ISO 6892: Ensaio de tração de materiais metálicos

Como realizar um ensaio de tração em metais conforme a ISO 6892

Evolução da norma

Uma das maiores evoluções da ISO 6892-1 esteve amplamente relacionada aos métodos de controle do ensaio, que podem representar um desafio significativo nos ensaios de tração de metais. Essa evolução foi conduzida principalmente pelo trabalho realizado no âmbito do projeto TENSTAND, no qual se identificou que as taxas de ensaio entre diferentes máquinas que ensaiam conforme a mesma norma produzirão resultados diferentes devido à sensibilidade dos materiais à taxa de deformação. A versão de 2009 introduziu taxas de ensaio baseadas na taxa de deformação (Método A), que se tornou o método preferencial. O método de ensaio tradicional herdado da EN10002:2001 baseava-se em manter uma taxa de tensão durante a região elástica, o que era necessário para máquinas operadas manualmente. Esse método original também foi mantido e passou a ser o “Método B” na versão de 2009 da norma.

A introdução do Método A causou confusão, pois muitos usuários acreditavam que o Método A só era possível com o uso de equipamentos capazes de controle de deformação em malha fechada, quando, na verdade, também poderia ser realizado usando uma velocidade de travessão constante. Para esclarecer essa situação, a ISO 6892-1 foi revisada novamente na segunda edição, ISO 6892-1:2016. A versão de 2016 inclui três métodos de ensaio, A1, A2 e B, em que o antigo Método A é dividido em dois métodos de ensaio diferentes e claramente definidos: Método A1 (controle de deformação em malha fechada) e Método A2 (velocidade de travessão constante), enquanto o Método B continua baseado em manter uma taxa de tensão durante a região elástica. Foi adicionada uma nota ao Método B para esclarecer a faixa do ensaio em que o controle de tensão deve ser mantido. O vídeo abaixo discute o Método A1 com mais detalhes.

O que ele mede?

A ISO 6892-1 mede as propriedades de tração de materiais metálicos em qualquer forma, à temperatura ambiente. Os ensaios realizados sob condições controladas devem ser feitos a uma temperatura de 23 graus Celsius, mais ou menos 5 graus. Para ensaios em temperaturas elevadas, consulte a ISO 6892-2. A ISO 6892-1 mede diversas propriedades de tração, sendo as seguintes as mais comuns:

Limite de escoamento é a tensão na qual um material passa a se deformar permanentemente. A ISO 6892-1 determina tanto o limite de escoamento superior quanto o inferior. Dependendo do fenômeno de escoamento, a ISO 6892-1 especifica requisitos de limite de escoamento superior e inferior para material com escoamento descontínuo e o método de escoamento por deslocamento (offset) para material com escoamento contínuo.

Alongamento no ponto de escoamento – Adequado apenas para material com escoamento descontínuo, o alongamento no ponto de escoamento é a diferença entre o alongamento do corpo de prova no início e no fim do escoamento descontínuo (a região em que ocorre um aumento de deformação sem aumento de tensão).

Resistência à tração – A força ou tensão máxima que um material é capaz de suportar durante um ensaio de tração.

Redução de área – Uma medida da ductilidade de um material. É a diferença entre a área original da seção transversal de um corpo de prova e a área de sua menor seção transversal após o ensaio, geralmente expressa como uma redução percentual em relação à seção transversal original. A menor seção transversal pode ser medida no momento da fratura ou após a fratura.

Espécimes

A ISO 6892-1 contempla uma ampla variedade de tipos de corpos de prova devido à enorme gama de aplicações dos materiais metálicos. Os principais tipos de corpos de prova incluem chapas, placas, fios, barras e tubos. Detalhes completos sobre preparação e medição dos corpos de prova podem ser encontrados nos anexos:

Anexo B: Tipos de corpos de prova a serem usados para produtos finos: chapas, tiras e barras chatas entre 0, 1 e 3 mm de espessura.

Anexo C: Tipos de corpos de prova a serem usados para fio, barras e seções com diâmetro ou espessura inferior a 4 mm.

Anexo D: Tipos de corpos de prova a serem usados para chapas e barras chatas com espessura igual ou superior a 3 mm, e fio, barras e seções com diâmetro ou espessura igual ou superior a 4 mm.

Sistema de teste de materiais

Como os ensaios ISO 6892-1 são realizados em uma ampla variedade de metais, os requisitos de força do sistema podem variar bastante. O sistema de medição de força da máquina de ensaio deve estar em conformidade com a ISO 7500-1, classe 1, ou superior. A Série 6800 da Instron oferece pórticos de ensaio adequados para ensaios desde chapas metálicas (10 kN) até placas de aço (600 kN). A Série 6800 oferece uma estrutura de carga superior, incluindo mancais pré-carregados, fusos de esferas de precisão, um travessão e uma viga de base extremamente rígidos e correias de acionamento de baixo alongamento. Esses recursos contribuem para um desempenho avançado geral, produzindo resultados altamente precisos. Os recursos também ajudam a minimizar a energia armazenada durante um ensaio, o que é especialmente evidente ao ensaiar materiais metálicos de alta resistência conforme a ISO 6892-1.

