ABNT NBR-15877 Ensaio de ader├¬ncia por tra├º├úo

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ABNT NBRNORMA BRASILEIRA

© ABNT 2010

ICS ISBN 978-85-07-

Número de referência

10 páginas

15877

Primeira19.10.2010

19.11.2010

Pintur a industrial — Ensaio de aderênciapor tração

Industrial coatings — Pull-off adhesion test

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Sumário Página

Prefácio ...............................................................................................................................................iv1 Escopo ................................................................................................................................12 Referências normativas .....................................................................................................13 Termos e defi nições ...........................................................................................................14 Requisitos ...........................................................................................................................1

4.1 Resumo do ensaio .............................................................................................................14.2 Importância do uso ............................................................................................................2

4.3 Área de ensaio ....................................................................................................................24.4 Peça de ensaio – Pino (dolly) ............................................................................................24.5 Adesivo ...............................................................................................................................24.6 Temperatura e umidade relativa do ar ..............................................................................35 Ensaio ..................................................................................................................................35.1 Dispositivo de ensaio.........................................................................................................35.2 Procedimento .....................................................................................................................36 Resultados ..........................................................................................................................47 Relatório do ensaio ............................................................................................................5Anexo A (normativo) Dispositivos.......................................................................................................7A.1 Dispositivo de acionamento manual ................................................................................7A.1.1 Procedimento .....................................................................................................................7A.2 Dispositivo de acionamento pneumático.........................................................................8A.2.1 Procedimento .....................................................................................................................9A.3 Dispositivo de acionamento hidráulico............................................................................9A.3.1 Procedimento ...................................................................................................................10

FigurasFigura A.1 – Fotografi a do dispositivo de acionamento manual ....................................................7Figura A.2 – Fotografi a do dispositivo de acionamento pneumático.............................................8Figura A.3 – Fotografi a do dispositivo para ensaio hidráulico – Tipo C ........................................9

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Prefácio

A Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT) é o Foro Nacional de Normalização. As Normas Brasileiras, cujo conteúdo é de responsabilidade dos Comitês Brasileiros (ABNT/CB), dos Organismos de Normalização Setorial (ABNT/ONS) e das Comissões de Estudo Especiais (ABNT/CEE), são elaboradas por Comissões de Estudo (CE), formadas por representantes dos setores envolvidos, delas fazendo parte: produtores, consumidores e neutros (universidades, laboratórios e outros).

Os Documentos Técnicos ABNT são elaborados conforme as regras das Diretivas ABNT, Parte 2.

A Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT) chama atenção para a possibilidade de que alguns dos elementos deste documento podem ser objeto de direito de patente. A ABNT não deve ser considerada responsável pela identifi cação de quaisquer direitos de patentes.

A ABNT NBR 15877 foi elaborada no Comitê Brasileiro de Corrosão (ABNT/CB-43), pela Comissãode Estudo de Pintura Industrial (CE-43:000.02). O Projeto circulou em Consulta Nacional conforme Edital nº 01, de 14.01.2010 a 15.03.2010, com o número de Projeto 43:000.02-022.

O Escopo desta Norma Brasileira em inglês é o seguinte:

Scope

This Standard describes the laboratory and fi eld methods to evaluate the pull-off resistance or adhesion

of a coating applied to rigid substrates. Determines the greatest perpendicular force (in tension) that a

surface area can bear before it occurs or not the pull-off of a coating under a prescribed force, qualifi es

and quantifi es the failure according to its nature, if it is cohesive or adhesive.

The results shall be evaluated according to the test device used and shall not be compared, being

necessary to refer to the type of test device used to record the test results.

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Pintur a industrial — Ensaio de aderência por tração

1 Escopo

Esta Norma prescreve os métodos de ensaio de laboratório e campo para se avaliar a resistência ao arrancamento ou aderência de um revestimento aplicado em substratos rígidos. Determina a maior for-ça normal (tensão) que uma área de superfície poderá suportar antes que ocorra o arrancamento ou não de uma camada de revestimento sob uma força prescrita, qualifi ca e quantifi ca a falha de acordo com a sua natureza, se coesiva ou adesiva.

