Aula Ferros Fundidos

Teste de impacto.

1. INTRODUÇÃO

De acordo com Callister (2000), antes da mecânica da fratura como uma disciplina científica, foram estabelecidas técnicas de ensaio por impacto de modo a determinar as características de fratura dos materiais. Destes ensaios padronizados, duas técnicas são utilizadas até nos dias de hoje para medir a energia de impacto, são elas: Charpy e Izod.

Tanto na técnica Charpy quanto na técnica Izod, o corpo de prova possui o formato de uma barra com seção reta quadrada, na qual é usinado um entalhe com formato em “V”. A carga é aplicada como um impacto instantâneo de um martelo de pêndulo balanceado que é liberado de uma posição elevada que se encontra em uma altura fixa h.

A amostra fica apoiada na base, com a liberação do martelo, uma aresta em forma de faca montada sobre o pêndulo atinge e tende a fraturar o corpo de prova exatamente no entalhe, que atua como concentrador de tensões para este impacto de alta velocidade. O pêndulo continua sua trajetória até uma altura h’. A diferença das alturas é uma representação da energia de impactoabsorvida pelo material. A diferença dos ensaios Charpy e Izod se baseia no posicionamento do corpo de prova e na altura inicial do martelo.

Uma das principais funções desses ensaios é determinar se um material experimenta ou não uma transição dúctil-frágil com a diminuição da temperatura. De acordo com Askeland (2008) a temperatura de transição dúctil-frágil relaciona-se com a temperatura de transição vítrea de polímeros, sendo

equivalente para fins práticos.

Neste experimento os corpos de prova são de aço carbono e os testes foram feitos em duas faixas de temperaturas distintas: 23°C (temperatura ambiente), -132°C (nitrogênio líquido).

 2. OBJETIVOS

Preparar corpos de prova para as determinadas temperaturas já mencionadas, afim de analisar através do teste de impacto charpy e izod, e obter a quantidade da energia absorvida durante um impacto, esse processo se dá devido a um pêndulo de impacto.

3. MATERIAIS E MÉTODOS

Os corpos de prova utilizados nos ensaios são padronizados pela norma NBR6157 e provido de entalhe para localizar a fratura e produzir o estado tri axial de tensão quando é submetido a uma flexão por impacto produzido por um martelo pendular.

Os corpos possuem dimensão quadrada de seção reta com 10 milímetros de aresta e um comprimento de 40 milímetros, mostrado na figura 1.

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                    Fonte: o autor (2019)        
Figura 1: corpo de prova padrão

Como explicitado anteriormente, os testes foram realizados em duas temperaturas diferentes, sendo utilizado dois corpos de prova para cada temperatura. Dois dos corpos de prova foram preparados um a temperatura ambiente de 23 °C, e os outros dois mergulhado no nitrogênio liquido durante 5 minutos a uma temperatura de -132 °C.

Após os corpos de prova estarem devidamente preparados para o teste, eles foram posicionados um de cada vez de forma rápida no martelo de ensaio (figura 2), de modo a evitar o máximo possível a alteração da sua temperatura.

O martelo então, foi posicionado em uma altura estabelecida igual para todos os corpos de prova, como mostrado na (figura 3).

Após destravar o martelo, temos a realização dos testes, o qual foi executado duas vezes.

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Fonte: o autor (2019)
Figura 2: posicionamento no martelo de impacto

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Fonte: o autor (2019)

Figura 3: martelo de impacto realizando o ensaio

4. Resultados e discussões

Os primeiros corpos (1 e 2) a serem testados foram os que estavam em temperatura ambiente, ou seja, 23°C. Mesmo com o corpo de prova na posição Charpy, os resultados foram medidos na escala Izod (escala na parte interna presente no martelo) por questões de segurança.

Após os dois primeiros testes as medições obtidas foram de 84 joules e 76 joules , com ruptura frágil e dúctil, como ilustrado na figura 4 e 5.

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Fonte: o autor (2019)