Teste de compressão explicado:definição, finalidade, aplicações e metodologia

O teste de compressão é um teste mecânico amplamente utilizado que fornece informações valiosas sobre o comportamento dos materiais quando submetidos a cargas compressivas. O teste é essencial na seleção do material certo para diversas aplicações em indústrias como aeroespacial, automotiva e construção. Este artigo se aprofundará na definição, finalidade, aplicações e como funciona o teste de compressão, bem como nas etapas envolvidas na execução de um teste de compressão.

O que é um teste de compressão?

Um teste de compressão é um teste mecânico usado para determinar o comportamento dos materiais quando submetidos a cargas compressivas. Os dados coletados nos testes de compressão fornecem informações úteis sobre as propriedades mecânicas de diferentes materiais, que são inestimáveis ​​na seleção do material certo para diferentes aplicações, especialmente nas indústrias de construção e engenharia.

Como funciona o teste de compressão?

Num teste de compressão, uma amostra do material é colocada entre duas placas ou mandíbulas de uma máquina de teste. Isto pode ser na forma de uma máquina de testes universal, com uma célula de carga medindo a força aplicada. Uma força compressiva é aplicada à amostra até atingir uma deformação específica ou até fraturar. Dispositivos adicionais, como um deflectômetro ou um extensômetro, podem ser usados ​​para medir a deflexão ou deformação compressiva da amostra.

Uma ilustração de um teste de conjunto de compressão.

Qual é o objetivo do teste de compressão?

O objetivo do teste de compressão é verificar o comportamento ou a resposta de um material a uma carga compressiva, medindo parâmetros-chave como deformação, tensão e deformação. O teste de compressão permite a determinação da resistência à compressão de um material, capacidade máxima de suporte de carga, resistência ao escoamento, módulo de elasticidade e limite elástico, entre outras propriedades. 

Uma vez compreendidos estes vários factores e os valores associados a um determinado material, é possível avaliar se o material é ou não adequado para uma determinada aplicação ou se irá falhar sob determinadas tensões.

Quando os testes de compressão são usados?

Os testes de compressão são usados para demonstrar como um material responderá à compressão. Eles podem ser usados ​​para avaliar o comportamento do fluxo plástico e os limites de fratura dúctil de um material. Eles também determinam como um material responde às cargas de esmagamento. Os testes de compressão são cruciais para avaliar as características de fratura elástica e compressiva de materiais frágeis ou de baixa ductilidade.

O módulo de elasticidade, o limite de escoamento compressivo, o limite proporcional, a resistência à compressão e a resistência máxima à compressão podem ser determinados por experimentos de compressão. Essas características desempenham um papel fundamental para descobrir se um material é adequado para uma determinada aplicação ou irá falhar sob um determinado conjunto de tensões.

Onde os testes de compressão são aplicados?

Existem vários setores nos quais os testes de compressão são utilizados. Algumas das principais indústrias estão listadas abaixo:

1. Indústria Aeroespacial e Automotiva

Os testes de compressão são uma parte essencial da indústria aeroespacial e automotiva. Eles são usados ​​para medir a resistência à compressão de materiais usados ​​em componentes de motores, componentes estruturais e outras peças críticas. Por exemplo, na indústria aeroespacial, os testes de compressão são usados ​​para testar a resistência dos materiais utilizados na fabricação de asas de aeronaves, fuselagens e peças de motores. Na indústria automotiva, os testes de compressão são utilizados para testar a resistência dos materiais utilizados na fabricação de blocos de motores, virabrequins, molas e outros componentes.

2. Indústria da Construção

Na indústria da construção, os testes de compressão são usados para determinar a resistência à compressão do concreto, cimento e outros materiais de construção. Esses testes são essenciais para garantir que os materiais de construção atendam aos padrões de resistência exigidos e possam suportar o peso e a pressão da estrutura. O teste de compressão também é usado para medir o desempenho de compressão de painéis de telhado, placas isolantes e materiais em folha para construção e para realizar testes de indentação para placas de gesso, tubulações e concreto projetado.

3. Indústria de Cosméticos

Os testes de compressão são uma parte importante da indústria cosmética e são utilizados das seguintes formas:

• Pulverizadores e bombas dispensadoras são testados quanto à força do atuador.
• Batom, protetor labial e delineador quebram testes de resistência.
• Força das sombras e pó compacto quando compactados.
• Avaliar a força necessária para distribuir cremes e loções em frascos e sachês.

4. Indústria Elétrica e Eletrônica

Na indústria elétrica e eletrônica, os testes de compressão são usados para testar a resistência à compressão de isoladores, conectores, telas LCD, teclados e outros componentes. Esses testes são essenciais para garantir que os componentes possam suportar a pressão e o peso de outros componentes e dispositivos sem quebrar ou degradar com o tempo.

