relatorio - impacto

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Curso de Graduação em Engenharia de Materiais
Relatório II
Teste de Impacto
Propriedades Mecânicas
Guilherme Henrique Spinelli
Jéssica Grüber Lessa
Rafael Machado da Conceição
Florianópolis, 15 de Julho de 2011
Introdução 
O teste consiste basicamente em medir as propriedades mecânicas referentes à resistência ao impacto de um material através de um choque mecânico muito rápido no mesmo (impacto), levando a sua ruptura. Neste experimento foram utilizadas amostras de aço SAE1045 laminado a frio em temperaturas diferentes pré-determinadas. Estas amostras foram submetidas a um impacto e tomou-se a medida da energia necessária para o rompimento (das amostras que romperam). Pode-se então analisar seu comportamento em função da temperatura.
Método experimental
O teste aplicado neste experimento foi o de Charpy,que acontece da seguinte forma: A amostra é apoiada horizontalmente, um pêndulo bate na amostra, no lado oposto ao do entalhe. Assim o medidor mostra a energia aplicada para romper a amostra. 
 
 Figura 1 : Equipamento usado para teste de impacto, Charpy.
Neste teste o equipamento possui:
Massa do pêndulo: 18,750 Kg
Comprimento do braço: 825 mm
Energia medida: 1 KPM=9,807 J
	O funcionamento da máquina de ensaio utiliza o princípio da conservação da energia para identificar a energia gasta na fratura do corpo de prova. Um martelo é solto de uma altura determinada, perdendo energia no impacto com o corpo de prova e em seguida continuando sua subida até uma altura a ser medida. Pela equação sabemos quanta energia foi perdida pela diferença de altura entre a inicial e a final, já que massa do martelo e gravidade são constantes.
	Há de se fazer a ressalva de que há um erro a priori nesta medida, pois estão sendo desconsiderados a deformação no martelo, a perda de energia por vibração, atrito do martelo com o ar, atrito interno da máquina de ensaio e demais formas de dissipação de energia por calor.
O entalhe
	A preparação dos corpos de prova é de suma importância, não só pelo fato de deixar as amostras prontas para o ensaio, mas também porque é necessário um rigoroso controle das dimensões da amostra e do entalhe para que o ensaio tenha um bom grau de confiabilidade. Mudanças no ângulo do entalhe, por exemplo, podem acarretar em um material bastante mais frágil ou mais dúctil. Para diferentes tipos de materiais, há diferentes tipos de entalhe. Segue uma figura mostrando os entalhes de tipo A, B, C e para ferros fundidos:
Figura 2: Detalhes sobre os tipos de entalhes no 
Charpy
Uma consideração deve ser feita sobre o entalhe: O uso de entalhe se baseia no conhecimento de que um estado triaxial de tensões propicia fratura do tipo frágil, uma vez que ao se aplicar tensão em uma dimensão, a resistência à tração aumenta nos demais eixos. Ao se aplicar tensão nos três eixos, o material não escoa em nenhuma direção tendo comportamento frágil. 
Figura 3: Esquema mostrando as direções de tensão
	É importante lembrar que este estado triaxial não é obtido plenamente ao se fazer o entalhe, mas há uma aproximação deste estado suficientemente grande para que o impacto se torne mais severo, fazendo a fratura tender a frágil.
Ensaio em laboratório
	A tabela a seguir mostra quais foram as medidas tomadas nos ensaios realizados no laboratório, em aula:
	Amostra
	1
	2
	3
	4
	5
	6
	7
	8
	Temperatura
(°C)
	87,6
	87,6
	16,3
	16,3
	1,7
	1,7
	-163
	-163
	Energia do Impacto (J)
	85,32
	87,28
	22,55
	26,47
	17,65
	13,72
	3,92
	5,88
Tabela 1: Dados coletados no ensaio de impacto tipo 
Charpy	
Para que se comparassem os dados obtidos com algum padrão, foi obtido este gráfico com curvas TTDF para aços com diferentes concentrações de carbono:
Figura 4
: Curvas TTDF demonstrando a influência da concentração de carbono
	
Os valores deste gráfico são de aços que não sofreram tratamento térmico, e como pode-se ver, possuem valores um pouco abaixo dos obtidos em laboratório. Os valores estão satisfatoriamente próximos para que se afirme coerência dos dados e permite-nos inferir que, caso ambos os dados estejam corretos, o tratamento térmico de laminação a frio foi benéfico para a resistência ao impacto do aço.
A fratura
Fig. 
6
: 
Amostra a 
0
˚
C
Fig. 5
: 
Amostra a 25
˚
C	A fratura nos corpos de prova ensaiados varia visivelmente com a temperatura e pode ser visto nestas imagens:
Fig. 8
: 
Amostra a 100
˚C
Fig. 7
: 
Amostra a -100
˚C
	Fica evidente a diferença entre as fraturas, em que amostras ensaiadas a altas temperaturas apresentam alongamento e as ensaiadas a baixas temperaturas têm um perfil de fratura quase reto.
Conclusão
Para aplicar este teste o material tem que ter uma estruturar CCC, pois é necessário que ocorra uma fratura frágil, o que não acontece nos materiais de estrutura CFC.
Analisando o gráfico e as informações pode-se concluir que quanto maior a temperatura do material, maior a energia absorvida necessária para rompê-lo e quanto menor a temperatura menos energia o material absorve para romper. Isso porque, em temperaturas elevadas o material fratura ductilmente, e em temperatura baixas a fratura é frágil.
Bibliografia
SOUZA, Sérgio Augusto de. Ensaios Mecânicos de Materiais Metálicos – 3ª edição. Ed. Edgard Blücher. 1977
http://www.cimm.com.br/portal/material_didatico/6582-teste-charpy
http://www.guiametal.com.br/uploads/pdf/ensaio-de-impacto-charpy.pdf