linha com a escala central.

Exemplo do uso:

b = 21 mm a = 15,5 mm L0 = 102 mm

NOTAS

1 Um erro na leitura L0 menor que ± 1% significa que este nomograma pode ser usado sem afetar o cálculo.

2 Um erro na leitura L0 maior que ± 1%, significa que, em alguns casos, a exatidão desejada não é obtida, sendo preferível calcular o pro-

duto de a e b diretamente.

F.2 Construção do nomograma

Desenhar três linhas paralelas eqüidistantes que serão ordenadas para as graduações logarítmicas. Elas serão graduadas logaritmicamente, tal que log 10 seja representado por 250 mm; as três escalas aumentam em direção ao topo da página. Os pontos (20) e (10) serão colocados aproximadamente no centro das escalas laterais. Unir os dois pontos (10) das escalas laterais.

A interseção desta linha e a escala central determina o ponto de valor 56,5 à esquerda da graduação L0.

A escala da área S0 está ao lado direito da linha central. Este mesmo ponto 56,5 é o ponto 100 na escala de áreas; a linha central desta escala deve ser feita utilizando-se uma escala igual à metade da precedente, isto é:

log 10 = 125 mm

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Figura F.1 - Nomograma

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/ANEXO G

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Anexo G (informativo) Medida do alongamento percentual após ruptura baseada na sub-divisão do comprimento de medida original

Para evitar rejeição de corpos-de-prova, quando a localização da ruptura não satisfaz completamente as condições de 11.1, pode ser usado o seguinte método, havendo acordo entre as partes interessadas:

a) antes do ensaio, subdividir o comprimento de medida original (L0) em N partes iguais;

b) após o ensaio, adotar o símbolo X para indicar a marca de referência na parte mais curta e o símbolo Y para indicar a marca de referência na parte mais longa do corpo-de-prova, para a subdivisão que está à mesma distância da fratura que a marca X.

Se n é o número de intervalos entre X e Y, o alongamento após ruptura é determinado como segue:

1) Se (N - n) for par (ver figura G.1-a), medem-se a distância entre X e Y e a distância entre Y e uma marca Z

localizada a 2

nN % intervalos de Y.

Calcular o alongamento percentual após a ruptura usando a seguinte equação:

2) Se N-n for ímpar, (ver figura G.1b), medem-se a distância entre X e Y e a distância entre Y e marcas Z’ e Z’’

localizadas respectivamente à 2

1%% nNe

2

1)% nNintervalos de Y.

Calcular o alongamento percentual após a ruptura usando a seguinte equação:

NOTA - A forma das extremidades do corpo-de-prova é dada somente como exemplo.

Figura G.1 - Alongamento virtual

________________ /ANEXO H

1002

0

0 $%)

#L

LYZXYA

100 ´´´

0

0 $%##

#L

LYZYZXYA

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Anexo H (informativo) Método manual de determinação do alongamento percentual total sob força máxima para produtos de grande comprimento como barras, fios e hastes

O método do extensômetro, definido na secão 12, pode ser substituído pelo seguinte método manual. No caso de diver-gência, deve ser utilizado o método do extensômetro.

O método consiste em medir o alongamento não proporcional na força máxima na parte mais longa do corpo-de-prova que foi submetido ao ensaio de tração, do qual é calculado o alongamento total.

Antes do ensaio, são feitas marcas eqüidistantes sobre o comprimento de medida. A distância entre duas marcas sucessivas deve ser igual a um submúltiplo do comprimento de medida inicial (L'0). A marcação do comprimento inicial de medida (L'0) deve ser feita com incerteza de ± 0,5 mm. Esse comprimento, que é função do valor do alongamento percentual total, deve ser definido na norma do produto.

A medição do comprimento de medida final após a ruptura (L'u) é feita na parte quebrada maior do corpo-de-prova e deve ser feita com incerteza de ± 0,5 mm.

Para a medição ser válida, deverão ser obedecidas as duas condições seguintes:

- os limites da zona de medição deverão estar localizados a pelo menos 5 d da seção rompida e a pelo menos 2,5 d da extremidade do corpo-de-prova;

- o comprimento de medida a ser medido deve ser pelo menos igual ao valor especificado na norma do produto.