5. Indústria de dispositivos médicos

A indústria médica é outra indústria que tem muitos usos para testes de compressão. Alguns deles incluem:

• O teste de dobra de três pontos para agulhas.
• Testes de força do atuador de inaladores dosimetrados e canetas injetoras.
• Testes de afiação de bisturi e agulha, inserção e força de penetração.
• Atuação do êmbolo da seringa e avaliação da força de "deslocamento".

6. Indústria de embalagens

Na indústria de embalagens, os testes de compressão são usados para testar a resistência à compressão de papelão, papelão e outros materiais de embalagem. Esses testes são essenciais para garantir que a embalagem possa suportar o peso e a pressão dos produtos em seu interior sem quebrar ou rasgar.

7. Indústria de Papel e Cartão

Os testes de compressão são realizados na indústria de papel e cartão para testar a resistência à compressão do papelão.

8. Indústria de Plásticos, Borracha e Elastômeros

Os testes de compressão na indústria de borracha, plástico e elastômero incluem principalmente a identificação das características compressivas de um polímero sob carga.

9. Setor de segurança, saúde, condicionamento físico e lazer

Algumas das aplicações de testes de compressão na indústria de segurança, saúde, condicionamento físico e lazer incluem:

• Testando a eficácia de bolas de tênis, golfe e críquete.
• Teste de compressão do cinto de segurança do assento de carro.

Como realizar um teste de compressão?

O teste de compressão funciona submetendo um material a uma força compressiva até atingir uma deformação ou fratura especificada. O processo normalmente envolve as seguintes etapas:

• Preparação da Amostra:Uma amostra do material a ser testado é selecionada e preparada de acordo com o padrão de teste. A amostra pode ter formato cilíndrico ou cúbico, dependendo dos requisitos do teste.
• Montagem da Amostra:A amostra é montada entre duas placas ou mandíbulas de uma máquina de testes. A máquina pode usar força hidráulica, pneumática ou mecânica para aplicar carga à amostra.
• Aplicação de Força:Uma força compressiva é aplicada à amostra a uma taxa constante até atingir uma deformação ou fratura especificada. Durante o teste, a força aplicada e a deformação resultante são medidas e registradas.
• Análise dos resultados:Os dados coletados durante o teste são usados para calcular várias propriedades do material, incluindo resistência à compressão, módulo de elasticidade e características de deformação.

Uma ilustração de um teste de tensão compressiva.

O que é equipamento de teste de compressão?

Dispositivos de teste com compatibilidade universal são usados para testes de compressão. Com capacidades de força variando de 0,02 N a 2.000 kN, esses dispositivos são normalmente oferecidos em uma ampla variedade de tamanhos. Uma máquina de teste universal deve ser equipada com extensômetros, placas específicas para aplicações e software de teste. Uma única máquina pode ser ajustada para testar qualquer material dentro de sua faixa de força, simplesmente trocando a fixação, dependendo do tipo de material sendo testado.

Em um teste de compressão, uma amostra do material é colocada entre duas placas ou mandíbulas da máquina de teste de compressão e comprimida até uma deformação predeterminada ou até rachar.

Quais são os resultados comuns dos testes de compressão

Os resultados do teste de compressão variam de material para material e também devido às propriedades desejadas que o usuário está testando.

Quais são os tipos de teste de compressão?

Os diferentes tipos de testes de compressão estão listados e discutidos abaixo:

1. Teste de compressão uniaxial

O teste de compressão uniaxial é o tipo mais comum e fundamental de teste de compressão. Envolve a aplicação de uma carga compressiva a uma amostra de teste em um único eixo, normalmente entre duas placas planas em uma máquina de teste universal. Este teste é usado para avaliar a resistência à compressão, módulo de elasticidade, limite de escoamento e comportamento de deformação de uma ampla variedade de materiais.

Os testes uniaxiais são particularmente adequados para materiais como metais, plásticos, cerâmica, concreto e compósitos. As amostras geralmente têm formato cilíndrico ou cúbico e o teste é conduzido a uma taxa controlada de deformação até que a falha ou uma deformação especificada seja alcançada.

2. Teste de primavera

O teste de molas é um método de testar molas de compressão para medir suas características de desempenho. Uma mola é colocada em uma máquina de teste de compressão e comprimida até que todas as bobinas se toquem, e a máquina então determina as seguintes características:

• Altura sólida:a altura da mola quando totalmente comprimida.
• Carga máxima:a quantidade de força necessária para comprimir totalmente a mola.
• Comprimento Livre:O comprimento da mola sem carga.
• Taxa da mola:a quantidade de força necessária para comprimir a mola em uma determinada distância.

3. Carregamento superior/Crush

O teste de carga superior é realizado aplicando uma força descendente a uma amostra para medir como ela resiste ao esmagamento. Isso pode ser realizado em qualquer tipo de amostra, mas é comumente usado na indústria de embalagens para testar a resistência ao esmagamento de recipientes como garrafas plásticas, caixas e potes.

