Ensaio de Impacto

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ENSAIO DE IMPACTO – LAB EME 405
Introdução
O ensaio de impacto consiste em submeter o corpo de prova a uma força brusca e repentina que irá rompê-lo, ou seja, haverá uma velocidade de aplicação de força considerável e não uma solicitação mecânica estática. São três os fatores que influenciam a resistência de material ao impacto: velocidade de aplicação da força, trinca ou entalhe do material e temperatura de ensaio.
Quanto maior a velocidade de aplicação da força menor será a resistência, ou seja, o material romperá mais facilmente. A trinca ou entalhe promove uma concentração de tensão que facilita a fratura. Já temperaturas baixas alteram a absorção de energia do impacto pelos materiais, levando a uma maior probabilidade de ruptura.
O princípio básico do ensaio de impacto é medir a quantidade de energia absorvida por um material quando este é submetido a um esforço de choque conhecido. Isto é feito através de um martelo pendular que é levado a uma posição inicial, onde adquiri uma energia potencial inicial, e depois é solto, adquirindo velocidade e rompendo o corpo de prova no seu percurso. Após o rompimento, o pêndulo adquiri uma posição final com uma energia final. A energia absorvida é calculada pela energia inicial menos a energia final e estas são obtidas pelos valores da massa do martelo, altura final, altura inicial e a aceleração da gravidade.
Nos ensaios de impacto, existem dois tipos de corpo de prova com entalhe o Charpy e o Izod e estes seguem a norma americana E-23 da ASTM. As diferenças entre eles é que o corpo de prova Charpy é apoiado na máquina e a força repentina se dá na face oposta ao entalhe, enquanto que o corpo de prova Izod é engastado na máquina e a força atua na mesma face que o entalhe, conforme ilustra a figura:
Figura 1 - Diferença dos Corpos de Prova
Assim sendo, sabendo-se a energia absorvida pela amostra durante a ruptura e a área de resistência ao choque promovida pelo entalhe (menor área de seção transversal), a resistência ao impacto é dado por:
Objetivo
		Tem-se como finalidade um estudo sobre o comportamento do material (acrílico) quando o mesmo é submetido a uma força dinâmica (ensaio de impacto). Através de análises com relação à conservação da energia do pêndulo de impacto pôde-se determinar a energia absorvida na ruptura e consequentemente, a resistência ao impacto do corpo de prova.
Procedimento Experimental
3.1 Materiais
2 barras prismáticas de acrílico com entalhe Charpy tipo A
3.2 Equipamentos
Máquina de ensaio de impacto Charpy
Paquímetro Mitutoyo (resolução: 0,02 mm)
3.3 Métodos
Após colocar o corpo de prova no dispositivo de apoio, elevou-se o pêndulo até a trava. Em seguida, soltou-se o pêndulo que converteu sua energia potencial de elevação em energia cinética, rompendo o corpo de prova de acrílico. A máquina calculou a energia absorvida durante a colisão através do ângulo do pêndulo com a vertical quando travado e depois da ruptura, quando na máxima altura. Registrou-se assim a energia absorvida na ruptura do acrílico duas vezes.
Figura 2 - Máquina Martelo Pendular
Resultados e Discussão
4.1 Cálculo da Resistência ao Impacto
Considerou-se que a energia perdida por atrito nos apoios e devido à resistência do ar foi metade da divisão da escala da máquina de ensaios charpy.
Realizando-se dois ensaios, encontrou-se para a energia total consumida na passagem do pêndulo :
	Tabela 1 – Medição da Energia de Ruptura
	Ensaio
	Energia de ruptura (J)
	1
	0,24
	2
	0,26
	Média
	0,25
Chega-se que a energia absorvida pelo material na ruptura é:
Pelas dimensões do corpo de prova disponibilizado no anexo, encontrou-se para a área de resistência ao impacto:
Logo, tem-se para a resistência do corpo de prova:
4.2 Análise da Fratura
Pôde-se observar da fratura dos dois corpos de prova que o acrílico apresentou uma região cristalina muito maior do que a região fibrosa. Como a região cristalina (brilhante) caracteriza uma ruptura frágil, enquanto que a região fibrosa caracteriza uma ruptura dúctil, pode-se dizer que o acrílico é um material frágil, o que é consistente com o valor apresentado para a resistência ao impacto do mesmo.
4.3 Variação da Energia Absorvida no Impacto pela Temperatura
Sabemos que as fraturas produzidas por ensaios de impactos podem ser de dois tipos, frágeis ou dúcteis, e abaixo temos um gráfico que localiza esta característica na relação Energia Absorvida X Temperatura. Figura meramente ilustrativa, dados não referentes ao experimento realizado.
	Representados no gráfico temos a linha pontilhada NDT (Temperatura de ductilidade Nula) sendo a temperatura limite aonde temos uma fratura completamente frágil, temos também a linha pontilhada FTP sento a temperatura mínima para que ocorra uma fratura completamente dúctil, e a região entre as duas linhas pontilhada é chamada de região de transição aonde temos fraturas com ambas as características.
	O experimento em questão foi realizado à temperatura ambiente, valor que se encontra na região de transição do material, e por isto este característica dos matérias explicada acima não teve nem uma influencia no experimento.
Conclusão
Com o experimento pode-se compreender como é realizado o ensaio de impacto Charpy e seus aspectos técnicos relevantes para ser realizado, calculou-se também a resistência a impacto do material experimentado, uma peça de acrílico; foi feita uma analise da fratura na peça, e pode-se especificar as características visíveis das duas regiões de fratura, frágil e dúctil, e por fim foi compreendeu-se a influencia da temperatura no ensaio de impacto, e vimos a existência da NDT e FTP, aspectos muito importantes para o ensaio a temperaturas mais extremas.
Bibliografia
Telecurso 2000 Profissionalizante – Mecânico – Ensaio de Materiais – Aula 16
Beer, Ferdinand, 1915- Resistência dos Materiais/ Ferdinand P. Beer, E. Russel Johnston, Jr.; tradução e revisão técnica Celso Pinto Morais Pereira. – 3ª ed. – São Paulo : Pearson Makron Books, 1995. 
Anexo
Dimensões do Corpo de Prova
UNIVERSIDADE FEDERAL DE ITAJUBÁ - UNIFEI