Ensaio de tração em metais conforme ISO 6892-1 e ASTM E8/E8M: Compreender as diferenças e tirar proveito delas
Fabricantes de aço e alumínio, OEMs e laboratórios de ensaio normalmente realizam ensaios de tração em metais no âmbito da garantia da qualidade. São ensaiadas as propriedades características dos materiais que são decisivas para a resistência, segurança e confiabilidade dos componentes. Ao mesmo tempo, é preciso garantir que o ensaio em questão seja realizado em conformidade com as normas — dependendo dos requisitos do cliente ou de acesso ao mercado, de acordo com a ISO 6892-1, a ASTM E8/E8M ou ambas as normas. Isso porque ambas as normas têm importância mundial e, por isso, são utilizadas paralelamente em muitos laboratórios.
O objetivo é o mesmo em todos os casos: o ensaio de tração deve fornecer resultados consistentes e confiáveis, rastreáveis e comparáveis. No entanto, é exatamente aí que começa o desafio, sobretudo em laboratórios que realizam ensaios regularmente conforme ambas as normas. Então, surge a pergunta: os resultados obtidos de acordo com a ISO 6892-1 e a ASTM E8/E8M podem ser comparados entre si – e, em caso afirmativo, sob quais condições?
Duas normas, um objetivo de ensaio – mas nem sempre os mesmos resultados
Alguns laboratórios que realizam ensaios de acordo com ambas as normas aproveitam conscientemente os pontos em comum entre elas: eles definem os parâmetros da mesma forma nos casos em que ambas as normas permitem, criando assim uma base melhor para resultados comparáveis e processos mais eficientes.
Afinal, quem conhece as diferenças essenciais pode obter vantagens reais no dia a dia do laboratório. Os resultados podem ser melhor interpretados, possíveis desvios tornam-se mais compreensíveis e os procedimentos de ensaio podem ser planejados de forma mais consciente. Acima de tudo, porém, fica claro em quais pontos os parâmetros podem ser definidos da mesma forma para melhorar a comparabilidade – e em quais pontos é necessário ter cautela, pois as normas utilizam procedimentos ou definições diferentes.
Dois sistemas de normas Diferenças Soluções de ensaio
Quais são as duas normas em questão
Este artigo trata do ensaio de tração em metais à temperatura ambiente de acordo com duas normas centrais:
- ISO 6892-1: Materiais metálicos – Ensaio de tração – Parte 1: Método de ensaio à temperatura ambiente
- ASTM E8/E8M: Métodos padrão de ensaio para ensaios de tração de materiais metálicos
As partes da norma referentes a temperaturas elevadas ou baixas não são abordadas aqui.
Nossos especialistas estão presentes nos comitês de normalização competentes da ISO e da ASTM.
Por que existem a ISO e a ASTM?
As diferenças entre a ISO 6892-1 e a ASTM E8/E8M também estão relacionadas às organizações das quais essas normas se originaram. A ISO é uma organização internacional com sede na Suíça, na qual estão representadas as organizações nacionais de normalização dos países membros. A ASTM tem sede nos EUA; originalmente, tinha uma forte influência norte-americana, mas hoje também é utilizada globalmente e reúne membros da indústria, da ciência e de órgãos públicos.
Por razões históricas, ambas as organizações diferem em suas estruturas, métodos de trabalho, processos de atualização e áreas de foco. Isso também se reflete nas normas: Ambas fornecem uma norma para o ensaio de tração de metais, mas, em alguns aspectos, colocam ênfases diferentes e apresentam níveis distintos de detalhamento.
Como ambas as normas são importantes globalmente, o esforço para harmonizá-las sempre foi e continua sendo evidente. Já existem inúmeras semelhanças: O processo básico do ensaio de tração em metais é o mesmo nas duas normas; ambas utilizam sistemas de ensaio e equipamentos comparáveis, como garras, e a norma ASTM E8M estabeleceu a variante métrica com unidades do SI. A geometria comum para amostras planas também é resultado dessa harmonização.
O próprio processo de ensaio segue a mesma lógica em ambas as normas: A partir do produto semi-acabado, prepara-se uma amostra, mede-se a geometria, realiza-se o ensaio de tração, registram-se os dados e estes são avaliados. É exatamente essa estrutura básica comum que constitui uma boa base para as próximas etapas da harmonização.