Garras

Há diversas tecnologias de garras adequadas para ensaios ISO 6892-1 (cunha, hidráulica, pneumática etc.); todas podem ser classificadas como proporcionais ou não proporcionais, de acordo com a forma como exercem a força de fixação no corpo de prova.

Com garras proporcionais, a força exercida no corpo de prova é proporcional à carga de tração aplicada. À medida que a carga de tração aumenta durante o ensaio, a força de fixação no corpo de prova também aumenta. As garras de cunha são uma opção popular de fixação proporcional e existem em versões manuais, pneumáticas e hidráulicas para atender a uma ampla gama de aplicações de ensaio. O formato de uma garra de cunha é o que permite que ela exerça pressão proporcional: à medida que a força de tração é aplicada ao corpo de prova, ele é puxado com mais força para a área mais estreita da cunha, aumentando a pressão de fixação.

Com garras não proporcionais, a força de fixação no corpo de prova permanece constante e é independente da carga de tração aplicada. Isso é típico de garras de acionamento lateral e de garras de cunha hidráulicas classificadas para fadiga, nas quais a força de fixação é gerada por uma fonte de energia que não está diretamente associada ao carregamento de tração do corpo de prova. Essa fonte é normalmente um suprimento hidráulico de alta pressão (210 bar/3000 psi ou superior). Um benefício das garras não proporcionais é que a força de fixação geralmente é mais ajustável, o que oferece mais vantagens potenciais de aplicação. Por exemplo, ao ensaiar corpos de prova não usinados, ajustes finos podem ajudar os usuários a obter a pressão de fixação ideal, minimizando concentrações de tensão que poderiam causar falha prematura.

Extensômetros

Há três tipos diferentes de extensômetros normalmente usados para ensaios ISO 6892-1: dispositivos de fixação por clipe, dispositivos sem contato e extensômetros automáticos com contato. Dependendo dos cálculos necessários, os extensômetros devem estar em conformidade com a ISO 9513, classe 1 ou 2. Extensômetros de clipe, como os da Série 2630, são o tipo mais comum. Esses dispositivos podem fornecer dados de deformação extremamente precisos e estáveis e, em geral, são mais baratos de adquirir do que outros tipos. Eles precisam ser robustos o suficiente para suportar laboratórios de ensaio de alto volume e absorver qualquer impacto da ruptura de corpos de prova metálicos de alta capacidade, caso não sejam removidos durante o ensaio.

Dispositivos automáticos com contato, como o AutoX750, oferecem o benefício de forças de fixação e posicionamento repetíveis, o que pode reduzir variações entre diferentes operadores ao posicionar extensômetros de clipe manualmente. Dispositivos automáticos com contato também podem se adaptar a vários comprimentos de medição, o que pode ser economicamente vantajoso para usuários que precisam ensaiar uma variedade de tipos de corpos de prova. O AutoX foi projetado para ser robusto o suficiente para permanecer instalado durante todo o ensaio até a falha. No entanto, quando combinado com o software Bluehill® Universal, o AutoX750 pode ser configurado para se remover automaticamente pouco antes da falha do corpo de prova, a fim de evitar desgaste excessivo nas arestas de faca.

Dispositivos sem contato, como o AVE3 Automatic Video Extensometer, oferecem o benefício de eliminar qualquer influência decorrente do contato físico do extensômetro com o corpo de prova. Por exemplo, se um corpo de prova for muito fino, como no caso de metais para embalagens, o peso de um dispositivo de clipe pode alterar consideravelmente os resultados. As arestas de faca usadas para fixar o dispositivo a um corpo de prova frágil também podem danificá-lo e causar falha prematura. Além disso, como o AVE não entra em contato com o material, não há possibilidade de o extensômetro ser danificado ou sofrer desgaste ao ensaiar materiais de alta capacidade.

Software de teste

Quase todas as máquinas de ensaio modernas vêm com software pré-instalado, e é importante que os cálculos no software de ensaio estejam em conformidade com a ISO 6892-1 e sejam compatíveis com os dados existentes. Nem todos os pacotes de software são iguais, e é importante saber que a plataforma escolhida fornece resultados confiáveis.

Milhares de clientes em todo o mundo confiam no Bluehill Universal para ensaiar seus materiais conforme a ISO 6892-1. Todos os cálculos exigidos nos ensaios ISO 6892-1 já vêm pré-configurados no Bluehill Universal, mas, para aqueles que preferem começar do zero e criar seu próprio método, a interface facilita a inserção manual dos próprios cálculos. O pacote de métodos para metais também fornece métodos pré-criados para todas as seguintes normas: ASTM E8 / E8M, ASTM A370, ASTM A615, ASTM E646, ASTM E517, EN10002, ISO10113 & ISO10275.

Taxa de transferência

A maioria dos laboratórios que ensaiam conforme a ISO 6892-1 precisa testar um grande volume de corpos de prova regularmente. Por esse motivo, qualquer medida que aumente a produtividade é vantajosa. Felizmente, há muitas opções para aumentar a produtividade de ensaios de um laboratório. Pequenas modificações no software podem reduzir tarefas repetitivas, e algumas garras e extensômetros podem reduzir o tempo de configuração e aumentar a repetibilidade, o que reduzirá a necessidade de repetir ensaios. Por fim, há a opção de automatizar totalmente todo o processo de ensaio, permitindo que os ensaios sejam executados por várias horas sem a necessidade de interação de um operador.