Pré-Requisito: MECN0039 MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO MECÂNICA. Co-Requisito: MECN0055 RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS 2

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1 PROGRAMA Disciplina: ENSAIOS MECÂNICOS Código: MECN0015 Carga Horária Semestral: 60 HORAS Obrigatória: sim Eletiva: Número de Créditos: TEÓRICOS: 04; PRÁTICOS: 00; TOTAL: 04 Pré-Requisito: MECN0039 MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO MECÂNICA Co-Requisito: MECN0055 RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS 2 EMENTA Finalidade dos ensaios mecânicos; Corpos de prova; Execução e avaliação dos ensaios mecânicos de tração, dobramento, fratura, dureza, impacto, fluência e fadiga; Ensaios em juntas soldadas; Métodos para aumentar a resistência a fadiga em juntas soldadas; Diferença entre descontinuidade e defeito; Exames não-destrutivos: visuais, líquidos penetrantes, ultra-som, radiografias e partículas magnéticas; Classificação AISI e especificação ASTM; Qualificação do procedimento de soldagem e de soldadores; Normas de qualificação: ASME, API, AWS e ABNT. OBJETIVOS Saber a finalidade dos ensaios mecânicos; Conhecer as propriedades de resistência dos metais e saber como elas são determinadas através dos diferentes métodos de ensaios mecânicos e como se relacionam entre si; Testemunhar e orientar a remoção dos corpos de prova; Saber a técnica de execução dos ensaios destrutivos e quais os fatores que influem nos resultados dos ensaios; Saber as propriedades mecânicas determinadas em cada ensaio destrutivo; Avaliar os resultados dos ensaios mecânicos; Saber os princípios básicos de cada exame não-destrutivo e o campo de aplicação de cada um; Saber as vantagens, desvantagens e limitações de cada exame não-destrutivo; Descrever a seqüência de execução de cada exame não-destrutivo; Executar inspeção visual em juntas preparadas para soldagem e em soldas completas; Saber a finalidade das qualificações de procedimentos de soldagem e de soldadores; Saber a aplicação das normas de qualificação ASME seção IX, API Std 1104 e AWS D1.1; Avaliar, Ensaios Mecânicos 1

2 baseado nos requisitos de normas técnicas, os resultados dos ensaios e/ou exames nas chapas de teste de produção e de qualificação de procedimento de soldagem e de soldadores. UNID. ITEM CONTEÚDO HORAS AULAS T P 1 01 Ensaios Destrutivos ( Propriedades Mecânicas ) 26 Significado do ensaio mecânico: Normas técnicas. Sistema internacional de unidades. Ensaio de tração: Orientação dos corpos de prova. Corpos de prova. Curva tensão x deformação. Módulo de elasticidade. Limite de escoamento. Limite Johnson. Limite de resistência à tração. Instabilidade devido ao começo da estricção. Ductilidade. Resiliência. Tenacidade. Ensaio de tração real. Índice de anisotropia. Efeito da temperatura nas propriedades mecânicas. Ensaio de tração em produtos acabados. Ensaio de tração em corpos de prova soldados. Eficiência de junta. Normas ABNT NBR 6152, NBR 7480 E NBR Critérios de falhas adotados. Tensões admissíveis. Dispositivos de medição de tensão e deformação, dinamômetro, extensômetro. Máquinas de ensaio. Critérios de acaitação. Exercícios de aplicação. Ensaio de dobramento: Descrição do ensaio. Ensaio de dobramento em barras para construção civil. Ensaio de dobramento em corpos de prova soldados. Orientação dos corpos e prova. Critérios de aceitação. Ensaio de fratura: Descrição do ensaio. Corpos de prova. Critérios de aceitação. Ensaios de dureza: Conceitos de dureza. Escala de Mohs. Dureza por penetração. Dureza Brinell. Dureza Rockwell. Dureza Vickers. Aplicações da micro-dureza Vickers. Dureza por choque. Dureza Shore. Ensaio de dureza em produtos acabados. Efeito da temperatura na dureza. Máquinas de ensaio de dureza. Calibração da máquina de dureza. Blocos padrão. Medidores portáteis de dureza. Conversão de valores de dureza. Relação entre Ensaios Mecânicos 2

