Ensaio de charpy

1. INTRODUÇÃO

Os ensaios de dureza são, sem dúvida, os mais utilizados na indústria, sendo utilizados no controlo de qualidade em materiais e peças acabadas. As aplicações dos ensaios de dureza incluem a determinação aproximada da resistência e características de ductilidade dos materiais, controle de qualidade em tratamentos térmicos e mecânicos, entre outros.

A dureza de um material pode definir-se de várias maneiras.No entanto, a definição mais usual de resistência do material é à penetração. A determinação da dureza tem a finalidade definir se o material atingiu uma determinada condição metalúrgica e/ou mecânica.

Alguns dos principais ensaios de dureza usados são: vickers, brinell, ensaio de charpy e utilização do aparelho durômetro para ensaio rockwell. Sendo o ensaio de charpy e o aparelho durômetro, os processos utilizados para testar a dureza dos materiais, no campus II da URI na presente aula de Ciências dos Materiais pelo curso de Engenharia Civil.

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2. OBJETIVO

A presente aula teve como objetivo determinar a medida de resistência, impactos e deformação de dois corpos de prova de diferente composição, medindo a taxa de destruição e o quanto esses materiais foram resistentes até a sua ruptura ou deformação, esses testes foram realizados através do ensaio de charpy e também com a utilização do durômetro.

O comportamento do material (frágil ou dúctil) é medido pelo ensaio de impacto. Os corpos de prova utilizados são padronizados e submetidos a uma flexão por impacto produzida por um martelo pendular. A energia que o corpo de prova absorve é medida pela diferença entre a altura atingida pelo martelo antes e após o impacto, multiplicada pelo peso do martelo, sendo em geral lida na própria máquina, através de um ponteiro que corre em uma escala graduada já convertida em unidade de energia, quanto menor a energia absorvida, mais frágil será o material à aquela solicitação mecânica.

No ensaio tipo charpy, os corpos de prova são bi-apoiados nos suportes localizados na base da máquina e são dispostos de modo que o entalhe fique na face oposta aquela que receberá o impacto do martelo pendular. Esse corpo de prova apresenta um chanfro, com um ângulo de 45º e profundidade de aproximadamente 2mm. A máquina utilizada para este tipo de ensaio está esquematizada na imagem abaixo, juntamente com a representação do corpo de prova:

[pic 1][pic 2]

        Já na utilização do aparelho chamado durômetro, que foi desenvolvido em 1920, pelo fabricante de instrumentos Albert F. Shore, e é amplamente utilizado na medição da dureza de polímeros, elastômeros e borrachas. Esse aparelho é uma evolução do antigo escleroscópio, no qual o princípio de medição de queda de peso foi substituído por um sistema de medição por mola.O método consiste em medir a profundidade da impressão deixada no material com a aplicação da carga e é dependente de outros fatores além da dureza, como das propriedades visco elásticas e da duração do ensaio.Com ele, é possível realizar ensaios com diversos tipos de materiais, graças às diversas escalas de medição do aparelho. Segue abaixo a imagem ilustrada do aparelho durômetro utilizado no laboratório da URI e um exemplo de como seria o ensaio:

[pic 3][pic 4]

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3. MATERIAIS, INSTRUMENTOS DE MEDIÇÃO E MÉTODOS

3.1. Materiais:

• Corpo de prova de aço quadrado com aresta de 10mm e comprimento 55mm;

3.2. Instrumentos de medição:

• Máquina de dureza (Durômetro);
• Máquina para ensaio de impacto (tipo charpy);

3.3. Métodos:

• Professor fez um croqui no quadro, referente ao processo da máquina no ensaio de charpy;
• Corpos de prova já estavam preparados;
• O corpo de prova foi disposto na máquina (tipo charpy)de modo que ficassem bi-apoiado e com a superfície que não continha entalhe voltada para trás, sendo esta a região que receberia o impacto. Depois de feito o acerto da posição do corpo de prova na máquina, o martelo foi solto, impactando o material, em seguida sendo freado pelo professor;
• Após o impacto, foram feitas leituras das energias absorvidas pelo material ensaiado, com ajuda de um relógio localizado no próprio equipamento;
• Para o ensaio realizado na máquina de dureza (durômetro), foram feitos quatro ensaios para cada um dos dois tipos de aços, sendo utilizada a ponteira pertinente para cada tipo de material;
• Após os testes, os valores alcançados foram disponibilizados no quadro;

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4. RESULTADO E DISCUSSÃO

Inicialmente foram de definidos os dois corpos de prova como, corpo A e B. Assim ficando estabelecido que iniciaríamos os testes com o corpo de prova A. Em posse do corpo de prova A iniciamos o ensaio de charpy elevando o martelo de massa 9,375 Kg, a um ângulo de 160º, assim posteriormente, soltando o mesmo de forma a observar o resultado pela ação da gravidade mais a massa do martelo no corpo de prova, esse teste foi realizado posteriormente com o corpo de prova B.

Tendo realizado o teste com os corpos de prova A e B verificamos uma diferença grande em seus aspectos finais, pós soltura do martelo. O corpo de prova A estava rompido em sua totalidade como mostra a foto a baixo:

[pic 5]

Já no corpo de prova B observamos, que o material se comportou de forma diferente ao corpo A, sendo que o mesmo deformou “dobrou” ao invés de se romper. Observamos este efeito na foto abaixo:

[pic 6]

Após o teste de charpy, utilizamos os corpos de prova A e B respectivamente para os teste com o aparelho durômetro. Nesta etapa iniciamos os testes com uma ponteira de diamante, observando que o corpo de prova A se comportava de forma estável, e assim sendo possível realizar os testes com essa ponteira que é especifica para matérias mais duros. Isso já nos dava a idéia de que o corpo de prova A se tratava de um material duro, além do mais era o corpo que estava rompido, característica essa de matérias com mais carbono. Posteriormente para os testes com o corpo de prova B, tivemos que substituir a ponteira do equipamento, trocando a ponteira de diamante, por uma ponteira de esfera de aço devido ao material ser visivelmente mais maleável pelo fato de estar “torto” e não rompido, característica essa de materiais com menos carbono.