Quais são os padrões de teste de compressão?

Existem muitos padrões industriais para testes de compressão, mantidos por diferentes organizações, como:

Metais

ASTM E9-89a – Métodos de teste padrão para testes de compressão de materiais metálicos à temperatura ambiente

Abrange aparelhos, amostras e procedimentos para testes de compressão de carga axial de materiais metálicos à temperatura ambiente. 

Plásticos

ISO 844:2021 – Plásticos Celulares Rígidos – Determinação de Propriedades de Compressão

Especifica métodos para determinar a resistência à compressão, tensão a 10% de deformação relativa e módulo de compressão de plásticos celulares rígidos. 

ISO 15527:2007 – Plásticos — Folhas de polietileno moldadas por compressão (PE-UHMW, PE-HD) — Requisitos e métodos de teste

Especifica requisitos e métodos de teste para folhas planas sólidas de polietileno moldadas por compressão sem enchimentos ou materiais de reforço. 

ASTM D6713-01 – Especificação padrão para formas extrudadas e moldadas por compressão feitas de poli(fluoreto de vinilideno) (PVDF)

Abrange requisitos e métodos de teste para formas extrudadas e moldadas por compressão feitas de PVDF. 

Borracha e Elastômeros

ISO 7743:2008 – Borracha, Vulcanizada ou Termoplástica – Determinação das Propriedades Tensão-Deformação de Compressão

Especifica métodos para determinar as propriedades de tensão-deformação de compressão de borracha vulcanizada ou termoplástica usando uma peça de teste padrão. 

ASTM D575 – Métodos de teste padrão para propriedades de borracha em compressão

Determina as características de compressão-deflexão dos compostos de borracha. 

admet.com

ASTM C864-05 – Especificação padrão para juntas de vedação de compressão elastomérica densa, blocos de ajuste e espaçadores

Cobre juntas de compressão elastoméricas densas pré-formadas e acessórios para uso em aplicações de vedação e envidraçamento. 

Papel e cartão

ISO 9895:1989 – Papel e Cartão – Resistência à Compressão – Teste de Pequenos Vãos

Especifica um método para determinar a resistência à compressão na máquina e direções cruzadas de papel e cartão usando um testador de compressão de curto vão. 

Materiais de Construção

BS EN 12365-2:2003 - Ferragens de construção - Juntas e calafetagens para portas, janelas, persianas e paredes cortina - Parte 2:Métodos de teste de força de compressão linear

Especifica métodos de teste para determinar a força de compressão linear de juntas e calafetagens usadas em ferragens de construção.

Quais são os benefícios de um teste de compressão?

Existem inúmeros benefícios nos testes de compressão, incluindo:

• Geralmente é econômico quando comparado a outros tipos de teste.
• Pode ser realizado em uma ampla variedade de materiais.
• É uma técnica bem estabelecida que pode fornecer resultados confiáveis quando realizada corretamente.

Quais são as limitações de um teste de compressão?

Existem algumas limitações para testes de compressão, incluindo:

• Fornece apenas informações sobre a resistência à compressão de um material e propriedades relacionadas, como módulo de elasticidade e limite de escoamento.
• Pode ser demorado.
• As amostras de teste devem ser preparadas de uma maneira muito específica, o que pode ser caro e afetar a precisão dos resultados.
• A precisão dos resultados pode ser afetada por fatores ambientais, como temperatura, bem como por erros do operador, como carregar a amostra incorretamente.

Os testes de compressão são precisos?

Sim, os testes de compressão podem ser extremamente precisos, desde que sejam utilizadas máquinas e procedimentos de teste de alta qualidade. Existem vários fatores que podem diminuir a precisão dos testes, como configurações de teste inconsistentes, máquinas de baixa qualidade ou máquinas calibradas incorretamente. Ao mitigar esses fatores, é possível obter uma precisão muito alta nos testes de compressão.

Qual é a diferença entre teste de tensão e teste de compressão?

A diferença entre o teste de tensão e o teste de compressão é que, no teste de tensão, é aplicada uma tensão de tração ou força de tração. Com o teste de compressão, por outro lado, uma tensão compressiva, ou força de impulso, é aplicada.

Resumo

Este artigo apresentou testes de compressão, explicou o que são e discutiu sua finalidade e tipos. Para saber mais sobre testes de compressão, entre em contato com um representante da Xometry.

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Dean McClements

Dean McClements é graduado em Engenharia Mecânica com mais de duas décadas de experiência na indústria de manufatura. Sua jornada profissional inclui funções significativas em empresas líderes como Caterpillar, Autodesk, Collins Aerospace e Hyster-Yale, onde desenvolveu um profundo conhecimento de processos e inovações de engenharia.

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