Ensaio de tração ASTM E8 de materiais metálicos
Como realizar um teste de resistência à tração em metais de acordo com ASTM E8 / E8M
ASTM E8 / E8M é uma das normas mais amplamente utilizadas para determinar as propriedades de tração de materiais metálicos. Junto com ASTM A370, serve como um método fundamental em testes de materiais em diversas indústrias.
Originalmente introduzida em 1924 sob a designação ASTM E8-24T, esta norma tem a distinção de ser o padrão de teste de metais mais antigo ainda em uso ativo. Ao longo das décadas, a ASTM E8 passou por numerosas revisões para refletir avanços nas práticas de teste e necessidades da indústria.
Uma grande atualização ocorreu em março de 2008, quando ASTM E8 (unidades imperiais) e ASTM E8M (unidades métricas) foram fundidas em um único padrão unificado: ASTM E8 / E8M. Esta consolidação simplificou a conformidade e melhorou a clareza para testes globais.
Este guia fornece uma introdução abrangente aos testes de tração ASTM E8 / E8M, incluindo:
- Visão geral do processo de teste de tração
- Equipamentos necessários para teste de materiais
- Software e acessórios de medição de deformação
- Amostras de tração padronizadas
Embora este guia tenha o objetivo de fornecer uma visão geral útil, não substitui a leitura da norma completa ASTM E8 / E8M. Aqueles que realizam testes segundo esta norma devem consultar diretamente a documentação oficial para garantir total conformidade.
Principais propriedades de tração medidas pela ASTM E8 / E8M
ASTM E8 / E8M é usada para avaliar as propriedades de tração de materiais metálicos em temperaturas ambientes variando de 10°C a 38°C (50°F a 100°F). Esta norma é essencial para avaliar o desempenho mecânico de metais em várias formas, incluindo chapas, placas, fios e barras.
Embora a ASTM E8 / E8M abranja uma ampla gama de características de tração, as seguintes são as propriedades mais comumente medidas:
- Limite de Escoamento - A tensão na qual um material sofre deformação permanente.
- Alongamento no Ponto de Escoamento - A fase de transição onde o material muda de deformação elástica para plástica.
- Resistência à Tração - A força ou tensão máxima que um material pode suportar antes da falha.
- Redução de Área - Uma medida de ductilidade, calculada pela diminuição na área da seção transversal após a fratura.
Estas propriedades são críticas para a seleção de materiais, controle de qualidade e projeto de engenharia, tornando a ASTM E8 / E8M uma pedra angular em testes metalúrgicos e análise mecânica.
ESCOLHENDO O SISTEMA DE TESTE CERTO
Como o teste de tração ASTM E8 / E8M é realizado em uma ampla gama de materiais metálicos, desde chapas metálicas finas até placas de aço grossas, a força de teste necessária pode variar significativamente. Para acomodar essa diversidade, os sistemas universais de teste da Série 6800 da Instron oferecem uma linha versátil de máquinas de teste universal com capacidades de carga variando de 10 kN para materiais leves (ou seja, chapas metálicas) até 600 kN para aplicações pesadas como testes de placas de aço.
As estruturas de carga da Série 6800 são projetadas para precisão e durabilidade, apresentando:
- Rolamentos pré-carregados
- Fusos de esferas de precisão
- Travessa e viga de base robustas
- Correias de transmissão de baixo alongamento
Estes componentes mecânicos avançados contribuem para resultados de alta precisão e armazenamento mínimo de energia, o que é especialmente crítico ao testar materiais de alta resistência, como ligas de sistemas de propulsão aeroespacial, aços estruturais para pontes suspensas e metais usados em chassis automotivos.
TIPOS DE AMOSTRAS E DIMENSÕES PADRÃO
ASTM E8 / E8M acomoda uma grande variedade de tipos de amostras para se adequar a diferentes formas de materiais metálicos. A norma descreve geometrias e dimensões precisas para cada categoria de amostra, garantindo resultados de teste de tração consistentes e confiáveis.
Os tipos comuns de amostras incluem:
- Barras planas e redondas
- Tubos e chapas
- Amostras carregadas por pinos
- Produtos de metalurgia do pó
Entre estes, os tipos de amostras mais frequentemente utilizados são:
- Amostras planas em forma de osso de cachorro com largura de 12,5 mm (0,5 pol) e comprimento útil de 50 mm (2 pol)
- Amostras redondas com cabeça de botão com diâmetros comuns de 6,35 -12,7 mm (0,25 - 0,50 pol) e comprimentos úteis de 25,4 - 50,8 mm (1 - 2 pol)
Ao definir geometrias padronizadas de amostras, a ASTM E8 / E8M garante procedimentos de teste repetíveis em laboratórios e indústrias, tornando-a uma pedra angular nos testes mecânicos de metais.