Os resultados obtidos devem ser avaliados de acordo com o dispositivo de ensaio utilizado e não de-vem ser comparados, sendo indispensável ser referenciado o tipo de dispositivo de ensaio utilizado para efetuar o registro dos resultados.

2 Referências normativas

Os documentos relacionados a seguir são indispensáveis à aplicação deste documento. Para refe-rências datadas, aplicam-se somente as edições citadas. Para referências não datadas, aplicam-seas edições mais recentes do referido documento (incluindo emendas).

ABNT NBR 15156, Pintura industrial – Terminologia

ISO 4624, Paints and varnish – Pull-off test adhesion

ANSI N 512, Protective coatings (paints) for the nuclear industry

ASTM D 4541, Standard test method for pull-off strength of coatings using portable adhesion testers

3 Termos e defi nições

Para efeitos deste documento, aplicam-se os termos e defi nições da ABNT NBR 15156.

4 Requisitos

4.1 Resumo do ensaio

O ensaio de arrancamento (pull-off test) geral é executado prendendo-se uma peça de ensaio (pino, dolly) perpendicular à superfície do revestimento com um adesivo. Após a cura do adesivo, o dispositivo de tração do aparelho é conectado à peça de ensaio e alinhado para aplicar tensão perpendicularmente à superfície sob ensaio. A força aplicada à peça de ensaio é, então, gradativamente aumentadae monitorada até que uma placa de material se desprenda, ou um determinado valor seja atingido. Quando uma placa de material é desprendida, a superfície exposta representa o plano de resistência limitativa no sistema. A natureza da falha é qualifi cada de acordo com o percentual de falhas adesivas e coesivas, e as interfaces e camadas reais envolvidas. A resistência ao arrancamento é calculada com base na carga máxima indicada, nos dados de calibração do instrumento e na área de superfície original submetida à tensão. Os resultados da resistência ao arrancamento obtidos usando-se diferentes dispositivos podem divergir, pois os resultados dependem de parâmetros instrumentais (ver Anexo A).

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4.2 Importância do uso

Esse método de ensaio serve como um meio para se realizarem, de maneira uniforme, a preparação e o ensaio de superfícies revestidas e a avaliação e o registro dos resultados. O método de ensaio é aplicável a qualquer aparelho portátil em conformidade com os requisitos básicos para a determinação da resistência ao arrancamento de um revestimento.

O comprador ou especifi cador deve designar um método de ensaio específi co, ou seja, A.1, A.2 e A.3, ao se referir a esta Norma. Sendo assim, recomenda-se que o tipo de aparelho e o substrato sejam mutuamente acordados entre as partes interessadas.

4.3 Área de ensaio

4.3.1 A seleção dos locais de revestimento a serem preparados para o ensaio (área de ensaio) de-pende dos objetivos e dos acordos entre as partes contratantes para sua execução.

4.3.2 A área de ensaio é caracterizada por no mínimo três pinos (dollies) aderidos, e sua superfície deve ser plana, rígida e grande o sufi ciente para acomodar o número especifi cado de ensaios e su-portar uma força contrária.

4.3.3 O espaçamento entre cada pino (dolly) deve ser sufi ciente para acomodar o dispositivo de tração.

4.3.4 Devem ser relatadas a composição e a espessura do substrato para análises subseqüentesou comparações interlaboratoriais, pois a rigidez do substrato, apesar de não ser uma variável deste nem controlável em medição de campo, afeta os resultados do ensaio.

4.3.5 As áreas selecionadas para a execução do ensaio devem ser limpas de tal forma que não deixem qualquer resíduo ou afetem a integridade do revestimento ou do esquema de pintura aplicado.

4.3.6 Deve-se efetuar um leve lixamento com lixa 400 para “quebra de brilho” e o pó removido.

4.4 Peça de ensaio – Pino (dolly)

4.4.1 A superfície de contato do pino (dolly) com o adesivo deve ser limpa por jateamento abrasivo e o pó removido com escova macia. Evitar o contato com a superfície do pino para não contaminá-lo, devendo o pino ser utilizado no máximo até 24 h após a limpeza para melhores resultados.

