NBR 7549-Alumínio e Suas Ligas - Ensaio de Tração Dos Produtos Dúcteis e Fundidos

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DEZ 2001

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NBR 7549

Alumínio e suas ligas - Ensaio de tração dos produtos dúcteis e fundidos

Origem: Projeto NBR 7549:2001 ABNT ABNT/CB-35 - Comit Comitê ê Brasileiro Brasileiro do Alum Alumínio ínio CE - 35.000.07 - Comissão de Estudo de Terminologia NBR 7549 - Tensile test of casting and ductile products of aluminum and its alloys Descriptors: Aluminum. Aluminum. Aluminum alloys Esta Norma substitui a NBR 7549:1982 Válida a partir de 30.01.2002 Palavras-chave: Alumínio. Liga de alumínio

17 páginas

Sumário

Prefácio 1 Objetivo 2 Referências normativas 3 Definições 4 Aparelhagem Execução dos ensaios 5 Execução 6 Procedimento Prefácio

A ABNT ABNT - Associação Brasileira de Normas Normas Técnicas - é o Fórum Nacional de Normalização. Normalização. As As Normas Brasileiras, Brasileiras, cujo conteúdo é de responsabilidade dos Comitês Brasileiros (ABNT/CB) e dos Organismos de Normalização 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 â mbito dos ABNT/CB ABNT/CB e ABNT/ONS, ABNT/ONS, circulam para Consulta Pública entre os associados da ABNT ABNT e demais interessados. 1 Objetivo

Esta Norma especifica os métodos para a determinação das propriedades mecânicas à tração dos produtos dúcteis e fundidos de alumínio e suas ligas, exceto na for ma de folhas. 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 vigor no momento desta pu blicação. Como toda norma está sujeita a revisão, recomenda-se àqueles que r ealizam acordos com base nesta qu e verifiquem a conveniência de se usarem as edições mais recentes das nor mas citadas a seguir. A ABNT possui a informação das normas em vigor em um dado momento. NBR 5891:1977 - Regras de arredondamento na numeração decimal - Procedimento NBR 6156:1983 - Máquina de ensaio de tração e compressão - Verificação - Método de ensaio NBR NBR 6599:2000 - Alumínio e suas ligas - Processos e produtos - Terminologia NBR NBR 6834:2000 - Alumínio e suas ligas - Classificação ASTM E 83:1996 - Verification and classification of extensometers

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NBR 7549:2001 3 Definições

Para os efeitos desta Norma, aplicam-se as definições das NBR 6599 e NBR 6834, e as seguintes: 3.1 corpo-de-prova: Peça de material ou produto, com forma e dimensões apropriadas, para ser submetida a ensaio. 3.1.1 cabeça do corpo-de-prova: Extremidade do corpo -de-prova pe la qual o mesmo é fixado à máquina de ensaio. 3.1.2 parte útil do corpo-de-prova: Região cilíndrica ou prismática do corpo-de-prova, com dimensões definidas, na qual

são feitas as determinações desejadas. 3.1.3 zona de concordância: Região na qual a cabeça se une à parte útil do corpo-de-prova, por meio de superfícies de

concordância. 3.1.4 comprimento da parte útil do corpo-de-prova: Distância entre as zonas de concordância. 3.2 comprimento e ntre marcas: Distância entre as marcas de referência na parte útil do corpo-de-prova. 3.2.1 comprimento inicial (L

o

): Comprimento entre as marcas, antes da aplicação da carga. Também designado "base de

medida". f ): Comprimento entre as marcas, após a ruptura do corpo-de-prova, medido após recomposição da melhor maneira possível dos d ois fragmentos, de forma que seus eixos situem-se um no prolongamento do outro.

3.2.2 comprimento final (L

3.3 seção inicial (S 3.4 seção final (S

o

): Área média da seção transversal reta da parte útil do corpo-de-prova, antes da aplicação da carga.

): Área da menor seção transversal reta da parte útil do corpo-de-prova, após a ruptura.

f

3.5 coeficiente de estricção (Z): Diferença entre as seções inicial e final do corpo-de-prova, expressa em percentagem da

seção inicial [100(S

o-

S f) /S o )].