MÉTODOS DE CONTROLE DE TESTE
Como muitas normas de teste de metais amplamente utilizadas, a ASTM E8 / E8M descreve três tipos distintos de métodos de controle de teste para regular a velocidade do teste:
- Método a - controle de taxa de tensão
- Método b - controle de taxa de deformação
- Método c - controle de velocidade da travessa
Estes métodos de controle são críticos para garantir resultados de teste de tração consistentes e repetíveis, especialmente ao comparar materiais ou validar propriedades mecânicas. Este vídeo explica: o que é controle de taxa de deformação, por que é importante, como implementá-lo, bem como alguns desafios que podem ocorrer.
OPÇÕES DE GARRAS DE TRAÇÃO
O teste de tração ASTM E8 / E8M suporta uma variedade de tecnologias de fixação, incluindo garras de cunha, garras de ação lateral, garras hidráulicas e garras pneumáticas. Estas garras são essenciais para fixar a amostra durante o teste e podem ser amplamente classificadas em duas categorias com base em como aplicam a força de fixação:
Garras proporcionais aumentam a força de fixação em relação direta à carga de tração aplicada durante o teste. À medida que a carga aumenta, também aumenta a pressão da garra, garantindo a retenção segura da amostra durante todo o processo de teste.
- Garras de cunha são o tipo mais comum de garra proporcional. Disponíveis em configurações manuais, pneumáticas e hidráulicas, são versáteis e adequadas para uma ampla gama de aplicações de teste.
- O design de cunha naturalmente aumenta a força de fixação: à medida que a amostra é puxada, ela desliza mais profundamente na cunha que se estreita, aumentando a pressão e evitando deslizamentos.
Garras não proporcionais mantêm uma força de fixação constante que é independente da carga de tração. Esta força é tipicamente gerada por uma fonte de energia externa, como um sistema hidráulico de alta pressão (geralmente classificado em 210 bar / 3000 psi ou superior).
- Exemplos comuns incluem garras de ação lateral e garras hidráulicas de cunha classificadas para fadiga.
- Uma vantagem chave de muitas garras não proporcionais é a força de fixação ajustável, que permite maior flexibilidade no teste de diferentes materiais e tipos de amostras.
Escolher o tipo certo de garra é crítico para alcançar resultados precisos e repetíveis nos testes de tração ASTM E8 / E8M. A decisão depende de fatores como geometria da amostra, propriedades do material e requisitos do teste.
±130 kN de Capacidade de Carga Estática
Catálogo nº 2743-401
±312 kN de Capacidade de Carga Estática
Catálogo nº 2742-501
PROTEÇÃO DA AMOSTRA
Durante a configuração do teste de tração, inserir uma amostra nas garras pode introduzir involuntariamente forças compressivas. Estas forças ocorrem quando a pressão de fixação desloca ligeiramente o material, que é então empurrado de volta para o corpo da amostra, criando uma carga contra a célula de carga. Isso pode levar à deformação prematura e resultados de teste imprecisos.
Para mitigar este problema, garras proporcionais são recomendadas. Ao contrário das garras não proporcionais, as garras proporcionais aplicam uma força menor durante a configuração, reduzindo cargas compressivas indesejadas.
Para proteção aprimorada, os sistemas universais de teste da Série 6800 da Instron apresentam a tecnologia de Proteção de Amostra. Este sistema inteligente ajusta automaticamente a posição da travessa durante a configuração para eliminar forças compressivas, independentemente do tipo de garra usado. Isso garante coleta de dados mais precisa e ajuda a preservar a integridade da amostra antes do início do teste.
Extensômetros para medir resistência à tração
O tipo de extensômetro necessário para ASTM E8 / E8M varia dependendo do valor de deformação. A maioria das normas de teste de metais requer um dispositivo de alta precisão para determinar propriedades do material em valores de deformação mais baixos - incluindo módulo e limite de escoamento. Enquanto um dispositivo de precisão ligeiramente menor é aceitável para valores de deformação elevados - incluindo alongamento uniforme e alongamento total.
Para garantir precisão, ASTM E8 / E8M referencia ASTM E83 para classificação de extensômetros:
- Para valores de deformação abaixo de 5%, é necessário um extensômetro Classe B2 ou melhor.
- Para valores de deformação acima de 5%, é necessário um extensômetro Classe C ou melhor.
Existem três tipos principais de extensômetros comumente usados em testes ASTM E8 / E8M:
- Extensômetros de Clipe - Dispositivos de clipe, como a Série 2630 da Instron, são os mais amplamente utilizados devido à sua alta precisão e custo-benefício. É fundamental que o design seja robusto o suficiente para suportar ambientes de teste de alto rendimento e seja capaz de absorver o choque da ruptura da amostra durante testes de alta capacidade.
- Extensômetros de Contato Automático - Dispositivos como o AutoX750 da Instron oferecem fixação automatizada da amostra, posicionamento consistente e adaptabilidade de múltiplos comprimentos úteis - reduzindo a variabilidade do operador e melhorando a repetibilidade. Quando emparelhado com o software Bluehill® Universal, o AutoX750 pode se desacoplar automaticamente antes da falha da amostra, minimizando o desgaste nas bordas de corte.
