02 ENSAIO DE IMPACTO

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UNIVERSIDADE DE PASSO FUNDO 
Disciplina MEC157 (CST)–Laboratório de Materiais
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Ensaio de impacto
Autores – Luana Pesenatto
Professor da disciplina: Nilo Alberto Scheidmandel
nilo.scheidmandel@upf.br
RESUMO 
O ensaio de impacto é caracterizado por submeter o corpo de prova ensaiado a uma força brusca e repentina, que deve rompê-lo. Sendo um estudo da fratura frágil dos metais, que se caracteriza pela propriedade de um metal atingir a ruptura sem sofrer uma deformação apreciável. Assim, em um ensaio de impacto utilizando uma máquina para ensaios com um martelo pendular e corpos de prova de aço SAE 1020 e SAE 1045 e Alumínio Puro podemos definir os resultados das temperaturas de transição da fratura frágil e a tenacidade dos materiais em diferentes temperaturas comparando-as e obtendo diferentes conclusões.
INTRODUÇÃO
O ensaio de impacto consiste em submeter um corpo de prova entalhado, padronizado, a uma flexão provocada por impacto por um martelo pendular. Este tipo de ensaio permite determinar a energia utilizada na deformação e ruptura do corpo de prova, que é a medida da diferença entre a altura inicial do pêndulo h e a altura máxima atingida após a ruptura do corpo de prova h'. Quanto menor for a energia absorvida, mais frágil será o comportamento do material a aquela solicitação dinâmica.
METODOLOGIA ou PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL 
Alguns passos a serem seguidos neste ensaio:
Neste experimento serão realizados ensaios de impacto em corpos de prova de aço hipoeutetóide e alumínio puro 99%. O objetivo é avaliar a temperatura de transição da fratura dúctil/frágil e a resiliência do material em diferentes temperaturas.
Verifique as dimensões dos corpos de prova. Meça a base(b) e a altura(h) e calcule a área. A=b.h. Os corpos de prova devem ter o seguinte formato (Fig.1.0 corpo de prova padrão).
(Fig. 1.0- Corpo de prova padrão)
Nos corpos de ensaio ensaiados foi encontrado as seguintes medidas: 
Base: 9,4mm 
Altura: 7,4mm
Realize os ensaios em varias temperaturas, de modo a construir um gráfico que relacione a temperatura com a energia absorvida durante o ensaio.
Calcule a resiliência. Ak= E/A J/mm² 
Onde: 
E= Energia lida no ensaio em (J). 
A= Área da sessão fraturada em (mm²).
3.2. Descreva o ensaio e a forma de leitura da energia absorvida.
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. A altura de elevação do martelo após o impacto dá a medida da energia absorvida pelo corpo de prova. 
O teste pode ser conduzido em temperatura ambiente ou em temperaturas mais baixas para testar a fragilização do material por efeito de baixa temperatura.
3.3. Preparação para o ensaio:
 Alguns cuidados devem ser tomados quando da execução do ensaio de impacto. Por exemplo, antes do início do ensaio, a máquina deve ser verificada por meio de uma oscilação livre do pêndulo, de modo que o pêndulo liberado em queda livre indique uma energia nula no mostrador da máquina. Se após este procedimento o mostrador registrar algum valor de energia, este valor deve ser subtraído do resultado obtido durante o ensaio com corpo de prova. 
3.4. Temperatura: 
Os ensaios de impacto são normalmente especificados para baixas temperaturas, porém podem ser realizados também sob temperaturas ambientes ou até sob temperaturas superiores à do ambiente. No caso de baixa temperatura, utilizam-se água ou gelo seco, solventes orgânicos, nitrogênio líquido ou gases frios, nos quais os corpos de prova devem ser mantidos sob temperatura especificada por no mínimo cinco minutos em meio líquido e 60 minutos em meio gasoso. Os corpos de prova a serem ensaiados sob temperaturas elevadas devem, de preferência, ser imersos em óleo agitado ou outro banho líquido adequado, onde devem ser mantidos pelo menos por dez minutos antes do ensaio; em caso de utilização de forno, os corpos de prova devem permanecer no forno pelo menos durante 60 minutos antes de ensaiar.
3.5. Temperatura de transição
A temperatura de transição é bastante influenciada pelo tamanho do corpo de prova, geometria do entalhe, composição química do metal e tamanho de grão ferrítico. Os metais de estrutura cúbica de faces centradas, como por exemplo os aços inoxidáveis austeníticos, oferecem maior resistência à fratura por clivagem, e por isso não apresentam mudança brusca de comportamento.
3.6. Avaliação dos resultados
A avaliação dos resultados do ensaio devem estar de acordo com a norma de especificação do ensaio na qual são definidos os valores mínimos aceitáveis para considerar os ensaios como aprovados. De um modo geral, a avaliação do ensaio é feita através do valor de energia absorvida nos corpos de prova ensaiados, que é lida no mostrador da máquina; do percentual de cisalhamento, que é função da área da porção da fratura que tem aspecto brilhante; e da expansão lateral, que é o acréscimo da face oposta ao entalhe, na direção do próprio entalhe, após a ruptura do corpo de prova.
RESULTADOS E DISCUSSÃO
Quais os tipos e as principais características da fratura dos metais ?
As fraturas produzidas por impacto podem ser frágeis ou dúcteis. As fraturas frágeis caracterizam-se pelo aspecto cristalino e as fraturas dúcteis apresentam aparência fibrosa. Os materiais frágeis rompem-se sem nenhuma deformação plástica, de forma brusca. Por isso, esses materiais não podem ser utilizados em aplicações nas quais sejam comuns esforços bruscos, como em eixos de máquinas, bielas etc.
Quais os fatores básicos que contribuem para a ocorrência de uma fratura frágil por clivagem?
Ligas CCC e HC experimentam a transição dúctil-frágil, CFC não. Isto ocorre em função dos diferentes sistemas de escorregamento vinculados a cada uma dessas estruturas cristalinas associados às atividades das discordâncias. Os fenômenos de geração, movimentação e recuperação de discordâncias em estruturas CFC ocorrem a níveis de tensão que em geral não são suficientemente elevados para romper ligações atômicas e conduzir a situações de ruptura por clivagem.
Quais as informações úteis para a seleção de materiais que são obtidas através da curva de temperatura de transição?
A partir da temperatura de transição pode-se planejar as condições de serviço de forma a não ocorrer fratura frágil do componente projetado. 
A composição, elementos de liga e inclusões podem afetar a temperatura de transição do material. São os fatores metalúrgicos.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS:
CIMM: http://www.cimm.com.br
INFO SOLDA: http://www.infosolda.com.br