3.6 alongamento (a): Diferença entre o comprimento entre as marcas num dado instante do ensaio e o comprimento inicial. 3.6.1 alongamento percentual: Quociente entre o alongamento e o comprimento inicial, expresso em percentagem

(100a/L o ). 3.6.2 alongamento pe rcentual sob te nsão (AC

x

): Alongamento percentual em que o comprimento entre as marcas é me-

dido no instante em que se atinge uma tensão convencional estabelecida. O alongamento percentual sob tensão deve ter sempre a indicação da respectiva tensão convencional "X" empregada. Por exemplo: AC 300 representa o alongamento percentual sob tensão de 300 MPa. x ): Alongamento percentual, determinado após a retirada da tensão convencional estabelecida. O alongamento percentual permanente deve ter sempre a indicação da respectiva tensão convencional "X" empregada. Por exemplo: AP 300 representa o alongamento percentual permanente após a retirada de uma tensão de 300 MPa.

3.6.3 alongamento perce ntual permanente (AP

3.6.4 alongamento pe rcentual após ruptura (A): Alongamento percentual, determinado após a ruptura do corpo-de-pro-

va. É comumente designado “alongamento após ruptura”. ½

π o deve ser i gual a 5(4S o / ) . Caso seja diferente, deve-se acrescentar ao s ímbolo A NOTA - Sempre que possível, o comprimento inicial L 10; A 50 mm . um s ubscrito para indicar um fator de proporcionalidade diferente de 5 ou o comprimento inicial em milímetros. Por exemplo: A

3.7 carga máxima (F

m

): Maior carga suportada pelo corpo-de-prova tracionado até a ruptura.

3.8 tensão conve ncional (TC): Quociente da carga pela seção inicial do corpo-de-prova em qualquer instante do ensaio. É

comumente denominada “tensão”. 3.9 limite de r esistência à tração (LR): Quociente da carga máxima pela área da seção inicial (F

m

/S o ).

x ): Tensão convencional que produz uma percentagem especificada “x” de alongamento não elástico, sob carga aplicada (figura 1). O valor “x” deve ser indicado na norma de especificação do produto.

3.10 limite conve ncional de escoamento (LE

3.10.1 limite de escoamento (LE): Quociente da carga necessária para atingir uma deformação permanente estabelecida

pela seção inicial do corpo-de-prova.

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Figura 1 - Diagrama tensão/alongamento, mostrando o limite conv encional de escoamento Le x = R; x = om não elástico especificado x ): Tensão convencional que produz um alongamento percentual “x” com a carga aplicada (figura 2). O valor “x” deve ser indicado na Norma de especificação do produto.

3.11 tensão de alongamento per centual sob tensão e specificada (TAC

Figura 2 - Diagrama tensão/alongamento, mostrando a tensão de alongamento perce ntual sob tensão espe cificada TAC

x

= R; x = om

x ): Tensão convencional que produz, após supressão da carga, um alongamento percentual permanente especificado “x” (figura 3). O valor “x” deve ser indicado na norma de especificação do produto.

3.12 tensão de alongamento percentual permanente especificada (TAP

Figura 3 - Diagrama tensão/alongamento, mostrando a tensão de alongamento perce ntual permanente especificada TAP x = R


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NBR 7549:2001 3.13 velocidade de tensionamento (V

t

): Aumento da tensão convencional suportado pelo corpo-de-prova, durante um en-

saio, por unidade de tempo. 3.14 velocidade de alongamento (V

a

): Alongamento percentual do corpo-de-pr ova, durante um ensaio, por unidade d e

tempo. 4 Aparelhagem 4.1 Máquina de tração

A máquina de tração a ser utilizada deve estar de acordo com a NBR 6156. Deve ser da classe 1,0, a menos que seja definida a utilização da classe 0,5 pela norma de especificação do produto ensaiado. 4.2 Dispositivos para fixar os corpos-de-prov a

Podem ser utilizados vários tipos de dispositivos para transmitir a carga da máquina de tração ao corpo-de- prova. A fim de assegurar que a tensão seja axial dentro do comprimento entre marcas, o eixo do corpo-de-prova deve coincidir com a linha central das cabeças da máquina de tração. Qualquer desvio deste requisito poderá introduzir esforços de dobramento não incluídos no cálculo da tensão convencional. 4.2.1 Castanhas

As máquinas de tração são equipadas com castanhas normalmente satisfatórias para prender barras compridas de metais com ductilidade razoável. Entretanto, se por qualquer motivo uma castanha avançar mais do que a outra quando do seu aperto, poderá ser introduzido um esforço de dobramento indesejável. Quando da utilização de calços atrás das castanhas, estes devem ter a mesma espessura e as faces planas e paralelas. Para a obtenção de melhores resultados, todo o comprimento das castanhas deve estar apoiado nas cabeças da máquina de tração, o que exige o uso de calços adequados e compatíveis com a espessura do corpo-de-prova. Para melhor fixação do corpo-de-prova, é desejável que o comprimento inteiro da face serrilhada de cada castanha esteja em contato com o mesmo. O alinhamento correto das castanhas e dos calços está ilustrado na figura 4.