O alongamento percentual não proporcional sob força máxima é calculado pela seguinte expressão:

O alongamento percentual total à máxima força é calculado pela seguinte expressão:

________________

/ANEXO J

100´

´´$

%#

o

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L

LLA

100$)#E

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Anexo J (informativo) Exemplo de planilha de erros para a estimativa da incerteza de medição em ensaios de tração

J.1 Introdução

Um exemplo para a estimativa de incerteza de medições é delineada com base no conceito de planilha de erros, utilizando as tolerâncias de medidas especificadas nas normas de ensaio e calibração. Deve-se notar que não é possível calcular um simples valor para a incerteza da medição para todos os materiais, uma vez que materiais diferentes exibem comportamentos diferentes para alguns parâmetros de controle especificados, por exemplo, velocidade de deformação ou velocidade de tensionamento (ver Bibliografia, referência[3]). A planilha de erros aqui apresentada pode ser considerada como um limite superior para a incerteza de medições para um laboratório que realiza ensaios de acordo com esta norma (máquina e extensômetro classe 1).

Deve-se notar que na avaliação da dispersão total de resultados experimentais, a incerteza da medição deve ser considerada em adição à dispersão inerente à falta de homogeneidade do material. A abordagem estatística para a análise dos exercícios de intercomparação (experimentos Round Robin) dada no anexo K não separa as duas causas que contribuem para a dispersão. Uma outra abordagem útil para estimar a dispersão interlaboratorial é utilizar Material de referência Certificado (MRC), que tem propriedades certificadas do material. A escolha do material candidato para uso como um MRC à tração em temperatura ambiente foi discutida em outro lugar (ver Bibliografia, referência[3]) e uma corrida de uma tonelada do material (Nimonic 75) na forma de barra de 14 mm de diâmetro está em processo de certificação em um projeto sob a supervisão da Community Bureau os Reference (BCR).

J.2 Estimativa da incerteza

J.2.1 Parâmetros independentes do material

A maneira como devem ser adicionados os erros devidos a uma variedade de fontes foi tratada com detalhes (ver Bibliografia, referência [4] ) e mais recentemente foram publicados guias para avaliar a incerteza, ver ISO 5725-2 e Guia para a expressão da incerteza de medição. [12]

Nas análises a seguir, foi utilizado o método convencional dos mínimos quadrados.

As tolerâncias para os vários parâmetros de ensaio para as propriedades à tração são fornecidas na tabela J.1, juntamente com a incerteza esperada. Devido à forma da curva tensão-deformação, algumas das propriedades à tração podem, em princípio, ser determinadas com grau menor de incerteza do que outras (por exemplo, a tensão superior de escoamento ReH depende somente da tolerância na medição da força e da área da seção transversal, enquanto que a tensão convencional Rp depende da força, deformação (deslocamento), comprimento de medida e área da seção transversal). No caso da redução da área, Z, devem ser consideradas as tolerâncias de medição da área da seção transversal, antes e depois da ruptura.

Tabela J.1 - Resumo das incertezas máximas admissíveis na determinação dos dados em ensaios de tração

Parâmetro Propriedades, erro (%)

ReH ReL Rm Rp A Z

Força 1 1 1 1

Deformação1) (deslocamento)

- - - 1 1

Comprimento de medida L0

1) - - - 1 1

S0 1 1 1 1 - 1

Su - - - - - 2

Incerteza esperada

2* 2* 4* 2* 5*

(somatória de erros usando o método dos mínimos quadrados)

1) Utilizando extensômetro classe 1 calibrado conforme ISO 9513.

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J.2.2 Parâmetros dependentes do material

Para ensaios de tração à temperatura ambiente, as únicas propriedades à tração significativamente dependentes do comportamento do material aos parâmetros de controle da velocidade de deformação (ou velocidade de tensionamento) são ReH, ReL e Rp (ver figuras J.1 e J.2). A resistência à tração, Rm, pode também ser dependente da velocidade de deformação, porém, na prática, é determinada a uma velocidade muito maior que a de Rp e é geralmente menos sensível à variação da velocidade de deformação.

Em princípio, é necessário determinar a resposta à velocidade de deformação de qualquer material antes de poder estabelecer a planilha de erros. Estão disponíveis alguns dados limitados e os exemplos seguintes podem ser utilizados para estimar a incerteza para algumas classes de materiais.

As tabelas J.2 e J.3 fornecem exemplos típicos de dados usados para determinar o comportamento do material sob as velocidades de deformação especificadas nesta Norma. A tabela J.2 fornece um resumo do comportamento das tensões convencionais para alguns materiais, medido sob velocidade de deformação controlada. No artigo apresentado em seminário (ver Bibliografia, referência[5]) são fornecidos dados recentes sobre vários aços, medidos sob um conjunto de velocidades de tensionamento.