4.4.2 No entorno da peça de ensaio, a ocorrência de riscos viola o critério de ensaio, fundamentado na condição de integridade do revestimento ou esquema de pintura aplicado.

4.4.3 Deve-se ter extremo cuidado em efetuar algum tipo ou ocorrência de risco, para se impedir qualquer tipo de microfi ssuração do revestimento ou esquema de pintura aplicado. Estas fi ssuras podem ocasionar a redução dos valores de aderência. Caso isso seja necessário ou ocorra, deve ser claramente registrado nos resultados obtidos.

4.5 Adesivo

4.5.1 O adesivo deve ser compatível com o revestimento em ensaio e a sua resistência à tração não pode ser inferior ao valor de tração especifi cado para o ensaio.

4.5.2 O adesivo deve ser preparado conforme as recomendações do fabricante.

4.5.3 O adesivo deve ser aplicado em toda a área da face plana da peça de ensaio, conforme a re-comendação do fabricante para a sua aplicação.

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4.5.4 A peça de ensaio deve ser posicionada no local especifi cado para a execução do ensaio, deven-do ser removido cuidadosamente o excesso do adesivo do entorno da peça de ensaio.

4.5.5 O movimento de torção da peça de ensaio deve ser evitado, de modo a precaver a formação de possíveis falhas (bolhas ou porosidade), prevenindo a descontinuidade.

4.5.6 A partir do recomendado pelo fabricante e de acordo com as condições ambientais previstas, deve-se observar criteriosamente o tempo de endurecimento e a cura do adesivo.

4.5.7 É conveniente que entre o tempo de endurecimento e a cura do adesivo se mantenha uma pressão constante na peça de ensaio. Sistemas de abraçadeiras, magnéticas ou mecânicas, são mais indicados. Quanto à utilização de fi tas adesivas ou similares, deve ser cuidadosamente garantido que estas não apresentem qualquer distensão ou afrouxamento que possa proporcionar formação de bo-lhas ou porosidade na interface entre a peça de ensaio e o local de execução do ensaio, bem como impedir seu deslocamento.

4.6 Temperatura e umidade relativa do ar

A temperatura e a umidade relativa do ar devem ser registradas durante o período de ocorrênciado ensaio.

5 Ensaio

5.1 Dispositivo de ensaio

Pode ser de acionamento manual, pneumático ou hidráulico, conforme descrito em A.1, A.2 e A.3.

5.2 Procedimento

5.2.1 Selecionar o dispositivo de ensaio e uma peça de ensaio, compatíveis com a faixa de abran-gência de valores de resultados previstos para a execução.

5.2.2 Em condições normais, medições de faixa intermediária são mais indicadas, devendo obe-decer às recomendações de operações previstas pelo fabricante do equipamento a ser utilizadono ensaio de aderência.

5.2.3 Caso seja necessário o uso de um anel de distribuição de forças ou outro dispositivo similar, colocá-lo concentricamente em torno da peça de ensaio, na superfície com revestimento ou esquema de pintura aplicado.

5.2.4 Conectar cuidadosamente a garra central do dispositivo à peça de ensaio, sem que ocorrao impacto na amostra.

5.2.5 Conectar o dispositivo ao respectivo mecanismo de controle, caso seja necessário. Caso a su-perfície não seja horizontal, deve-se apoiar o dispositivo de forma que seu peso não exerça força na peça de ensaio.

5.2.6 Alinhar a peça de ensaio conforme as instruções do fabricante, colocando o indicador de força na posição “zero”. O alinhamento adequado é indispensável e seu procedimento deve ser registrado.

5.2.7 Aumentar de forma suave, contínua e progressiva a carga para a peça de ensaio, utilizando uma taxa inferior a 1 MPa/s (150 psi/s), de modo que a ruptura ocorra ou a tensão máxima seja atin-gida em até 100 s.

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5.2.8 Registrar a força máxima atingida no momento da ocorrência da ruptura ou a força máxima aplicada.

5.2.9 Em caso de ruptura, identifi car e segregar a peça de ensaio para quantifi cação e qualifi cação da falha ocorrida.