Visão geral das principais diferenças
Embora o processo básico de ensaio seja semelhante, a ISO 6892-1 e a ASTM E8/E8M diferem em vários pontos relevantes para o dia a dia do laboratório. Entre eles estão, em particular, as geometrias das amostras, a medição das dimensões da amostra ou a determinação da seção transversal inicial, os requisitos para o sistema de ensaio, as definições dos resultados, bem como as velocidades de ensaio e os métodos de controle.
Nem todas essas diferenças têm o mesmo grau de importância. Algumas dizem respeito principalmente à nomenclatura, enquanto outras têm influência direta nos valores determinados. Portanto, o que é decisivo não é apenas a existência de uma diferença, mas o que essa diferença significa para o resultado.
Geometrias das amostras Medição da seção transversal Requisitos para o sistema de ensaio Resultados do ensaio Velocidade de ensaio
1. Geometrias de amostras
Para a amostra plana, existe uma geometria predefinida que está em conformidade com as normas ISO 6892-1 e ASTM E8/E8M. Essa geometria comum fez parte do processo de harmonização e permite comparar melhor os ensaios sob determinadas condições.
| Parâmetros | ISO 6892-1 | ASTM E8/E8M |
|---|---|---|
| Tipo de amostra | B1 | Amostra plana (tipo chapa) |
| Largura | 12,5 mm | 12,5 mm |
| Comprimento de medição | 50 mm | 50 mm |
| Espessura | até 3 mm | 0,13 a 5 mm |
A faixa de sobreposição abrange, portanto, espessuras de chapa de 0,13 mm a 3 mm. Nesse range, a geometria comum da amostra plana pode ser utilizada para tornar as condições de ensaio o mais semelhantes possível. Isso, no entanto, não significa automaticamente que todos os resultados sejam diretamente comparáveis — mas reduz um importante fator de influência.
No caso das amostras cilíndricas, a situação é diferente. Ambas as normas definem amostras cilíndricas e, em ambos os casos, o comprimento de medição é determinado em relação ao diâmetro. No entanto, a norma ASTM E8 faz distinção por diâmetros, enquanto a ISO 6892-1 leva em consideração grupos de materiais. Não há uma geometria comum predefinida para amostras redondas. Para criar condições comparáveis, o comprimento de medição e o diâmetro devem ser deliberadamente ajustados entre si.
Para produtos específicos, como parafusos, tubos ou produtos similares, algumas seções ou anexos específicos são relevantes e devem ser levados em consideração.
Sempre que forem utilizadas geometrias de amostra diferentes, os resultados não são comparáveis — mesmo que os valores sejam referidos à seção transversal. Portanto: Para obter um comportamento tensão-deformação comparável, o comprimento de medição e a seção transversal devem ser idênticos.
2. Medição das dimensões da amostra / Determinação da seção transversal inicial
A influência da medição da seção transversal é frequentemente subestimada na prática. No entanto, a seção transversal inicial afeta diretamente todos os valores de tensão calculados. Se a seção transversal for determinada de maneira diferente, os resultados também podem variar — mesmo que o ensaio propriamente dito tenha sido realizado corretamente.
Na norma ISO 6892-1, para a determinação da seção transversal, a medição é feita em vários pontos ao longo do comprimento paralelo da amostra. Em seguida, calcula-se a média dos valores da seção transversal. Para a medição da espessura, é exigida uma precisão de ±2 %.
A norma ASTM E8/E8M adota um procedimento diferente nesse aspecto. A medição é realizada no ponto mais estreito do comprimento paralelo da amostra. Além disso, são especificados valores absolutos para a precisão da medição de espessura: 2 µm para espessuras de chapa inferiores a 2,5 mm, 10 µm para espessuras de 2,5 mm a 5 mm e 20 µm para espessuras superiores a 5 mm.
| ISO 6892-1 | ASTM E8/E8M | |
|---|---|---|
| Determinação | Medição em vários pontos do comprimento paralelo da amostra e cálculo da média dos valores da seção transversal | Medição no ponto mais estreito do comprimento paralelo da amostra |
| Precisão da medição de espessura | ±2 % | Dependendo da espessura da chapa (< 2,5 mm, 2,5 – 5 mm / > 5 mm): 2 µm / 10 µm / 20 µm |
A diferença entre os requisitos percentuais e absolutos para a medição de espessura pode ser considerável, dependendo da espessura da chapa. Exemplo: Para uma espessura de chapa de 3 mm, a norma ISO 6892-1 permite um desvio de até 60 µm, enquanto a norma ASTM E8M permite apenas 10 µm. Tais diferenças podem se tornar relevantes em auditorias, em consultas de clientes ou em resultados próximos dos limites.