3 dureza e limite de resistência à tração. Exercícios de aplicação. Ensaios relacionados à fratura frágil: Fatores básicos para fratura frágil. Técnica de ensaio (Charpy e Izod). Influência da temperatura. Retirada do corpo de prova. Utilização do ensaio de impacto (Charpy). Ensaio de impacto instrumentado. Ensaio de quedalivre de peso (Drop-weigt test). Ensaio de Fluência (Creep Test) : O problema dos materiais a altas temperaturas. A curva de fluência. O ensaio de ruptura por fluência. Variações estruturais durante a fluência. Fluência a temperaturas pouco elevadas. Energia de ativação para o estado de equilíbrio em fluência. Fluência a altas temperaturas. Conformação a quente. Fratura a temperaturas elevadas. Ligas empregadas a altas temperaturas. Efeito de algumas variáveis metalúrgicas. Apresentação dos dados experimentais de fluência para engenharia. Previsão das propriedades para tempos longos. Fluência sob condições de tensões combinadas. Relaxação de tensões. Exercícios de aplicação. Ensaio de fadiga: Introdução. Ciclos de tensões. A curva tensão-número de ciclos (curva S-N ou curva de Wöhler). Características estruturais da fadiga. Propagação de trinca por fadiga. Efeito da concentração da tensão na fadiga. Efeito do tamanho da amostra. Efeitos de superfície na fadiga. Fadiga por corrosão. Efeito da tensão média na fadiga. Diagrama e relação de Goodman. Análise de engenharia da resistência à fadiga. Dano acumulativo de fadiga. Efeito das variáveis metalúrgicas na fadiga. Efeito da temperatura na fadiga. Fadiga térmica. Efeito das condições de ensaio. Fatores que influem na resistência à fadiga. Fadiga em juntas soldadas. Métodos para aumentar a resistência à fadiga em juntas soldadas. Exercícios de aplicação. 02 Ensaio Mecânicos em Polímeros 02 Ensaios mecânicos em polímeros: Polímeros (plásticos) usados como Materiais de Engenharia. Ensaio de resistência à tração. Ensaio de elongação. Ensaio de resistência ao impacto. Ensaio de resistência à compressão. Ensaio de resistência à Ensaios Mecânicos 3

4 fadiga. Ensaio de resistência à flexão. Ensaio de dureza. Ensaio de resistência ao rasgo. Ensaio de resistência à abrasão. Ensaio de resistência à fricção. Propriedades mecânicas dos polímeros 1ª Prova Ensaios não destrutivos End (Propriedades Físicas) Introdução: definições, finalidades dos ensaios não destrutivos. Descontinuidades e defeitos. Exames Visuais: A precisão da principal ferramenta do ensaio visual. Instrumentos ópticos auxiliares, lupas e microscópios, espelhos e tuboscópios, câmaras de tevê em circuito fechado. Descontinuidades em juntas soldadas detectadas pelos ensaios visuais. Líquidos Penetrantes: Características e tipos de líquidos penetrantes. Seqüência do ensaio. Partículas Magnéticas: Etapas para a execução do ensaio, métodos de magnetização, aplicação das partículas magnéticas, inspeção da peça e limpeza. Radiografia Industrial: Fontes de radiação, Raios-X e Raios-γ. Absorção de radiação, filmes, indicadores de qualidade de imagem - IQI, telas intensificadoras de imagem, calculo do tempo de exposição, revelação do filme e análise do filme no megatoscópio. Densidade, contraste e sensibilidade radiográfica. Proteção radiológica. Seqüência do ensaio. Geometria da exposição. Inspeção de soldas, radiografia em dupla face. Exigências do CNEN para instalações destinadas ao uso de fontes de radiação X ou gama. Plano de Radioproteção. Sistema radiográfico sem uso de filme (Fluoroscopic Systems). Exercícios práticos. Ultra-Som: Princípios básicos do método. Vibrações mecânicas. Freqüência, velocidade e comprimento de onda. Definições de Bell, e Decibel, Ganho. Propagação das ondas acústicas no material. Geração das ondas ultra-sônicas, Efeito Piezelétrico. Acoplantes. Diagramas AVG ou DGS. Técnicas de Inspeção. Aparelhagem. Procedimentos Específicos de Inspeção, Inspeção de Soldas. Localização e 22 Ensaios Mecânicos 4

