Ensaio de tração ISO/TS 6892-5 em metal com corpos de prova miniaturizados
O ensaio de tração em miniatura, também conhecido como ensaio de tração miniaturizado ou ensaio de tração com corpos de prova miniaturizados, está se tornando cada vez mais importante nos ensaios de materiais. Particularmente na caracterização de materiais de alta e altíssima resistência, quando há disponibilidade limitada de material, extração de componentes ou em pesquisa e desenvolvimento, este método oferece vantagens decisivas.
Com a publicação da ISO/TS 6892-5:2025 (TS = Technical Specification), foi criada pela primeira vez uma norma internacional que define requisitos e procedimentos específicos para o ensaio de tração em metal com corpos de prova miniaturizados, reconhecendo assim a crescente importância desta variante de ensaio em diversos setores industriais. Também a ASTM E8/E8M-24, atualizada em maio de 2024, acompanha essa tendência e dedica-se, especialmente no Anexo A1, ao ensaio de corpos de prova miniaturizados.
Áreas de aplicação Desafios Comparabilidade de resultados com corpos de prova padrão Tipos de corpos de prova & dimensões
Saiba mais sobre o portfólio de ensaios para ensaio de tração em corpos de prova miniaturizados:
Máquina de ensaios Garras Extensômetros & DIC Alta temperatura Automação Solicitar orientação Projetos de clientes
O que se entende por ensaio de tração em miniatura e onde ele é utilizado?
Um ensaio de tração em miniatura é um ensaio de tração realizado em amostras com dimensões significativamente reduzidas. Normalmente, trata-se de amostras planas ou cilíndricas com seções transversais menores e comprimentos de medição mais curtos. Este método permite determinar propriedades mecânicas, como resistência à tração, limite de escoamento e alongamento na fratura, com consumo mínimo de material.
Enquanto as amostras planas padrão de tração segundo ASTM E8 e ISO 6892-1 apresentam comprimentos de medição (L₀) de 50,0 mm a 200,0 mm, os comprimentos de medição permitidos para amostras planas miniaturizadas segundo ISO 6892-5 são menores que 20 mm e, para amostras cilíndricas, menores que 15 mm.
Mais sobre geometrias de amostras miniaturizadas segundo ISO e ASTM
Em princípio, os ensaios de tração em miniatura podem ser realizados em todos os materiais metálicos, mas são particularmente utilizados nas seguintes áreas:
- Pesquisa & Desenvolvimento: No desenvolvimento de novos materiais, muitas vezes estão disponíveis apenas pequenas quantidades de material.
- Fabricação Aditiva A produção de amostras para ensaios de tração convencionais pode ser demorada e dispendiosa.
- Materiais de alta resistência: O ensaio de pequenas amostras reduz as forças de ensaio necessárias e permite medições mais precisas.
- Mega fundições e outros componentes na indústria automotiva: Geometrias complexas em componentes de fundição sob pressão de chassis ou carroceria permitem apenas a extração de geometrias de amostras muito pequenas.
Requisitos especiais do ensaio de tração em miniatura segundo ISO 6892-5 ou ASTM E8 Anexo 1
Apesar de seu tamanho reduzido, os ensaios miniaturizados devem ser projetados de forma a permitir a determinação confiável e reprodutível de propriedades mecânicas, como resistência à tração, limite de escoamento e alongamento na fratura. Devem-se observar especialmente os seguintes pontos:
- A geometria das amostras deve estar de acordo com as especificações da norma, a fim de garantir uma boa comparabilidade.
- Devido às dimensões reduzidas, o alinhamento preciso da amostra no equipamento de ensaio é essencial.
- A velocidade de ensaio e a medição de deformação devem ser realizadas com alta precisão. Devem ser utilizados transdutores adequados ou sistemas de medição ópticos.
- Os resultados não são diretamente comparáveis com amostras padrão, a menos que uma correlação confiável tenha sido estabelecida previamente.
Quão comparáveis são os resultados entre amostras miniaturizadas e amostras padrão?
A ISO/TS 6892-5:2025 destaca na página 6, seção 4 "Principle", que os resultados de ensaios em amostras miniaturizadas não são diretamente comparáveis com os resultados obtidos segundo a ISO 6892-1.