3. Requisitos para o sistema de ensaio
A configuração básica do ensaio é comparável entre a ISO 6892-1 e a ASTM E8/E8M: São necessários uma estrutura mecânica adequada, incluindo eletrônica de medição e controle, garras, célula de carga, extensômetro, bem como um software para avaliação, armazenamento e análise de dados. Assim, a base técnica para os ensaios de acordo com ambas as normas é, em princípio, semelhante, e não é necessário utilizar dois sistemas de ensaio totalmente diferentes no laboratório.
No entanto, existem diferenças nas classes de precisão exigidas para as células de carga e os extensômetros. Além disso, as classes de precisão são definidas de maneira diferente, pois se baseiam em normas distintas: Para a ISO 6892-1, a ISO 7500-1 (medição de força) e a ISO 9513 (extensômetro); e para a ASTM E8, a ASTM E4 (medição de força) e a ASTM E83 (extensômetro).
Em nossas consultorias, analisamos as aplicações específicas e verificamos quais requisitos da ISO 6892-1 e da ASTM E8/E8M são mais rigorosos em cada caso. Com base nisso, o equipamento de ensaio é projetado de forma que o sistema de ensaio atenda, na medida do possível, a ambas as normas com segurança.
4. Resultados de ensaio
Nos resultados dos ensaios, há diferenças na terminologia e nos métodos de determinação. Muitos valores são muito semelhantes e diferem apenas na denominação.
No entanto, é necessário ter cuidado com o alongamento na força máxima e com o alongamento na ruptura. A determinação desses parâmetros é diferente.
| ISO 6892-1 | ASTM E8 | |
|---|---|---|
| Inclinação da parte elástica | mE | - |
| Limite de escoamento (de alongamento) a 0,2% de alongamento plástico | Rp0,2 | Limite de escoamento (offset = 0,2%) |
| Limite superior de elasticidade | ReH | UYS |
| Limite inferior de escoamento | ReL | LYS |
| Alongamento no limite de escoamento | AL | YPE |
| Resistência à tração | Rm | TS |
| Alongamento plástico pelo extensômetro (uniforme) na força máxima | Ag | - |
| Alongamento total pelo extensômetro (uniforme) na força máxima | Agt | Elu - alongamento uniforme |
| Alongamento na ruptura | A – manualmente e com software | Alongamento na ruptura (manualmente) |
| Alongamento total pelo extensômetro na ruptura | At | Alongamento na ruptura |
Alongamento uniforme ou alongamento na força máxima
A denominação é praticamente idêntica, trata-se também do mesmo parâmetro e, mesmo assim, os resultados não são diretamente comparáveis. Isso porque a determinação do alongamento na força máxima, também chamado de alongamento uniforme, difere entre a ISO e a ASTM.
De acordo com a ISO 6892-1, o alongamento total pelo extensômetro na força máxima Agt é determinado no ponto de força máxima.
Na norma ASTM E8, o é determinado de maneira diferente: 0,5% abaixo da força máxima, traça-se uma reta horizontal, e o alongamento é lido no meio dessa reta.
Dependendo do material, isso pode resultar em diferenças relevantes no resultado.
Outra diferença: A norma ISO 6892-1 define adicionalmente o alongamento plástico pelo extensômetro na força máxima (Ag), no qual o alongamento elástico é subtraído do valor total. A norma ASTM não apresenta esse parâmetro.
Alongamento na ruptura
O alongamento total no momento da ruptura é determinado no último ponto de medição antes da queda da força, pois este marca a ruptura. Na norma ISO 6892-1, o parâmetro é denominado “alongamento total pelo extensômetro na ruptura At”; a norma ASTM E8 o denomina alongamento na ruptura (Elongation at Break).
Para o alongamento na ruptura A conforme ISO 6892-1, o alongamento elástico é subtraído, de modo que apenas o alongamento permanente seja apresentado. É aqui que a norma ASTM E8 apresenta a diferença essencial, pois o “alongamento após a ruptura” é determinado manualmente, reunindo-se novamente as duas metades da amostra após a ruptura e medindo-se o alongamento. Para isso, são feitas marcações na amostra antes do ensaio.