5 interpretação dos defeitos. Avaliação e Críterios de Aceitação. Novas Técnicas com ultra-som e aplicações, IRIS (Internal Rotary Inspection System) e outros. Vantagens e limitações em comparação com outros ensaios. Exercícios práticos. Ensaios não destrutivos com tecnologias avançadas: Emissão Acústica, Laser Shearography e outros. Ensaios Não Destrutivos utilizados em manutenção aeronáutica: Inspeção visual, inspeção visual remota, líquidos penetrantes, magnetoscopia, correntes induzidas, radiografia, ultra-som, estanqueidade, dureza, réplicas, metrologia, termografia, shearografia, rigidometria, análise espectrométrica de óleo, análise dos bujões magnéticos, ferrografia, micrografia e investigação de acidentes para o apuramento das causas. Introdução: definições, finalidades dos ensaios não destrutivos. Descontinuidades e defeitos. Exames Visuais: A precisão da principal ferramenta do ensaio visual. Instrumentos ópticos auxiliares, lupas e microscópios, espelhos e tuboscópios, câmaras de tevê em circuito fechado. Descontinuidades em juntas soldadas detectadas pelos ensaios visuais. Líquidos Penetrantes: Características e tipos de líquidos penetrantes. Seqüência do ensaio. Partículas Magnéticas: Etapas para a execução do ensaio, métodos de magnetização, aplicação das partículas magnéticas, inspeção da peça e limpeza. Radiografia Industrial: Fontes de radiação, Raios-X e Raios-γ. Absorção de radiação, filmes, indicadores de qualidade de imagem - IQI, telas intensificadoras de imagem, calculo do tempo de exposição, revelação do filme e análise do filme no megatoscópio. Densidade, contraste e sensibilidade radiográfica. Proteção radiológica. Seqüência do ensaio. Geometria da exposição. Inspeção de soldas, radiografia em dupla face. Exigências do CNEN para instalações destinadas ao uso de fontes de radiação X ou gama. Plano de Radioproteção. Sistema radiográfico sem uso de filme (Fluoroscopic Systems). Exercícios práticos. Ultra-Som: Princípios básicos do método. Vibrações Ensaios Mecânicos 5

6 mecânicas. Freqüência, velocidade e comprimento de onda. Definições de Bell, e Decibel, Ganho. Propagação das ondas acústicas no material. Geração das ondas ultra-sônicas, Efeito Piezelétrico. Acoplantes. Diagramas AVG ou DGS. Técnicas de Inspeção. Aparelhagem. Procedimentos Específicos de Inspeção, Inspeção de Soldas. Localização e interpretação dos defeitos. Avaliação e Críterios de Aceitação. Novas Técnicas com ultra-som e aplicações, IRIS (Internal Rotary Inspection System) e outros. Vantagens e limitações em comparação com outros ensaios. Exercícios práticos. Ensaios não destrutivos com tecnologias avançadas: Emissão Acústica, Laser Shearography e outros. Ensaios Não Destrutivos utilizados em manutenção aeronáutica: Inspeção visual, inspeção visual remota, líquidos penetrantes, magnetoscopia, correntes induzidas, radiografia, ultra-som, estanqueidade, dureza, réplicas, metrologia, termografia, shearografia, rigidometria, análise espectrométrica de óleo, análise dos bujões magnéticos, ferrografia, micrografia e investigação de acidentes para o apuramento das causas. Introdução: definições, finalidades dos ensaios não destrutivos. Descontinuidades e defeitos. Exames Visuais: A precisão da principal ferramenta do ensaio visual. Instrumentos ópticos auxiliares, lupas e microscópios, espelhos e tuboscópios, câmaras de tevê em circuito fechado. Descontinuidades em juntas soldadas detectadas pelos ensaios visuais. Líquidos Penetrantes: Características e tipos de líquidos penetrantes. Seqüência do ensaio. Partículas Magnéticas: Etapas para a execução do ensaio, métodos de magnetização, aplicação das partículas magnéticas, inspeção da peça e limpeza. Radiografia Industrial: Fontes de radiação, Raios-X e Raios-γ. Absorção de radiação, filmes, indicadores de qualidade de imagem - IQI, telas intensificadoras de imagem, calculo do tempo de exposição, revelação do filme e análise do filme no megatoscópio. Densidade, contraste e sensibilidade radiográfica. Proteção radiológica. Seqüência do ensaio. Geometria da exposição. Inspeção de Ensaios Mecânicos 6

7 soldas, radiografia em dupla face. Exigências do CNEN para instalações destinadas ao uso de fontes de radiação X ou gama. Plano de Radioproteção. Sistema radiográfico sem uso de filme (Fluoroscopic Systems). Exercícios práticos. Ultra-Som: Princípios básicos do método. Vibrações mecânicas. Freqüência, velocidade e comprimento de onda. Definições de Bell, e Decibel, Ganho. Propagação das ondas acústicas no material. Geração das ondas ultra-sônicas, Efeito Piezelétrico. Acoplantes. Diagramas AVG ou DGS. Técnicas de Inspeção. Aparelhagem. Procedimentos Específicos de Inspeção, Inspeção de Soldas. Localização e interpretação dos defeitos. Avaliação e Críterios de Aceitação. Novas Técnicas com ultra-som e aplicações, IRIS (Internal Rotary Inspection System) e outros. Vantagens e limitações em comparação com outros ensaios. Exercícios práticos. Ensaios não destrutivos com tecnologias avançadas: Emissão Acústica, Laser Shearography e outros. Ensaios Não Destrutivos utilizados em manutenção aeronáutica: Inspeção visual, inspeção visual remota, líquidos penetrantes, magnetoscopia, correntes induzidas, radiografia, ultra-som, estanqueidade, dureza, réplicas, metrologia, termografia, shearografia, rigidometria, análise espectrométrica de óleo, análise dos bujões magnéticos, ferrografia, micrografia e investigação de acidentes para o apuramento das causas. 04 Metais de base 01 Noções sobre especificações ASTM acerca de metais de base: Sistema de identificação das normas ASTM. Organização dos volumes de normas ASTM. Como consultar a coleção de normas ASTM. Especificações ASTM acerca de Metais de Base. Marcação do metal de base de acordo com as especificações ASTM. Noções sobre classificação AISI para aços inoxidáveis. Diferença entre classificação e especificação. 05 Qualificação do procedimento de soldagem e qualificação de soladores 03 Ensaios Mecânicos 7