- Extensômetros sem contato - O Extensômetro de Vídeo Avançado AVE3 da Instron fornece medição óptica de deformação sem tocar fisicamente na amostra. Isso é especialmente benéfico para materiais finos ou frágeis, onde dispositivos de fixação podem alterar os resultados ou causar falha prematura. Sistemas sem contato também eliminam o risco de danos durante testes de alta capacidade, garantindo integridade operacional e precisão de medição a longo prazo.
Cálculos e resultados
O software Bluehill Universal simplifica os ensaios de tração oferecendo cálculos pré-configurados para ASTM E8 / E8M, eliminando a necessidade de configuração manual. Isso permite que os usuários iniciem rapidamente os testes com confiança na precisão e conformidade de seus resultados.
Para aqueles que preferem uma abordagem personalizada, o Bluehill Universal também suporta a configuração manual de cálculos, permitindo que os usuários criem métodos sob medida que atendam aos requisitos específicos da ASTM E8 / E8M e outras normas.
O Pacote de Métodos para Metais aumenta ainda mais a flexibilidade fornecendo métodos de teste pré-construídos para uma ampla gama de normas internacionais e da indústria, incluindo:
| Modelos de Molas ASTM A370 ASTM A615 ASTM C39 ASTM C78 |
ASTM E8 / E8M ASTM E21 ASTM E345 ASTM E517 ASTM E646 |
ASTM F606 ISO 10113 ISO 10275 ISO 898 ISO 6892-1 |
Melhorando a produtividade
Muitos laboratórios que realizam testes de tração ASTM E8 / E8M lidam com um alto volume de amostras regularmente. Como resultado, melhorar a produtividade dos testes é essencial para maximizar a eficiência e reduzir custos operacionais.
Felizmente, existem várias estratégias para otimizar o processo de teste:
- Melhorias de software: Pequenos ajustes no software de teste, como automatizar tarefas repetitivas e simplificar entradas, podem reduzir significativamente o tempo de configuração e a carga de trabalho do operador. Confira nosso canal no YouTube para dicas de software e melhores práticas.
- Garras e extensômetros avançados: Usar equipamentos projetados para configuração rápida e alta repetibilidade minimiza erros e reduz a necessidade de retestes.
- Automação completa: Para laboratórios que buscam máxima eficiência, sistemas de teste totalmente automatizados podem funcionar por horas sem intervenção do operador, tornando-os ideais para ambientes de alta produtividade.
Ao implementar essas soluções, os laboratórios podem alcançar tempos de resposta mais rápidos, resultados mais consistentes e produtividade aprimorada em testes compatíveis com ASTM E8 / E8M.
6800 Series Premier Testing Systems Brochure
Instron 6800 Series Universal Testing Systems provide unparalleled accuracy and reliability. Built on a patent-pending Operator Protect system architecture with an all-new Smart-Close Air Kit and Collision Mitigation features, the 6800 Series makes materials testing simpler, smarter, and safer than ever before.
Brochura do Bluehill Universal
O Bluehill Universal é o software de teste de materiais avançado da Instron, projetado para interação tátil intuitiva e fluxos de trabalho simplificados. Ele oferece métodos de teste pré-carregados, QuickTest para configuração rápida, exportação de dados aprimorada e Instron Connect para comunicação direta com o serviço. Os usuários do Bluehill 2 e do Bluehill 3 podem atualizar facilmente para a versão mais recente para melhor desempenho e usabilidade
2743-401 Hydraulic Wedge Grips
Instron’s 100 kN hydraulic wedge grips provide an innovative solution for high-capacity testing and delivery enhanced gripping performance, usability, and operator safety.
Hydraulic Side-Action Grips (DuraSync)
Instron hydraulic side-action grips are designed for high-capacity testing and maintain a constant clamping force on the specimen that acts perpendicular to the direction of testing and is independent of tensile loading.
AVE3 Advanced Video Extensometer
The AVE3 Advanced Video Extensometer offers precision strain measurement for tensile, compression, and bend tests without the need for multiple clip-on devices.
Automatic Contacting Extensometer – Model AutoX 750
The AutoX 750 is a high-resolution, long-travel automatic contacting extensometer. It can be mounted onto any electromechanical 3300, 3400, 5500, 5900, or 6800 Series tabletop or floor model system as well as LX, DX, HDX, and KPX static hydraulic testing systems. It is well suited for applications involving plastics, metals, biomedical, composites, elastomers, and more. The AutoX has a maximum travel of 750 mm and accuracy of ± 1 µm.
2630 Series Strain Gauge Extensometers
The 2630-100 series of extensometers offers speed of attachment and ease-of-use. The light-weight, rugged cross-brace design eliminates errors caused by physical distortion, while built-in protection ensures that damage is not caused by over-extension.