Figura 4 - Castanhas com calços para corpos-de-prov a planos

4.2.1.1 Os corpos-de- prova de menor comprimento para serem solicitados em tensão axial pura, uniformemente distribuída,

necessitam, geralmente, ser usinados e fixados à máquina de tração por dispositivos especiais (ver 4.2.2 e 4.2.3). 4.2.2 Dispositivos para fixar corpos-de-p rova roscados ou com ombros

As figuras 5 e 6 mostram, respectivamente e sob a forma de esquemas, dispositivos para fixar corpos-de-p rova roscados e com ombros. Estes dispositivos devem ser fixados às cabeças da máquina de tração atr avés de encostos esféricos bem lubrificados. A distância entre encostos deve ser a maior possível.


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Figura 5 - Dispositivo para fixar corpos-de-prova roscados

Figura 6 - Dispositivo para fixar corpos-de-pr ova com ombros

4.2.3 Castanhas para chapas

Para se ensaiar produtos na forma de chapas, quando da impossibilidade do uso de castanhas do tipo normal, deve-se utilizar castanhas auto-alinhantes, conforme mostrado na figura 7.


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Figura 7 - Castanhas auto-alinhantes para ensaios em chapas e arames

4.2.4 Dispositivos para fixar arames

Para a fixação de arames podem ser utilizadas as castanhas ilustradas nas figur as 4 e 7 o u um dispositivo de amarração, conforme mostrado na figura 8.

Figura 8 - Dispositivo de amarração para arames


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NBR 7549:2001 4.3 Extensômetro

Quando for necessário o uso de um extensômetro para medir-se o alongamento de um corpo-de-prova, o mesmo deve estar de acordo com a ASTM E 83. NOTA - Um extensômetro da classe B1 da ASTM E 83 tem sens ibilidade adequada para a maioria dos m ateriais. 4.4 Dispositivos para medir dimensões

Micrômetros, paquímetros e quaisquer outr os dispositivos utilizados para medir dimensões lineares devem ter precisão mínima igual à metade da menor unidade na qual deve-se medir a referida dimensão. 5 Execução dos ensaios 5.1 Generalidades sobre os corpos-de-prova 5.1.1 Os corpos-de-prova devem ter a seção inteira do produto, sempre que possível. Na impossibilidade, devem ser utiliza-

dos corpos-de-prova com seção circular ou retangular. 5.1.2 Em geral, os corpos-de-prova de seção retangular devem ter a largura de 12,50 mm, de acordo com a figura 9, e,

sempre que possível, a espessura inteira do produto. Se for necessário, podem ser utilizados corpos-de-prova reduzidos, de 6,00 mm de largura, conforme indicado na figura 9, porém os valores de alongamento obtidos de tais corpos-de-prova não são válidos para determinar conformidade com Normas, salvo indicação explícita em contrário.

Dimensões mm

Medida Corpo-de-prova padrão (largura 12,50 mm ) M - Comprimento entre m arcas L - Largura

1), 2)

E - Espessura

3)

R - Raio de concordância mínimo T - Comprim ento total mínimo

4)

U - Comprimento útil mínimo C - Comprimento das cabeças mínimo G - Largura das cabeças aproximada

5) 2), 6)

Corpo-de-prova reduzido (largura 6,00 mm)

50,00 ± 0,10

25,00 ± 0,10

12,50 ± 0,25

6,00 ± 0,05

Espessura do m aterial

Espessura do material

12,5

6

200

100

57

32

50

30

20

10

1)

A diferença de largura entre as extremidades do comprimento útil deve ser, no máximo, 0,60 mm ou 0,25 mm, respectivamente. A largura pode ser diminuída gradativamente das extremidades até o centro, com diferença máxima de 1%. 2)

Em caso de necess idade, podem ser usadas larguras L e G menores para am bos os corpos-de-prova. Em tais casos, a largura do comprimento útil deve ser a m aior permitida pela largura do produto ensaiado, podendo os lados do corpo-de-prova ser retos e paralelos em todo o seu comprimento. O requisito de alongamento após ruptura não se aplica a ess es corpos-de-prova mais estreitos, salvo determinação em contrário. 3)

A dimensão “E” é a espess ura do corpo-de-prova conforme estabelecida na norma de especificação do produto, tendo valores nominais m áximos de 12,50 mm e 6 mm , respectivamente. 4)