8 Noções Gerais: Procedimento de Soldagem da Executante. Qualificação do Procedimento de Soldagem da Executante. Qualificação de Soldadores e Operadores de Soldagem. Chapa de Teste de Produção. Validade das qualificações.variáveis essenciais. Normas de Qualificação: ASME, API, AWS e ABNT. Preparação das Peças de Teste: Tipo de peça de teste. Material da peça de teste. Dimensões da peça de teste. Posição de soldagem. Preparação da junta a ser soldada. Remoção dos Corpos de Prova: Posição da retirada dos corpos de prova. Preparação dos corpos de prova. Ensaios e Exames Usuais. Avaliação dos Resultados. 06 Ensaio de tenacidade à fratura 01 Análises de Fraturas: Fratura dúctil e frágil, aspectos macroscópicos e microscópicos da fratura. Fratura por fadiga. Fratura por fluência. Ensaio para a determinação de tenacidade à fratura (K IC ): Teoria de Griffith da fratura frágil. Mecânica da fratura. Condição de tensão plana. Condição de deformação plana. Ensaio de tenacidade à fratura (KIC), determinação do KIC do material, calculo do tamanho de trinca admissível ou detectável por ensaios não destrutivos, para uma determinada tensão de projeto. 07 Opções de substituições dos ensaios destrutivos 01 Tendência da desvalorização dos Ensaios Destrutivos quando comparados aos Ensaios Não Destrutivos: Estudo dos custos e a necessidade de destruir a amostra. Opções de Substituição dos Ensaios Destrutivos para Laminados a Frio: Novos equipamentos desenvolvidas pela EMG -Eletromecânica e Hidráulica, denominados Impoc e Sorm 3. Relação entre o magnetismo do aço laminado a frio e as propriedades do material, como limite de resistência à tração, escoamento e alongamento. Relação entre Ensaios Mecânicos 8

9 os ângulos de reflexão de feixe luminoso na superfície da lâmina de aço com o grau de rugosidade do material. Vantagens e limitações 2ª Prova 02 Ensaios Mecânicos 9

10 METODOLOGIA Aulas expositivas, apoiadas em recursos audiovisuais. Aulas práticas realizadas no laboratório da Escola Politécnica e em visita a outros laboratórios. Execução, análise e discussão dos Ensaios destrutivos e Ensaios Não Destrutivos baseadas em normas técnicas. Apresentação de casos práticos de inspeção e controle da construção soldada vivenciados pelo docente. Utilização de livros, apostilas e normas técnicas para acompanhamento do curso e uso profissioal. Uso da Internet como meio de informação e comunicação com o alunado. BIBLIOGRAFIA BÁSICA Souza, Sérgio Augusto de. Ensaios mecânicos de materiais metálicos.fundamentos teóricos e práticos. São Paulo, Edgard Blücher, Telecurso 2000, Curso Profissionalizante Ensaios de materiais. Editora Globo FBTS- Inspetor de Soldagem. Módulo 08 (Metais de Base); FBTS- Inspetor de Soldagem. Módulo 09 (Ensaios Mecânicos e Macrográficos); FBTS- Inspetor de Soldagem. Módulo 10 (Exames Não-Destrutivos); FBTS- Inspetor de Soldagem. Módulo 11 (Qualificação de Procedimentos de Soldagem e de Soldadores); FBTS- Inspetor de Soldagem. Módulo 13 (Documentos Técnicos). Rio de Janeiro. BIBLIOGRAFIA COMPLEMENTAR Dieter, George E.Metalurgia mecânica. Rio de Janeiro, Editora Guanabara Koogan S.A., SENAI, Soldagem, São Paulo-SP, Andreucci, Ricardo. Ensaio por Líquidos Penetrantes. São Paulo, abende. Andreucci, Ricardo. Ensaio por Partículas Magnéticas. São Paulo, abende. Andreucci, Ricardo. Radiologia Industrial. São Paulo, abende. Andreucci, Ricardo. Ensaios por Ultra-Som. São Paulo, abende Ensaios Mecânicos 10

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