Tabela J.2 - Exemplos de variação da tensão convencional à temperatura ambiente, na faixa de velocidade de deformação permitida nesta Norma

Material

Composição nominal

Rp0,2 Valor médio

MPa

Resposta da tensão convencional

%

Tolerância equivalente

%

Aço ferrítico Tubo de aço Cr-Mo-V-Fe (bal) 680 0,1 * 0,05 Placa de aço (Fe 430) C-Mn-Fe (bal) 315 1,8 * 0,9

Aço austenítico

(X5CrNiMo 17-12-2) 17Cr, 11Ni-Fe(bal) 235 6,8 * 3,4

Ligas à base de níquel

Ni Cr 20 Ti 18Cr, 5Fe, 2Co-Ni (bal) 325 2,8 * 1,4 NiCrCoTiAl 25-20 24Cr, 20Co, 3Ti 1,5Mo, 1,5Al-Ni (bal) 790 1,9 * 0,95

J.2.3 Incerteza total da medição

A resposta da tensão convencional, na faixa permitida de velocidade de deformação, especificada na tabela J.2, pode ser combinada com os parâmetros independentes do material especificado na tabela J.1, para fornecer uma estimativa da incerteza total para vários materiais indicados, como mostrado na tabela J.3.

Para o objetivo desta análise, o valor total da variação da tensão convencional, na faixa permitida de velocidade de defor-mação, foi dividido por dois e expresso como tolerância equivalente, isto é, para o aço inoxidável

X5CrMo 17-12-2, a tensão convencional pode variar em 6,8% na faixa permitida de velocidade de deformação, sendo assim equivalente à tolerância de ± 3,4%. Portanto, para o aço inoxidável X5CrMo 17-12-2, a incerteza total é dada por:

%9,3 6,154,32 22 *#*#)*

Tabela J.3 - Exemplos de incerteza total da medição para tensão convencional à temperatura ambiente determinada de acordo com esta norma

Material Rp0,2

Valor médio MPa

Valor da tabela J.1

* %

Valor da tabela J.2

%

Incerteza total esperada

* %

Aço ferrítico

Tubo de aço

Chapa de aço

680

315

* 2

* 2

* 0,05

* 0,9

0,20,4 #*

2,28,4 #*

Aço austenítico

X5CrNiMo 17-12-2 235 * 2 * 3,4 9,36,15 #*

Ligas à base de níquel

NiCr20Ti

NiCrCoTiAl 25-20

325

790

* 2

* 2

* 1,4

* 0,95

4,20,6 #*

2,29,4 #*

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J.3 Observações finais

Foi delineado um método para calcular a incerteza da medição em ensaio de tração à temperatura ambiente utilizando o conceito de planilha de erros e fornecidos exemplos para poucos materiais para os quais são conhecidas as respostas aos parâmetros de ensaio. Deve-se notar que as incertezas calculadas podem necessitar de modificações para incluir o fator de ponderação de acordo com o guia para expressão da incerteza de medição (ver Bibliografia, referência[2]). Em adição, existem outros fatores que podem afetar as medidas das propriedades à tração, tais como flexão do corpo-de-prova, forma de fixação do corpo-de-prova ou a forma de controle da máquina de ensaio, isto é, controle do extensômetro ou controle da força ou do cabeçote, que podem afetar as medições das propriedades à tração (ver Bibliografia, referência[6]). Entretanto, desde que existe quantidade insuficiente de dados disponíveis, não é possível incluir estes efeitos na planilha apresentada. Deve se reconhecer que esta planilha somente fornece uma estimativa da incerteza devida às técnicas de medição e não estabelece uma tolerância para a dispersão inerente dos resultados experimentais atribuíveis à falta de homogeneidade do material.

Finalmente, é desejável que, quando materiais de referência adequados tornarem-se disponíveis, eles forneçam meios úteis para medir a incerteza total da medição em qualquer máquina de ensaio, incluindo a influência da fixação, flexão, etc., que até o presente não foi quantificada.

Figura J.1 - Variação da tensão de escoamento inferior (ReL) à temperatura ambiente em função da velocidade de deformação, para chapas de aço (ver Bibliografia, referência

[6])

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Figura J.2 - Dados de ensaio de tração a 22°C para NiCr20Ti

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Anexo K (informativo) Incerteza de ensaio de tração - Resultados de um programa de ensaios interlaboratorial

K.1 Causas da incerteza no ensaio de tração

A incerteza de resultados de ensaios de tração é limitada por fatores relacionados ao material, corpo-de-prova, equipa-mento de ensaio, procedimento de ensaio e método de cálculo das propriedades mecânicas.