Isso significa: Mesmo que os procedimentos de ensaio sejam semelhantes, diferenças na geometria da amostra e na escala (efeitos de tamanho) levam a desvios sistemáticos – especialmente no alongamento na fratura (A, At). Também a influência do tamanho de grão e do aquecimento durante a deformação plástica desempenha um papel.
A resistência à tração (Rm) e o limite de escoamento (Re), por outro lado, são em muitos casos muito bem comparáveis quando a geometria e a execução do ensaio são adequadas.
Para obter declarações confiáveis, realizamos ensaios comparativos no laboratório de aplicação técnica da ZwickRoell e, além disso, oferecemos suporte na seleção e configuração do seu sistema de ensaio para a análise de suas amostras de tração em miniatura.
Karin Hanak – Chefe de Engenharia de Aplicações e Laboratórios de Ensaios na ZwickRoell
Teremos o maior prazer em orientá-lo!
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Soluções de ensaio da ZwickRoell para ensaio de tração em miniatura segundo ISO/TS 6892-5
A norma ISO/TS 6892-5:2025, assim como de forma geral o ensaio de amostras miniaturizadas, impõe os mais altos requisitos ao equipamento de ensaio, fixação das amostras, medição de força, alinhamento da amostra (alignment) e medição de deformação. É exatamente aqui que reside a força da ZwickRoell. Para o ensaio de amostras miniaturizadas, não existe uma única solução de ensaio que atenda a todos os requisitos individuais. Por meio de nossos especialistas em consultoria técnica de aplicação, garantimos que, a partir de nossas diversas soluções de ensaio, configuraremos o sistema de ensaio adequado para você – garantindo resultados comparáveis e confiáveis.
Para uma consultoria individual, entre em contato conosco agora! para o formulário de contato
As seguintes soluções de ensaio são exemplares:
Máquinas de ensaio Suportes de amostra & Alinhamento Extensômetro ensaio em alta temperatura Soluções de ensaio automatizadas
Máquinas de ensaio universalmente aplicáveis em uma ampla faixa de forças
Enquanto ensaios clássicos em amostras metálicas requerem grandes forças de ensaio, a força máxima de ensaio para amostras miniaturizadas geralmente se encontra na faixa de pequenas forças. Nossa máquina de ensaio universal zwickiLine de até 5 kN geralmente é suficiente para isso. As máquinas de ensaio universais da ZwickRoell – como a consagrada AllroundLine, com forças de ensaio de até 250 kN – são calibradas com tanta precisão na faixa de baixas forças que até forças pequenas <5 kN podem ser medidas com máxima exatidão. Dessa forma, amostras miniaturizadas podem ser ensaiadas em sistemas de ensaio existentes – com total conformidade normativa segundo ISO 7500-1 ou ASTM E4 (Classe 1 ou superior).
Soluções de fixação de amostras flexíveis – individuais e adaptáveis
Segundo a ISO/TS 6892-5, a menor forma de amostra possui um comprimento de medição de apenas 5 mm. A ZwickRoell oferece, a partir de um amplo portfólio padrão de suportes de amostra, a solução ideal para suas amostras miniaturizadas individuais: fixação mecânica, pneumática ou hidráulica – adaptada ao material, tamanho da amostra, comprimento do ombro e comprimento remanescente de fixação. Nossos especialistas oferecem consultoria detalhada e desenvolvem juntamente com você uma solução de fixação de amostras adequada.
Alinhamento perfeito – um fator decisivo para o sucesso
O alinhamento axial exato (alignment) da amostra é essencial para a validade do ensaio. Além de um dispositivo de verificação de alinhamento e de batentes de amostra ajustáveis com precisão, o alinhamento da amostra pode, se necessário, ser verificado por nossos especialistas – um componente central de nossa consultoria técnica de aplicação.
Extensômetros para máxima precisão em pequena escala
Especialmente em comprimentos de medição curtos e pequenas deformações, a medição precisa da deformação é crucial. A ZwickRoell utiliza aqui sistemas ópticos sem contato, como o videoXtens 1-32 HP/TZ – especialmente projetado para ensaios em alta temperatura, por exemplo segundo ISO 6892-2, mas também perfeitamente adequado para ensaios em amostras miniaturizadas à temperatura ambiente. A alta resolução, a compensação de movimentos laterais da amostra e o acompanhamento automático da faixa de medição garantem resultados confiáveis para alongamento na fratura, limites de escoamento e módulo de elasticidade. Além disso, a Digital Image Correlation (DIC) permite uma análise detalhada do comportamento de fratura ao longo de todo o comprimento da amostra – uma vantagem para pesquisa e desenvolvimento.