A fim de ajudar a obtenção de solicitação axial no ensaio do corpo-de-prova de 6 mm de largura, o comprimento total deve ser o maior permitido pelo tamanho do produto, até 200 m m. 5)

É desejável que o comprimento das cabeças seja s uficiente para que elas entrem nas cas tanhas numa distância igual ou superior a dois terços do comprimento destas castanhas. Se a espes sura de um corpo-de-prova de 12,50 mm de l argura for maior do que 9 mm, podem ser necessárias castanhas e cabeças mais compridas. 6)

As cabeças do corpo-de-prova devem ser s imétricas ao eixo do comprimento útil com diferença máxima de 0,2 mm e 0,1 mm , respectivamente. Figura 9 - Corpo-de-prova de seção retangular para ensaios de tração


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NBR 7549:2001 5.1.2.1 Podem ser utilizados corpos-de-prova com cabeças furadas para receber pinos, conforme mostrado na figura 10. A

fim de se evitar cambagem quando do ensaio de materiais finos de elevada resistência, pode ser necessário usar chapas de reforço nas cabeças.

Dimensões

Medida

mm

M - Comprimento entre m arcas L - Largura

50,00 ± 0,10

1)

E - Espessura máxima

12,50 ± 0,25 2)

12,5 3)

R - Raio de concordância mínimo T - Comprim ento total mínimo

13

4)

200

U - Comprimento útil mínimo

57

C - Comprimento das cabeças mínimo G - Largura das cabeças aproximada

50 4)

50 4), 5)

D - Diâmetro do furo para o pino e a extremidade aproximada 4)

P - Distância entre o pino e a extremidade aproximada F - Distância entre o furo e a concordância mínima

4)

13 40 15

1)

A diferença de largura entre as extremidades do com primento útil deve ser, no m áximo, 0,06 m m. A largura pode s er diminuída gradativamente das extremidades até o centro, com diferença máxima de 1%. 2)

3)

4)

5)

A dimens ão “E” é a espess ura do corpo-de-prova, conforme estabelecida na norma de especificação do produto. Para alguns materiais, pode ser necess ário um raio de concordância maior do que 13 mm . As dimens ões G, D, P, F e T podem s er variadas, a fim de produzir a ruptura dentro do comprimento entre marcas. Os furos devem situar-se no eixo do comprimento útil com desvio máximo de 0,05 mm . Figura 10 - Corpo-de-prova de seção retangular com cabeças furadas

5.1.3 Os corpos-de-prova de seção circular devem ter o diâmetro-padrão de 12,50 mm (figura 11), exceto quando as dimen-

sões do produto o tornam impossível. Em tais casos, podem ser usados corpos-de-prova proporcionais, reduzidos, conforme indicado na figura 11, devendo-se utilizar sempre o maior valor possível. O diâmetro da parte útil do corpo-de-prova deve ser, no mínimo, 4 mm para os pr odutos dúcteis e 6 mm para os produtos fundidos, salvo quando a Norma de especificação do produto determinar o contrário.


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Dimensões mm

Medida Corpo-de-prova padrão Diâmetro nominal

12,50 1), 2)

M - Comprimento entre m arcas D - Diâmetro

3) 1)

R - Raio de concordância mínimo U - Comprimento útil mínimo

4)

Corpos-de-prova reduzidos, proporcionais 9

6

4

62,50 ± 0,10

45,00 ± 0,09

30,00 ± 0,06

20,00 ± 0,04

12,50 ± 0,25

9,00 ± 0,10

6,00 ± 0,10

4,00 ± 0,05

9

8

6

4

75

54

36

24

1)

O comprimento entre marcas e o raio de concordância devem ser os indicados, m as as cabeças podem ser de forma apropriada à máquina de ens aio, a fim de as segurar que a carga s eja aplicada axialmente (ver figura 12). Se as cabeças forem presas por castanhas, é desejável que elas entrem nas castanhas num a distância igual ou superior a dois terços do comprimento destas castanhas. 2)

O comprimento entre marcas deve ser igual a cinco vezes o diâmetro nominal. Nas normas de especificações dos produtos, podem s er especificados outros tipos de corpo-de-prova; entretanto, se não for m antida a relação nominal de 5:1, os valores de alongamento após ruptura podem não ser comparáveis com aqueles obtidos us ando o corpo-de-prova padrão. 3)