5.2.10 Registrar qualquer desvio de procedimento, tais como possível desalinhamento, oscilaçãode aplicação de força etc.

6 Resultados

6.1 Conforme instrução do fabricante, utilizar os fatores de calibração do equipamento para conver-são da força indicada em cada ensaio, na força real aplicada.

6.2 Utilizar a tabela de calibração fornecida pelo fabricante ou efetuar o cálculo da tensão de arran-camento aplicada a cada amostra de revestimento ou esquema de pintura aplicado conforme:

X F d= 4 2π

onde

X é a tensão obtida no momento do arrancamento ou a maior tensão atingida nessa tentativa, expressa em megapascals (MPa);

F é a força real de tração aplicada na peça de ensaio;

d é o diâmetro da peça de ensaio, expresso em milímetros (mm) ou polegadas (pol).

6.3 Para todos os ensaios até o arrancamento, calcular o percentual de falhas adesivas e coesivas de acordo com suas respectivas áreas e localizações no sistema de ensaio, constituído das camadas de revestimento ou esquema de pintura aplicado e o adesivo. Um esquema conveniente que descreve o sistema de ensaio e a ocorrência de falhas como um todo está discriminado conforme Figura 1.

Figura 1 – Desenho esquemático para interpretação de resultados

A descrição do ensaio deve seguir o prescrito em 6.3.1 a 6.3.2.

6.3.1 Descrever o corpo-de-prova como o substrato A, no qual as sucessivas camadas de revesti-mento ou demãos de tinta descritas como B, C, D etc. foram aplicadas, incluindo em seguida a camada referente ao adesivo, descrita como Y, que prende ao dispositivo de ensaio, descrito como Z.

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6.3.2 Caso seja observada a falha, devem ser descritas inicialmente as falhas coesivas nas camadas (A, B, C etc.) e o percentual de cada uma. Em seguida efetuar o mesmo procedimento em relação às falhas adesivas entre as camadas de revestimento ou demão de tinta (A/B, B/C, C/D etc.) e o percen-tual de cada uma.

6.4 Quando um resultado for muito diferente dos demais, pode ser evidenciada a ocorrência de al-gum tipo de erro de registro ou cálculo e este tem que ser verifi cado.

6.5 Caso isso não ocorra, examinar as circunstâncias experimentais em torno do ensaio. Caso ve-nha a ser atribuído um resultado irregular a uma causa experimental, descartá-lo da análise. Não desprezá-lo, se existirem motivos não estatísticos válidos ou que seja um valor estatístico atípico.

6.6 São considerados como motivos não estatísticos válidos para eliminação de resultados:

— o alinhamento do aparelho quando não encontrar-se perpendicular à superfície;

— a má defi nição da área submetida à tensão, devido à aplicação inadequada do adesivo;

— linhas e limites de cola mal defi nidos;

— descontinuidades no adesivo causadas por vazios ou inclusões;

— superfícies preparadas de forma indevida;

— deslizamento ou torção da peça de ensaio durante a cura inicial;

6.7 Para fraturas prematuras causadas por amostras arranhadas ou riscadas, desconsiderar qual-quer ensaio em que a falha da cola represente mais de 50 % da área. Caso o critério de aceitação/rejeição esteja sendo utilizado e ocorra uma falha da cola a uma resistência de arrancamento superior ao critério, registrar o resultado como “aprovado” com uma resistência ao arrancamento maior queo valor especifi cado.