Como alternativa à medição de deformação com extensômetros de vídeo, pode-se utilizar o extensômetro com braços de medição makroXtens, que disponibilizamos especialmente para ensaios de tração em amostras miniaturizadas, com sensores especiais para um comprimento de medição L₀ a partir de 5 mm.
Ensaio de tração em microamostras em alta temperatura
Para a caracterização precisa de amostras mini e micro em altas temperaturas, a ZwickRoell oferece um portfólio de produtos convincente.
- Com o laserXtens 1‑32 HP/TZ, amostras mini podem ser medidas com máxima precisão a partir de um comprimento de medição de 1,5 mm – tanto à temperatura ambiente quanto em altas temperaturas de até +2.000 °C, na classe de precisão 0,5 segundo EN ISO 9513.
- Fornos de alta temperatura – especialmente aqueles com comprimentos curtos e 1, 2 ou 3 zonas de aquecimento – são ideais para a análise dessas mini e microamostras, garantindo uma temperatura precisa ao longo de toda a amostra.
- Uma unidade de alinhamento e cabos de carga rígidos garantem condições de ensaios ideais, assim como resultados de ensaio seguros e reproduzíveis, mesmo para as menores amostras e sob condições de temperatura extremas.
- Como alternativa ao extensômetro a laser, o videoXtens 1‑32 HP/TZ, como sistema de medição sem contato baseado em câmera, oferece uma opção ideal para altas temperaturas.
Mais informações sobre nossos acessórios para ensaios em altas temperaturas
Opcional: Ensaio de tração automatizado em miniaturas
Para resultados de ensaio especialmente confiáveis, o ensaio de tração em miniatura também pode ser realizado de forma automatizada. Com o sistema de ensaio roboTest N da ZwickRoell, um robô realiza o manuseio das amostras, assim como a fixação precisa da miniatura nos suportes de ensaio. Influências do operador, como a temperatura ou umidade das mãos, assim como a fixação inclinada ou imprecisa das pequenas amostras nos suportes de ensaio, podem ser completamente eliminadas pelo robô. Com um medidor de seção transversal a laser, também é possível determinar com precisão a espessura e a largura da miniatura, aumentando ainda mais a comparabilidade dos resultados de ensaio.
O uso de sistemas de ensaio automatizados não apenas aumenta a eficiência, mas também melhora significativamente a segurança do operador: A inserção da amostra pelo robô protege de forma eficaz o pessoal do laboratório contra lesões, como prender ou esmagar os dedos ao fixar a amostra.
Para melhor rastreabilidade e controle dos resultados de ensaio, os resíduos das amostras podem ser embalados em sacos após o ensaio. Dessa forma, eles podem ser facilmente e com segurança associados aos resultados de ensaio para eventuais reanálises.
Amostras de tração miniaturizadas – tipos e dimensões
A ISO/TS 6892-5 define quatro diferentes formatos de amostras (Formas A a D) para amostras planas miniaturizadas. Para amostras circulares, são especificados 3 diferentes formatos de amostra (Formas P a R). As Formas D e P cumprem os requisitos da ISO 6892-1 em relação ao comprimento de medição.
A ASTM E8/E8M especifica explicitamente, no Anexo A1, três diferentes formatos de amostras para amostras planas miniaturizadas. Além disso, a ASTM E8/E8M, no Capítulo 6, apresenta outras amostras circulares “subsize” e “small-size” para diversos produtos metálicos, como chapas finas, chapas grossas e amostras cilíndricas.