O diâm etro do comprimento útil pode ser dim inuído gradativamente das extremidades até o centro (dimensão controlante) com diferença máxima de 1%. O uso de corpos-de-prova de diâmetro nominal menor do que 6 mm deve ser restrito aos casos em que o tamanho do produto a ser ensaiado não permite obter corpos-de-prova maiores ou nos casos em que as partes concordam em usá-los para a aceitação do produto. Os corpos-de-prova reduzidos exigem equipamento apropriado e maior habilidade tanto na usinagem como no ensaio. 4)

A fim de acomodar um extensômetro de qualquer base de m edida desejada, o comprimento útil pode s er aumentado. Entretanto, as m arcas para a determinação do alongamento após ruptura devem ter o es paçamento indicado. Figura 11 - Corpo-de-prova de seção circular para ensaios de tração

5.1.3.1 A forma das cabeças dos corpos-de-prova deve ser apropriada ao material e adaptar-se à máquina de tração de

modo que a carga seja aplicada axialmente. A figura 12 mostra corpos-de-prova com vários tipos de cabeça que apresentam resultados satisfatórios.


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Dimensões mm Medida

Corpos-de-prova №1

M - Comprimento entre m arcas D - Diâmetro

№3

62,50 ± 0,10

2)

62,50 ± 0,10

R - Raio de concordância mínimo

12,50 ± 0,25

U - Comprim ento útil

9

T - Comprimento total aproximado C - Comprim ento das cabeças

№2

№4

№5

1)

3)

G - Diâmetro das cabeças E - Comprimento do ombro e da concordância aproximada

12,50 ± 0,25 9 75 mínimo

62,50 ± 0,10

62,50 ± 0,10

62,50 ± 0,10

12,50 ± 0,25

12,50 ± 0,25

12,50 ± 0,25 9

9 75 mínimo

9 75 mínimo

75 mínimo

155

100 aprox.

140

255

145

25 aprox.

140

15 aprox.

75 mínimo

35 aprox.

20

20 aprox.

22

20

20

15

20

20

15

15

15

F - Diâmetro do ombro

15

1)

O comprimento entre marcas deve ser igual a cinco vezes o diâm etro nominal. Nas normas de es pecificações dos produtos, podem ser especificados outros tipos de corpo-de-prova; entretanto, se não for mantida a relação nominal de 5:1, os valores de alongamento após ruptura podem não ser comparáveis com aqueles obtidos usando o corpo-de-prova padrão. 2)

O diâmetro do comprim ento útil pode ser diminuído gradativamente das extremidades até o centro (dimensão controlante) com diferença máxima de 1%. 3)

É desejável que o comprimento das cabeças do corpo-de-prova nº 5 seja suficiente para que elas entrem nas castanhas numa dis tância igual ou superior a dois terços do comprimento destas castanhas. Figura 12 - Diversos tipos de cabeças para o corpo-de-prova padrão de seção circular 5.1.4 Cuidados especiais são exigidos na preparação e nos ensaios dos corpos-de-prova reduzidos, porque o efeito das va-

riáveis na usinagem (como por exemplo, o esforço aplicado na extremidade e a quantidade decalor gerada) e no ensaio (como por exemplo, a excentricidade e a marcação da base de medida) é maior do que o efeito produzido no ensaio d os corpos-de-prova maiores. Com alguns tipos de produtos, especialmente peças fundidas, o resultado dos ensaios de corposde-prova reduzidos pode mostrar maior variação devido à maior influência de variações na estrutura metalográfica ou nas características da superfície. A obtenção de baixos valores, utilizando-se apenas corpos-de-prova reduzidos, deve ser avaliada cuidadosamente, conforme 5.7.1, a fim de certificar-se da validade dos seus resultados. 5.1.5 Embora possam ser comparados os valores do limite de resistência à tração e do limite convencional de escoamento

obtidos com corpos-de-prova de dimensões diferentes, os valores do alongamento após ruptura podem variar de acordo com o tamanho e o tipo do corpo-de-prova. Portanto, os valores do alongamento devem ser obtidos utilizando-se corposde-prova do tipo usado para estabelecer as propriedades mecânicas especificadas. 5.2 Tipo, sentido e localização do corpo-de-prova nos produ tos 5.2.1 Chapas 5.2.1.1 Para as espessuras até 12,50 mm, inclusive, devem ser utilizados corpos-de-prova de seção retangular e, para to-

das as outras espessuras, corpos-de-prova de seção circular. 5.2.1.2 Para as espessuras acima de 12, 50 mm até 40 mm, inclusive, os corpos-de-prova devem ser extraídos do meio da

espessura e, para as espessuras maiores, extraídos à meia distância entre o centro e a superfície. 5.2.1.3 Para materiais não tratáveis termicamente, os corpos-de-prova devem ser extraídos no sentido de laminação.


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