7 Relatório do ensaio

Os resultados devem ser registrados em relatório com as seguintes informações:

a) descrição resumida da natureza geral do ensaio, incluindo se foi efetuado como ensaio de campo ou de laboratório, além do tipo de revestimento ou esquema de pintura aplicado;

b) temperatura, umidade relativa do ar e qualquer dado relevante em relação às condições ambientais existentes durante o período de execução do ensaio;

c) descrição do tipo de equipamento utilizado, incluindo marca, modelo, tipo e certifi cado de calibração;

d) descrição da peça de ensaio e anéis de distribuição de forças;

e) descrição do procedimento de ensaio, inserindo as informações relativas ao tipo de produto utili-zado em cada camada de revestimento ou demão de tinta, do substrato (espessura, tipo, orienta-ção etc.) e do adesivo utilizado para execução do ensaio;

f) resultados do ensaio;

g) local, data e dados completos de identifi cação do responsável pela execução do ensaio;

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h) para ensaios de aceitação/rejeição, informar a tensão aplicada juntamente com o resultado encontrado;

i) para ensaios até o arrancamento, registrar todos os valores calculados conforme descrito em 6.2, bem como a natureza e a localização das falhas conforme descrito em 6.3, ou, caso seja necessário, apenas a resistência média, registrando-a junto com as estatísticas;

j) em situações de correção de resultados ou omissão de alguns valores, indicar os critérios utilizados;

k) para qualquer ensaio onde tenham sido detectadas divergências, indicá-las colocando uma nota de rodapé posicionada ao lado de cada ponto de dado afetado e em um campo de observação indicando os locais onde essas notas foram inseridas;

l) descrever qualquer outro desvio imprevisto em relação ao procedimento.

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Anexo A(normativo)

Dispositivos

A.1 Dispositivo de acionamento manual

Trata-se de um dispositivo portátil para ensaio de alinhamento fi xo de acionamento manual.

Os dados de precisão da Figura 1 foram obtidos usando-se o dispositivo ilustrado na Figura A.1.

Figura A.1 – Fotografi a do dispositivo de acionamento manual

O dispositivo para ensaio é composto de corpos-de-prova de alumínio removíveis com uma base cônica plana com diâmetro de 20 mm numa extremidade para fi xação no revestimento e, na outra extremidade, uma cabeça de parafuso tipo T circular com uma garra central para prender a peça de ensaio que é afastada de uma base de tripé pela interação de um volante (ou porca), e um parafuso coaxial conectado através de uma série de arruelas côncavas, ou molas em modelos mais avançados, que age como um alívio de torção e uma mola que desloca um indicador de arraste em relação a uma escala.

A força é indicada pela medição do deslocamento máximo da mola quando submetida à carga. Convém que se tome cuidado para que o dobramento do substrato não infl uencie sua posição fi nal ou a força real fornecida pelo arranjo de mola.

A.1.1 Procedimento

A.1.1.1 Centralizar o anel de distribuição de forças na superfície de revestimento, de maneira con-cêntrica em relação a peça de ensaio. Girar o volante manual ou a porca do dispositivo de ensaio no sentido anti-horário, abaixando a garra de modo que se encaixe sob a cabeça da peça de ensaio.

A.1.1.2 Alinhar ou colocar calços sob as três bases articuladas de instrumentos da base de tripéde modo que o instrumento seja tracionado perpendicularmente com a superfície no anel de distribuição de forças. O anel pode ser usado em substratos fl exíveis.

A.1.1.3 Eliminar a folga entre o pino (dolly) e a garra, zerando o dispositivo de ensaio.

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A.1.1.4 Segurar fi rmemente o instrumento com uma das mãos. Não permitir que a base se movi-mente ou deslize durante o ensaio. Com a outra mão, girar o volante no sentido horário, usando um movimento o mais suave e constante possível, sem trancos, não excedendo a uma taxa de tensão de 150 psi/s (1 MPa/s). Se forem usados os modelos de 14 MPa ou 28 MPa (2 000 psi ou 4 000 psi), o volante é substituído por uma porca que necessita de uma chave para apertá-la. A chave deve ser usada num plano paralelo ao substrato, de modo que a peça de ensaio não seja removida por uma força de cisalhamento ou pelo desalinhamento, invalidando, assim, os resultados. A tensão máxima deve ser atingida em aproximadamente 100 s.

A.1.1.5 A força de tração aplicada na peça de ensaio é aumentada ao máximo ou até que ocorra o arrancamento do sistema em seu ponto mais fraco. Quando o arrancamento ocorrer, a escala so-frerá um ligeiro aumento, ao passo que o indicador de arraste manterá a carga aparente. A escala do aparelho indica uma tensão aproximada diretamente em libras por polegada quadrada, mas pode ser comparada a uma curva de calibração.