Mais especificamente, as seguintes fontes de incerteza podem ser mencionadas:

- grau de heterogeneidade, existente mesmo em lote obtido de uma simples corrida de material;

- geometria do corpo-de-prova, método de preparação e tolerância;

- método de fixação e alinhamento da força aplicada;

- máquina de ensaio e sistemas associados de medição (rigidez, acionamento, controle, método de operação);

- medições das dimensões do corpo-de-prova, marcação do comprimento de medida, comprimento inicial de medida extensométrico, medição de força e alongamento;

- temperatura do ensaio e velocidade de caregamento nos sucessivos estágios do ensaio;

- erros humanos ou de aplicativos associados com a determinação das propriedades de tração.

Os requisitos e toleâncias desta Norma não permitem a quantificação do efeito de todos esses fatores. Ensaios inter-laboratoriais podem ser usados para uma determinação global da incerteza de resultados, sob condições próximas da prática industrial de ensio. Entretanto, eles não permitem separação dos efitos relacionados ao material dos erros devidos ao método de ensio.

K.2 Procedimento

Os resultados de dois programas de ensaios interlaboratoriais (programa A - ver Bibliografia, referência[7] e programa B - ver Bibliografia, referência[8]) são dados como exemplos do tipo de incertezas que são tipicamente obtidas ao se ensaiarem materiais metálicos.

Para cada material incluído no programa, um número fixo de amostras foi aleatoriamente selecionado do estoque de material. Um estudo preliminar verificou a homogeneidade do estoque e forneceu dados sobre a dispersão “intrínseca” das propriedades mecânicas do estoque de material. As amostras foram enviadas aos laboratórios participantes, onde os corpos-de-prova foram usinados conforme os padrões utilizados por eles. O único requisito para os corpos-de-prova e para o ensaio em si foi o atendimento aos requisitos das especificações relevantes. Tanto quanto possível, foi reco-mendado que os ensaios fossem realizados em um curto período de tempo, pelo mesmo operador e usando a mesma máquina.

Nas tabelas K.1 e K.2, estas três espécies de erros estão expressos em termos do coeficiente de incerteza relativa:

(%) x/sUC

(%) x/sUC

(%) x/sUCr

RR

LL

r

*#

*#

*#

Onde

X é a média geral;

Sr é o desvio-padrão estimado da repetitividade;

Sl é a variabilidade estimada entre os laboratórios;

SR é a incerteza estimada do método: desvio-padrão da reprodutividade.

Essas quantidades estão incluídas em um intervalo de 95% de confiança de X . Elas foram calculadas para cada material ensaiado e para cada propriedade.

K.3 Resultados do programa A

Detalhes podem ser encontrados no relatório (ver Bibliografia, referência[7]). Os materiais são alumínio mole, liga de alumínio tratada termicamente, aço de baixa liga, um aço inoxidável austeníco, uma liga à base de níquel e aço-liga tratado termicamente. Para cada material, cada um dos seis participantes realizou seis ensaios. Em todos os casos, foram utilizados corpos-de-prova cilíndricos com 12,5 mm de diâmetro. Os resultados estão resumidos na tabela K.1. No caso do aço de baixa liga, que possui ponto de escoamento, somente a tensão convencional de alongamento não proporcional 0,2% é fornecida. Os valores de alongamento são relativos ao comprimento de medida igual a cinco diâmetros.

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K.4 Resultados do programa B

Detalhes podem ser encontrados no relatório (Bibliografia, referência[8]). Os materiais são:

- dois materiais em chapa: um aço maleável de baixo carbono e aço inoxidável austenítico (espessura de 2,5 mm);

- três graus de barras: um aço de construção, um aço inoxidável austenítico, um aço de alta resistênsia tratado termi-camente (diâmetro de 20 mm).

Os ensaios foram realizados utilizando corpos-de-prova planos para os dois primeiros materiais (18 participantas, 5 ensaios em cada material) e corpos-de-prova cilíndricos de 10 mm de diâmetro para as barras (18 participantes, 5 ensios cada material). A largura dos corpos-de-prova era de 20 mm e o comprimento inicial de medida era de 80 mm. Os resultados estão resumidos na tabela K.2. Não é feita distinção entre a tensão de escoamento inferior (Rel) e a tensão convensional de alongamento não proporcional (Rp0,2), no caso de materiais com ponto de escoamento. Para os corpos-de-prova cilíndricos, os valores de alongamento correspondem ao comprimento de medida igual a cinco diâmetros.

