O Ensaio de Impacto SAE 1020

Universidade Federal de Ouro Preto

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Engenharia Mecânica

Ensaio de Materiais – MEC103

Ensaio de impacto

Laboratório de ensaios mecânicos – DEMET 03/05

Nome: Felipe C. Ibraim Ferreira

            Auro Neto Cateringer S. A

2013

Objetivo

        O ensaio de impacto é de grande importância para o dimensionamento de materiais em um projeto de engenharia, onde através de dados experimentais conhecemos as propriedades mecânicas do material ensaiado e podemos assim melhorar este material ou buscar alternativas para nosso projeto.

 

Revisão Bibliográfica

Ensaios de impacto:

O ensaio de impacto é um ensaio dinâmico com a finalidade de estudar as propriedades mecânicas de um material submetido a uma carga de impacto, este ensaio consiste em golpear um corpo de prova entalhado com um pêndulo e registrar e energia cinética necessária para romper este corpo de prova a certa temperatura, este ensaio nos permite comparar a capacidade de absorção de energia de vários materiais em condições controladas.

A máquina é dotada de uma escala, que indica a posição do pêndulo, calibrada de modo a indicar a energia potencial, esta energia é medida pela diferença entre a altura atingida pelo peso do martelo (cutelo), sabendo que:

Ep=m.g.h

Onde:

m = massa

g = aceleração da gravidade

h = altura

A massa do martelo, a altura inicial e a aceleração da gravidade são conhecidas. A única variável desconhecida é a altura final, que é obtida pelo ensaio.

Descrição:

 

O ensaio é realizado em uma maquina que possui um apoio e um pêndulo de impacto, o corpo de prova é fixado em um suporte na base da maquina e a forma com que ele é colocado varia com o tipo de ensaio, o martelo do pêndulo que possui uma borda de aço endurecido de raio específico é liberado a uma altura pré-definida, causando a ruptura do corpo de prova pelo efeito da carga instantânea.

A altura da elevação do martelo após o impacto nos mostra a energia absorvida pelo material.

No ensaio Charpy o corpo de prova é bi apoiado como uma viga simples, com um entalhe central, o corpo de prova é posicionado de forma que o entalhe fique na face oposta à face de impacto que ocorre na região de maior tensão. 

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Figura 1: Esquema explicativo do ensaio Charpy.

O que diferenciará o ensaio Izod do Charpy é o tipo de apoio que é feito, no Izod, na vertical onde o corpo de prova é encaixado entre garras como na Figura 2 (b).

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Figura 2: Tipos de apoio do corpo de prova.

Corpos de Prova:

Nos ensaios de impacto, utilizam-se duas classes mais comuns de corpos de prova com entalhe para os ensaios Charpy e o Izod que podem apresentar diferentes tipos e dimensões de entalhes, como descreve a norma americana E23 da ASMT para materiais metálicos.

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Figura 3: Tipos de entalhe para o ensaio de impacto Charpy segundo a ASMT E23.

Os corpos de provas do ensaio charpy podem apresentar três tipos de entalhes A,B e C, o entalhe é posicionado no ponto médio do comprimento e suas dimensões padronizas como mostrado na Figura 1 o entalhe é feito para localizar a sua ruptura ao reproduzir um estado triaxial de tensões, quando o corpo é submetido a uma flexão por impacto.

Os corpos de prova do ensaio Izod apresentam uma configuração parecida com corpos de prova do ensaio Charpy, porém tem um comprimento maior de 75mm e o entalhe é posicionado a 28mm como mostra a Figura 4.  

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Figura 4: Amostra ensaio Izod

Usualidade:

Entalhes mais agudos, Charpy A, são indicados para teste de materiais mais dúcteis ou quando se usam menores velocidades no teste, as duas outras condições favorecem a ruptura frágil.

Para ferros fundidos e metais fundidos sob pressão o corpo de prova não necessita de entalhe.

Variações do corpo de prova:

É permitido o uso de corpos de prova de tamanhos reduzidos quando não é possível retirar corpos de prova do material a testar seguindo as especificações normalizadas de tamanho. Existem recomendações nas normas para as dimensões destes corpos.

A orientação do grupo de amostras segundo a direção de laminação influenciam os resultados do ensaio devemos então tomar cuidado.

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Figura 5: Orientação em relação à direção de laminação.

Outros tipos de corpos de prova:

Variações do corpo de prova do ensaio Charpy são adotadas por algumas normas internacionais.

Assim são os corpos de prova Mesnager, semelhante ao corpo Charpy tipo C com profundidade de entalhe reduzida e o corpo de prova Schnadt, com cinco diferentes geometrias de entalhe.

No corpo Schnad um pino de aço é posicionado dentro do entalhe para a execução do teste. O pino previne o aparecimento de tensões de compressão no impacto. (ver figura 2)

Em todas as situações de corpos de prova especiais, existe a dificuldade de estabelecer equivalência de resultados.

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Figura 2: Dimensões do corpo de prova tipo Schnadt.