A.1.1.6 Registrar o valor mais alto atingido pela leitura ao longo do fundo do indicador de arraste.

A.2 Dispositivo de acionamento pneumático

É um dispositivo de ensaio com alinhamento automático (ver Figura A.2). Possui um sistema de medi-ção que controla conjuntos de pistões que operam com diferentes faixas de carga e pode ser dotado de uma fonte de pressão autônoma.

Figura A.2 – Fotografi a do dispositivo de acionamento pneumático

O dispositivo de ensaio é composto de:

— peça de ensaio cilíndrica (dolly) com 12,5 mm de diâmetro e face plana numa extremidade e ros-cada (UNC 3/8-16) na outra;

— anel plástico delimitador do adesivo na área de ensaio;

— garra central roscada para prender a peça de ensaio através do centro do pistão;

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— gás pressurizado que entra no pistão através de uma mangueira fl exível conectada a um contro-lador de vazão de pressurização e um manômetro (ou sensor eletrônico); e

— pistões, disponíveis em faixas de tensão padronizadas.

A.2.1 Procedimento

A.2.1.1 Seguir os procedimentos gerais descritos na Seção 4.

A.2.1.2 Posicionar o pistão sobre a peça de ensaio presa no revestimento a ser ensaiado e prender a peça de ensaio através da garra central. Deixar uma folga de no mínimo 1,6 mm entre o pistão ea parte inferior da garra, de modo que o selo possa sair o sufi ciente para alinhar-se quando pressurizado.

A.2.1.3 Efetuar as ligações pneumáticas apropriadas e abrir a válvula 1/4 de uma volta.

A.2.1.4 Zerar o sistema de medição de pressão.

A.2.1.5 Pressionar o botão para controlar a vazão de gás para o pistão e efetuar o ajuste fi nal da válvula, de modo que a taxa de tensão não ultrapasse 1 MPa/s (150 psi/s), mas atinja seu valor máximo em 100 s.

A.2.1.6 Registrar tanto a pressão máxima atingida quanto o pistão específi co. A conversão para tensão do revestimento para pino de 12,5 mm encontra-se na tabela fornecida para cada pistão.

A.3 Dispositivo de acionamento hidráulico

Trata-se de um dispositivo para ensaio de alinhamento automático, conforme mostrado na Figura A.3.

Figura A.3 – Fotografi a do dispositivo para ensaio hidráulico – Tipo C

O dispositivo de ensaio é composto de:

— peças de ensaio com diâmetros de 20 mm a 50 mm, respectivamente;

— atuador hidráulico por meio do qual a carga é aplicada à peça de ensaio;

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— manômetro e uma bomba hidráulica;

— cabeças das peças de ensaios esféricas e de alinhamento automático.

A.3.1 Procedimento

a) seguir os procedimentos gerais descritos na Seção 4;

b) certifi car-se de que a válvula de alívio de pressão na bomba esteja completamente aberta e o manômetro zerado. Empurrar a alavanca do atuador completamente para baixo no conjunto atuador;

c) colocar o conjunto atuador sobre a cabeça da peça de ensaio e conectar o engate rápido à peça de ensaio. Fechar a válvula de alívio de pressão na bomba;

d) certifi car-se de que a bomba esteja numa superfície horizontal bem apoiada. Caso seja necessário colocar a bomba numa superfície vertical, posicionar a unidade de modo que a saída da mangueira esteja voltada para baixo para impedir que o ar seja bombeado para dentro do atuador. Começar a girar a manivela da bomba até que o indicador no manômetro comece a mover-se. Continuara bombear a uma taxa uniforme não superior a 1 MPa/s (150 psi/s) até que o atuador arranquea peça de ensaio do revestimento;

e) imediatamente após a peça de ensaio ser arrancada, abrir a válvula de alívio de pressão na bomba para liberar a pressão. O indicador de pressão do manômetro manterá a máxima leitura. Registrar a pressão de arrancamento e marcar a peça de ensaio para análise qualitativa e quantitativa futura.

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