Ensaio de Dureza Brinell ūüí™ {Atualizado em 2022}

Ensaio de dureza brinell

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      • Este artigo pressup√Ķe que voc√™ tem conhecimentos b√°sicos sobre o ensaio de dureza. Siga o link para ter informa√ß√Ķes mais b√°sicas sobre ele.

O método de ensaio de dureza tipo Brinell funciona da seguinte forma:

Aplique uma for√ßa "F" com uma esfera de di√Ęmetro "D" contra a superf√≠cie do material a ensaiar. Este procedimento dever√° levar um tempo "T" para comprimir o material ensaiado.

A superf√≠cie deve ser plana e polida ou preparada atrav√©s de lixamento ou esmeril. Essa compress√£o produz uma uma impress√£o permanente no metal (mossa) de di√Ęmetro "d".

Podemos medir a mossa depois da remo√ß√£o da for√ßa. Para isso usamos uma lupa graduada ou um micr√īmetro √≥ptico do dur√īmetro.

O valor do di√Ęmetro d √© a m√©dia de duas leituras tomadas a 90° uma da outra. A dureza Brinell ou HB (Hardness Brinell) √© definida como o quociente, medido em Kgf/mm2, entre a carga aplicada e a superf√≠cie da calota esf√©rica ou mossa deixada no material. A √°rea da calota esf√©rica √© dada pela f√≥rmula: ŌÄ.D.p, onde p √© a profundidade da calota.

Devido √† dificuldade t√©cnica de medi√ß√£o da profundidade, que √© um valor muito pequeno, utiliza-se uma rela√ß√£o matem√°tica entre a profundidade(p) e o di√Ęmetro da calota (d) para chegar √† f√≥rmula matem√°tica que permite o c√°lculo da dureza HB, representada a seguir:

Fórmula matemática que permite o cálculo da dureza HB
Fórmula matemática que permite o cálculo da dureza HB

A unidade kgf/mm2 até poderia ser colocada após o valor de HB, mas é sempre omitida pois a dureza Brinell não é um conceito físico satisfatório. A força aplicada no material tem intensidades diferentes em cada ponto da calota.

A f√≥rmula pode ser substitu√≠da pelo uso de tabelas, que obt√©m o valor da dureza em fun√ß√£o do di√Ęmetro da impress√£o (d).

Os valores indicados entre parênteses são somente referenciais, pois estão além da faixa normal do ensaio Brinell.

Tabela usada para achar a dureza Brinell

Representação dos Resultados

O ensaio realizado em condi√ß√Ķes padronizadas devem ter seu n√ļmero de dureza Brinell seguido pelo s√≠mbolo HB, sem nenhum sufixo. As condi√ß√Ķes padr√£o s√£o:
  • Di√Ęmetro da esfera "D" = 10 mm;
  • Carga aplicada 3000 kgf;
  • Dura√ß√£o da aplica√ß√£o da carga de 10 a 15 segundos.
Para condi√ß√Ķes diferentes da condi√ß√£o padr√£o, o s√≠mbolo HB recebe um sufixo que representa, nesta ordem, o di√Ęmetro do penetrador, a carga aplicada e o tempo de aplica√ß√£o da carga. Exemplo: 85HB 10/500/30 em que o resultado do teste de dureza Brinell √© de 85HB, realizado com esfera de di√Ęmetro de 10 mm e carga de 500Kgf aplicada durante 30segundos. Este par√°grafo √© cobrado as vezes na prova te√≥rica, sendo uma das quest√Ķes que mais exigem da mem√≥ria.

Cargas

Teoricamente poder√≠amos usar quaisquer cargas ou quaisquer esferas para um mesmo material e obter√≠amos o mesmo resultado, por√©m, verificou-se que existem certas restri√ß√Ķes.

Atrav√©s de estudos realizados com o m√©todo Brinell, verificou-se que os valores de dureza com cargas diferentes variavam muito pouco se o di√Ęmetro da impress√£o ficasse no intervalo 0,30 <d < 0,60. Por isso foi considerado que a impress√£o “d” seria ideal se permanecesse dentro desses Iimites.

