origem do teste de impacto o interesse pela questão da fratura frágil foi intensificado durante a...
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ORIGEM DO TESTE DE IMPACTO
O interesse pela questão da fratura frágil foi
intensificado durante a segunda guerra quando alguns
navios apresentaram fraturas catastróficas, tanto em
alto mar quanto no cais. Estes eventos ocorreram mais
intensamente nos meses de inverno, mostrando que o
aço doce utilizado nas estruturas tornava-se frágil em
condições especiais.
O problema gerou várias pesquisas que resultaram no
desenvolvimento de testes e métodos de manufatura
mais adequados para as condições de serviço. Assim
foi desenvolvido o teste de impacto, um dos mais
antigos entre os ensaios.
A possibilidade de falha nas soldas foi aventada
também como causa possível dos colapsos.
ENSAIO DE IMPACTO
O teste de impacto é um método de avaliação da
resistência e sensibilidade ao entalhe de materiais.
Consiste em submeter um corpo de prova a uma carga
praticamente instantânea, provocando a fratura. A
energia absorvida no impacto é o parâmetro de
avaliação da propriedade.
O teste é usualmente empregado para metais mas o
princípio pode ser usado para polímeros, materiais
cerâmicos e compostos. Os setores industriais que
utilizam estes testes incluem Aeroespacial, Geração
de Energia, Automotivo e Nuclear.
No ensaio de impacto um corpo de prova com entalhe é
quebrado pelo impacto de um pêndulo ou martelo
pesado, que cai de uma distância fixa (energia potencial
constante) numa velocidade pré-determinada (energia
cinética constante). O teste mede a energia absorvida
pelo corpo de prova fraturado.
Fratura• O processo de fratura é normalmente súbito e
catastrófico, podendo gerar grandes acidentes.
Envolve duas etapas: formação de trinca e propagação. • Pode assumir dois modos: dúctil e frágil.
Fratura dúctil e frágil
Fratura dúctil
- O material se deforma substancialmente antes de fraturar.
- O processo se desenvolve de forma relativamente lenta à
medida que a trinca propaga.
- Este tipo de trinca é denomidado estável porque para ela se
propagar, a menos que haja uma aumento da tensão aplicada
no material.
Fratura frágil
- O material se deforma pouco, antes de fraturar.
- O processo de propagação de trinca pode ser muito
veloz, gerando situações catastróficas.
- A partir de um certo ponto, a trinca é dita instável
porque se propagará mesmo sem aumento da tensão
aplicada sobre o material.
DESCRIÇÃO DO ENSAIO DE IMPACTO
O ensaio de impacto consiste em medir a quantidade
de energia absorvida por uma amostra do material,
quando submetida à ação de um esforço de choque de
valor conhecido.
O choque ou impacto representa um esforço de
natureza dinâmica, porque a carga é aplicada
repentina e bruscamente.
No impacto, não é só a força aplicada que conta.
Outro fator é a velocidade de aplicação da força.
Força associada com velocidade traduz-se em
energia.
• O método mais comum para ensaiar metais é o do golpe, desferido por um peso em oscilação.
• A máquina correspondente é o martelo pendular.
DESCRIÇÃO DO ENSAIO DE IMPACTO
MarteloPosiçãoinicial
AmostraPosiçãofinal h
h’
• Ao cair, ele encontra no seu percurso o corpo de prova, que se rompe.
• A sua trajetória continua até certa altura, que corresponde à posição final, onde o pêndulo apresenta uma energia final.
• A diferença entre as energias inicial e final corresponde à energia absorvida pelo material.
De acordo com o Sistema Internacional de Unidades (SI), a unidade de
energia adotada é o joule.
A máquina é dotada de uma escala, que indica a posição do pêndulo,
e é calibrada de modo a indicar a energia potencial.
A fórmula de energia potencial (Ep) é:
Ep = m x g x h
m = massa
g = gravidade
h = altura
Principais métodos de ensaio
Os dois principais métodos de ensaio de Impacto
são: Charpy e Izod. Ambos usam o mesmo aparato
de impacto, isto é, o pêndulo, descrito mais
adiante.
DESCRIÇÃO – TESTE CHARPY
O ensaio é realizado em pêndulo de impacto . O corpo
de prova é fixado num suporte, na base da máquina.
O martelo do pêndulo - com uma borda de aço
endurecido de raio específico - é liberado de uma
altura pré-definida, causando a ruptura do corpo de
prova pelo efeito da carga instantânea.
O teste pode ser conduzido em temperatura ambiente
ou em temperaturas mais baixas para testar a
fragilização do material por efeito de baixa
temperatura.
A altura de elevação do martelo após o impacto dá a
medida da energia absorvida pelo corpo de prova.
Corpos de Prova
Os corpos de podem ser de diferentes tipos e dimensões
dos entalhes.
A norma americana E23 especifica os tipos. Eles são
divididos em três grupos , a saber: A , B e C . Todos
possuem as mesmas dimensões . A seção transversal é
quadrada com 10 mm de lado e o comprimento é de 55
mm.
O entalhe é executado no ponto médio do
comprimento e pode ter 3 diferentes formas, em V em
forma de fechadura e em U invertido, que
correspondem aos grupos A, B e C respectivamente (ver
figura).
DESCRIÇÃO – TESTE IZOD
O ensaio é realizado em pêndulo de impacto,
semelhante ao pêndulo do teste Charpy.
Entretanto a fixação e posição do corpo de prova
são específicas do teste. No ensaio Izod o corpo
de prova é fixado por um par de garras na
posição vertical.
O braço do pendulo continua seu movimento, com
redução de momentum devido à energia absorvida pelo
corpo de prova no instante do impacto. Uma escala
graduada fornece a leitura da energia gasta na fratura do
corpo de prova.
Quando o pendulo da máquina de teste Izod é
liberado ele oscila na direção descendente e atinge o
corpo de prova na posição vertical do braço. O corpo
de prova é quebrado.
Para obtenção de um resultado representativo
normalmente é recomendado tomar a média de
resultados de três testes.
Corpos de Prova
Os corpos de prova devem ter seção quadrada com 10
mm de lado e comprimento de 75 mm . O entalhe é
executado a 28 mm da extremidade e tem a forma de V
(ver figura).