Como os resultados entre a medição manual e a automática geralmente variam bastante, seria possível recorrer ao cálculo manual também na norma ISO para garantir a comparabilidade. Isso também é possível de acordo com a norma ISO 6892-1, mas é cada vez menos utilizado devido ao maior esforço envolvido e à maior dispersão dos valores.
Há ainda um ponto a ser observado na comparação dos valores de alongamento na ruptura: A velocidade de ensaio na faixa de deformação plástica é definida de maneira diferente nas duas normas e pode variar neste contexto. No entanto, as velocidades de ensaio influenciam significativamente os resultados, o que ficará ainda mais claro na próxima seção.
5. Velocidade de ensaio e métodos de controle
Ambas as normas definem três métodos diferentes de controle para a velocidade de ensaio até o alcance do limite de escoamento. Os métodos são funcionalmente comparáveis, mas as denominações diferem — e é exatamente isso que frequentemente causa confusão no dia a dia do laboratório.
Nesse contexto, os resultados obtidos com diferentes métodos de controle não são comparáveis – um ponto crítico.
| ISO 6892-1:2020 | Descrição do método de ensaio | ASTM E8/E8M-22 | |
|---|---|---|---|
| Método A1 | Controle da velocidade por deformação em circuito fechado (“closed loop”), por exemplo, 0,00025 s-1 ±20 % | Método B | Controle da velocidade por deformação em circuito fechado (“closed loop”), por exemplo, 0,00025 s-1 ±40 % |
| Método A2 | Controle da velocidade por deformação em circuito aberto (“open loop”), por exemplo, 0,00025 s-1 ±20 % | Método C | Velocidade da travessa móvel, por exemplo, 0,00025 s ±20 % |
| Método B | Velocidade de tensão, por exemplo, 6/60 MPa/s para aço ou 2/20 MPa/s para alumínio | Método A | Taxa de tensão 1,15 … 11,5 MPa/s |
| Velocidade de ensaio (após ultrapassar o limite de escoamento), por exemplo, para determinação da resistência à tração | por exemplo, 0,0067 s-1 ±20 % (ou 0,00025 s-1 ou 0,002 s-1) | Velocidade de ensaio (após ultrapassar o limite de escoamento), por exemplo, para determinação da resistência à tração | por exemplo, 0,00083 … 0,0083 s-1 |
As especificações para o controle da velocidade por tensão são diferentes. Enquanto na norma ISO 6892-1 a velocidade de tensão depende do módulo de elasticidade do material, na norma ASTM E8 ela é independente desse parâmetro.
Por outro lado, os métodos com controle de velocidade por deformação até o ponto de escoamento são comparáveis. Nesse caso, ambas as normas definiram as mesmas velocidades de ensaio. Apenas na variante de “circuito fechado”, a norma ASTM E8 permite uma tolerância maior.
Os materiais metálicos são sensíveis à taxa de deformação. Uma velocidade de ensaio mais alta leva, por exemplo, a limites de escoamento mais elevados e, portanto, tem grande influência nos resultados do ensaio.
A melhor comparabilidade dos valores de ensaio é alcançada com o método de circuito fechado. Este garante taxas de deformação idênticas na determinação do limite de escoamento. Esse método impõe requisitos mais elevados ao equipamento, mas pode compensar com resultados mais confiáveis e menor dispersão.
Conclusão: Conhecer as diferenças, aproveitar as semelhanças de forma eficiente
A ISO 6892-1 e a ASTM E8/E8M são ambas reconhecidas mundialmente e estão consolidadas na prática. Quem compreende as diferenças consegue interpretar corretamente os resultados, evitar interpretações errôneas e trabalhar com mais eficiência. Como as duas normas estão harmonizadas em algumas áreas, é possível aproveitar de forma específica os pontos em comum: por exemplo, por meio de formatos de amostras, configurações, procedimentos e condições de ensaio comparáveis em geral.
No dia a dia do laboratório, um sistema de ensaio que abrange ambas as normas sem a necessidade de adaptações complexas facilita consideravelmente a alternância entre a ISO 6892-1 e a ASTM E8/E8M. Além do equipamento de ensaio adequado, o software desempenha um papel decisivo: Os métodos de ensaio padrão do testXpert já contêm todas as exigências normativas relevantes e garantem um ensaio em conformidade com as normas.
Além disso, no software de ensaio, as configurações da máquina podem ser salvas e reproduzidas automaticamente. Isso permite alternar entre ensaios de acordo com a ISO 6892-1 e a ASTM E8/E8M de forma segura, reproduzível e com mínimo esforço.
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