Tabela K.1 - Resultados do interlaboratorial de ensaios de tração - Programa de ensaios A

Material Alumínio Alumínio Aço-carbono Aço inoxidável

austenítico Liga de níquel

Aço inoxidável martensítico

EC-H 19 2024-T 351 C 22 X 7

Cr Ni Mo 17-12-02

X 12 Cr 13

Tensão convencional de alongamento não proporcional 0,2%, MPa

Grande Média 158,4 362,9 402,4 480,1 268,3 967,5 UCr (%) 4,12 2,82 2,84 2,74 1,86 1,84 UCL (%) 0,42 0,98 4,04 7,66 3,94 2,72 UCR(%) 4,14 2,98 4,94 8,14 4,36 3,28

Resitência à tração, MPa

Grande Média 176,9 491,3 596,9 694,6 695,9 1253,0 UCr (%) 4,90 2,48 1,40 0,78 0,86 0,50 UCL (%) - 1,00 2,40 2,28 1,16 1,16 UCR(%) 4,90 2,66 2,78 2,40 1,44 1,26

Alongamento em comprimento de medida igual a cinco diâmetros, %


Redução de área, %


Tabela K.2 - Resultados do interlaboratorial de ensaios de tração - Programas de ensaios B

Material Aço baixo carbono

Aço inoxidável austenítico

Aço de construção

Aço inoxidável austenítico

Aço de altaresistência

Tipo de aço HR 3 (ISO) X2 Cr Ni 18-10 Fe 510 C (ISO) X 2 Cr Ni Mo 18 -

10 30 Ni Cr Mo 16

Corpo-de-prova Plano Plano Cilíndrico Cilíndrico Cilíndrico

Tensão (convencional de alongamento não proporcional 0,2% ou de escoamento inferior), MPa

Grande média

228,6 303,8 367,4 353,3 1039,9

UCr (%) 4,92 2,47 2,47 5,29 1,13 UCL (%) 6,53 6,06 4,42 5,77 1,64 UCR(%) 8,17 6,54 5,07 7,83 1,99

Resistência à tração, MPa

Grande média

335,2 594,0 552,4 622,5 1167,8

UCr (%) 1,14 2,63 1,25 1,36 0,61 UCL (%) 4,86 2,88 1,42 2,71 1,32 UCR(%) 4,99 2,98 1,90 3,03 1,45

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Alongamento após a fratura, %

L0 = 80 mm L0 = 5d

Grande média

38,41 52,47 31,44 51,86 16,69

UCr (%) 10,44 3,81 6,41 3,82 7,07

UCL (%) 7,97 12,00 12,46 12,04 11,20

UCR(%) 13,80 12,59 14,01 12,65 13,26

Redução de área, %

Grande média

- - 71,38 77,94 65,59

UCr (%) - - 2,05 1,99 2,45

UCL (%) - - 1,71 5,26 2,11

UCR(%) - - 2,68 5,62 3,23

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Anexo L (informativo) Bibliografia

[1] ISO 5725-2:1994, Accuracy (trueness and precision) of measurement and results - Part 2: Basic method for the determination of repeatability and reproducibility of standard method.

[2] “Guia para a Expressão da Incerteza de Medição” - Segunda edição Brasileira, INMETRO/ABNT/SOCIEDADE BRASILEIRA DE METROLOGIA.

[3] M. S. LOVEDAY (1992) “Towards a tensile reference material”, Chapter 7, pp.111-153 in Harmonisation of Testing Practice for High temperature Materials, Ed. M. S. LOVEDAY and T. B. GIBBONS, Chapman na Hail (formerly published by Elsevier Applied Science).

[4] P. J. CAMPION, J. E. BURNS and A. WILLIAMS (1980) “Code of practice for the detailed statement of accuracy”, National Physical Laboratory, ISBN 0 950 4496 6 0.

[5] R. F. JOHNSON and J. D. MURRAY (1966) “The effect of rate straining on the 0,2 % proof stress and lower yield stress of steel”, Simposium on High Temperature Performance of Steels, Eastbourne 1966, Iron & Steel Institute, 1967.

[6] T. G. F. GRAY and J. SHARP (1988) “Influence of machine type and strain-rate interaction in tensile testing”, ASTM Symposium on Precision of Mechanical Tests, STP 1025.

[7] ASTM Research Report RR E - 28 1004 (March 1984) - Round Robin Results of Interlaboratory Tensile Tests.

[8] L. ROESCH, N. COUE, J. VITALI, M. Di FANT - Results of an Interlaboratory Test Programme on Room Temperature Properties - Standard Deviation of the Mearured Values - IRSID Report N. DT. 93310 (July 1993).

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