Para obter o mesmo resultado de dureza para um mesmo material, deve-se observar que a rela√ß√£o P/D2 (fator de carga) seja constante para diversas faixas de dureza. Para padronizar o ensaio, foram fixados valores de fatores de carga de acordo com a faixa de dureza e o tipo de material.

O quadro a seguir mostra os principais fatores de carga utilizados e respectivas faixas de dureza e indica√ß√Ķes.

Fatores de carga utilizados e respectivas faixas de dureza e indica√ß√Ķes
Fatores de carga utilizados e respectivas faixas de dureza e indica√ß√Ķes

Na pr√°tica podem-se utilizar as condi√ß√Ķes de dureza Brinell constantes do quadro abaixo.

Tabela Brinell na pr√°tica
Tabela Brinell na pr√°tica

Aplicação

O m√©todo Brinell √© usado especialmente para metais n√£o ferrosos, ferros fundidos, a√ßos, produtos sider√ļrgicos em geral e pe√ßas n√£o temperadas. 

√Č largamente empregado pela facilidade de aplica√ß√£o, pois podem ser efetuados em qualquer m√°quina de ensaio de compress√£o e mesmo aparelhos port√°teis de baixo custo. 

Sua escala √© "√ļnica" e cont√≠nua, diferentemente da Rockwell por exemplo. E pode ser usada como refer√™ncia de dureza, mesmo as durezas de pe√ßas temperadas s√£o expressas pela escala Brinell.

Cuidados Especiais

Existem limita√ß√Ķes ao ensaio de dureza Brinell. Podemos citar:
  • A pe√ßa ensaiada deve ter uma espessura m√≠nima de duas vezes o di√Ęmetro da impress√£o obtida no ensaio;
  • O raio de curvatura da superf√≠cie da pe√ßa a ser ensaiada deve ser no m√≠nimo cinco vezes o di√Ęmetro da esfera utilizada;
  • A dist√Ęncia m√≠nima entre centros de impress√Ķes deve ser de no m√≠nimo duas vezes e meia o seu di√Ęmetro;
  • A carga de ensaio deve ser mantida no m√≠nimo por 30 segundos para materiais com dureza entre 60 e 300 HB, 10 segundos para materiais com dureza superior a 300 HB e 60 segundos para materiais com dureza inferior a 60 HB.
O ensaio de dureza Brinell é tido, de forma geral, como um ensaio não destrutivo. Porém se a impressão é relativamente grande em relação a superfície medida, essa mossa pode vir a inutilizar a peça.

Equipamento

O equipamento de ensaio Brinell é contém um conjunto para aplicar a força e um penetrador, podendo ter também um instrumento de medição com ampliação.

√Č necess√°rio que o penetrador possua uma dureza bastante superior ao material a ser ensaiado. Por exemplo, para materiais com durezas n√£o muito altas utilizam-se esferas de a√ßo temperado como penetrador, mas para materiais com durezas maiores empregam-se esferas de carbeto de tungst√™nio.

A fim de garantir a confiabilidade dos resultados do ensaio realizado, os equipamentos de ensaio devem ser periodicamente verificados. As normas preveem dois métodos de verificação, a verificação direta e a verificação indireta.

Na verificação direta é checado o sistema de aplicação de forças, a geometria do penetrador e o sistema de medidas.

A verifica√ß√£o indireta precisa executar diversas impress√Ķes em blocos padr√Ķes e para poder comparar os resultados obtidos com a dureza indicada nos padr√Ķes. A m√°quina √© normalmente considerada satisfat√≥ria quando o di√Ęmetro m√©dio de qualquer impress√£o no bloco padr√£o n√£o for maior que 3% do di√Ęmetro m√©dio correspondente ao valor determinado do bloco padr√£o.

A verificação indireta é uma rotina normalmente exigida por normas nacionais e internacionais para equipamentos em serviço.

Outros métodos de ensaio de dureza

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