Amostras planas miniaturizadas
| em mm (polegadas) | Comprimento de medição L0 | Largura na região de medição b | Comprimento na região paralela da amostra Lc | Comprimento total L | Largura na região de fixação B |
|---|---|---|---|---|---|
| ISO/TS 6892-5 | |||||
| Forma A | 5 | 1,25 | 7,5 | 23 | 4 |
| Forma B | 10 | 2 | 12 | 32 | 6 |
| Forma C | 10 | 2,5 | 15 | 35 | 6,5 |
| Forma D | 20,5 | 5 | 28 | 70 | 12 |
| ASTM E8/E8M “Anexo A1” | |||||
| Amostra Miniatura 3 (6) | 2+0,1 (0.1+0.01) | 1±0,02 (0.04+0.001) | 2,6±0,1 (0.13±0.01) | 8 (0.3) | 4 (0.2) |
| Amostra Miniatura 2 (5) | 4+0,2 (0.16+0.01) | 1±0,02 (0.04+0.001) | 4,5±0,2 (0.17±0.01) | 15 (0.6) | 3 (0.1) |
| Amostra Miniatura 1 (4) | 8,5+0,5 (0.34+0.02) | 1,5±0,02 (0.06+0.001) | 10±0,2 (0.39±0.01) | 25 (1) | 4 (0.2) |
| ASTM E8 "Subsize Specimen" | 25 (1,0) | 6 (0,25) | 32 (1.25) | 100 (4) | 10 (0.375) |
Amostras circulares miniaturizadas
| em mm (polegadas) | Comprimento de medição L0 | Diâmetro na região de medição b | Comprimento na região paralela da amostra Lc | Comprimento total L |
|---|---|---|---|---|
| ISO/TS 6892-5 | ||||
| Forma P* | 15 | 3 | 18 | 32 |
| Forma Q | 12,5 | 2,5 | 15 | 29 |
| Forma R | 10,5 | 2 | 12 | 26 |
| ASTM E8 Small-Size-Specimen** | ||||
| Amostra 3 | 24±0,1 (1±0.005) | 6±0,1 (0,25±0.005) | 30 (1.25) | |
| Amostra 4 | 16±0,1 (0,64±0.005) | 4±0,1 (0,16±0.003) | 20 (0,75) | |
| Amostra 5 | 10±0,1 (0,45±0.005) | 2,5±0,1 (0.113±0.002) | 16 (0625) | |
| ASTM E8M Small-Size-Specimen*** | ||||
| Amostra 4 | 20±0,1 (0,8±0.005) | 4±0,1 (0,16±0.003) | 24 (1) | |
| Amostra 5 | 12,5±0,1 (0.565±0.005) | 2,5±0,1 (0.113±0.002) | 20 (0,75) | |
*cumprem os requisitos da ISO 6892-1 em relação ao comprimento de medição
** proporcional à amostra padrão (L₀ = 4 × diâmetro)
*** proporcional à amostra padrão (L₀ = 5 × diâmetro)
SOBRE O AUTOR:
Dr. Harald Schmid
Global Industry Manager Metais | ZwickRoell GmbH & Co. KG
Como Gerente Global de Indústria, ele é responsável pela estratégia do setor de metais, com foco na análise de mercado, no desenvolvimento contínuo de soluções de ensaio e no suporte comercial em âmbito internacional.
Ele possui ampla xperiência na elaboração de normas técnicas e participa ativamente de diversos comitês, incluindo o comitê internacional „ISO/TC 164 Mechanical Testing of Metals“ bem como grupos de trabalho nacionais da DIN, como o NA 062-01-42 AA Ensaios de tração e ductilidade para metais e o Ensaios de tenacidade ao impacto para metais e ensaios mecânico-tecnológicos em tubos metálicos.
Sua trajetória acadêmica começou com uma graduação em Engenharia Mecânica (B.Sc. & M.Sc.) no Instituto de Tecnologia de Karlsruhe (KIT). Após passagens internacionais na área de engenharia mecânica, ele atuou como pesquisador na Universidade Friedrich-Alexander de Erlangen-Nuremberg, com foco na caracterização de materiais e conformação de chapas metálicas. Seu doutorado foi dedicado ao tema dos processos de estampagem profunda com nervuras de repuxo.
Projetos de clientes interessantes com amostras miniaturizadas
- 50 - 100 kN
- -80 até +2.000°C
- CF, LCF
- CCG, CFCG
- FCGR,TMF
- SSRT, HE
- Creep
- Stress Relax
- Tensile
- Compression
- Flexure
