Ensaio de Impacto

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Sumário
1.0 INTRODUÇÃO.........................................................................................................3
2.0 RESUMO....................................................................................................................4
2.1 Fadiga...............................................................................................................4
2.2 Resistência ao impacto.....................................................................................5
2.3 Fratura..............................................................................................................6
3.0 CONCLUSÃO............................................................................................................7
4.0 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS....................................................................8
INTRODUÇÃO
Muitos materiais quando em serviço, estão sujeitos a forças ou cargas. Para cada situação é necessário conhecer as características do material para projetar a peça/objeto a qual for escolhido e para isso, as propriedades mecânicas dos materiais são verificadas pela realização de experimentos em laboratórios, que são cuidadosamente projetados para reproduzirem o mais real possível às condições de serviço. Neste trabalho discutiremos, sobre tipos de problemas causados por tensão, deformação ou excesso de carga. 
2.0 RESUMO
2.1 Fadiga
Fadiga caracteriza uma forma de falha de materiais sujeitos a ciclos repetidos de tensão ou deformação. Esta falha é verificada principalmente em componentes de máquinas, pontes, aeronaves, entre outros elementos mecânicos. O conhecimento dessa área é essencial na concepção de máquinas e estruturas, tendo em vista que a maioria das roturas observadas em serviço envolvem fadiga, onde é responsável por 90% de todas as falhas metálicas, agregando um grande valor econômico, industrial e financeiro. O mecanismo de fadiga compreende aos seguintes estágios sucessivos: nucleação ou início da trinca, propagação dessa trinca, e rotura final.
Estágio I: Corresponde à nucleação da trinca por deformação localizada e o seu crescimento inicial, ao longo de planos de escorregamento, sob a influência de tensões de cisalhamento. O crescimento das trincas neste estágio é da ordem de micrometros por ciclo. Uma vez iniciada, a trinca se propaga nos correspondentes planos cristalográficos até encontrar contornos de grão. 
Estágio II: Corresponde ao crescimento da trinca num plano perpendicular à direção da tensão principal de tração. A transição do estágio I para o estágio II se dá através da formação de numerosos degraus, também não visíveis a olho nu. Já a fratura no estágio II é sempre visível, pode corresponder à maior parte da área da fratura e é a mais característica do processo de fadiga.
Estágio III: Corresponde à fratura final que ocorre no último ciclo de tensões quando a trinca desenvolvida progressivamente atinge o tamanho crítico para propagação instável. Assim, a área da fratura desenvolvida progressivamente depende das tensões aplicadas e da tenacidade do material. 
Para evitar a fadiga são feitos ensaios de fadiga com montagens reais ou mesmo com protótipos dos dispositivos de um projeto real. Os estudos sobre fadiga exigem do engenheiro conhecimentos nas áreas de metalurgia, mecânica, ciência de materiais, processos de fabricação, simulação computacional e testes de laboratório, visando o melhoramento dos projetos mecânicos.
2.2 Ensaio de Impacto
A resistência ao impacto é uma das mais importantes características do material em um projeto em que se queira prever as probabilidades de fratura prematura. A carga nesse tipo de ensaio é aplicada em um corpo de prova na forma de esforços por choque (dinâmicos), podendo ser o impacto por meio da queda de um martelete ou pêndulo, de uma altura estipulada. 
O comportamento dúctil-frágil dos materiais pode ser mais amplamente caracterizado por ensaio de Impacto. E existem três fatores principais que contribuem para o surgimento de fratura frágil em materiais que são normalmente dúcteis à temperatura ambiente: Existência de um estado triaxial de tensões (o estado triaxial de tensões pode se introduzido pela presença de um entalhe), baixas temperaturas e taxa ou velocidade de deformação elevada. 
 	O ensaio de impacto se caracteriza por submeter ao corpo ensaiado uma força brusca e repentina, que deve rompê-lo. Outro fator é a velocidade de aplicação da força. Ao cair o pêndulo encontra no seu percurso o corpo de prova, que se rompe. A sua trajetória continua até certa altura, que corresponde à posição final, onde o pêndulo apresenta uma energia final. 
A diferença entre a energia inicial e final corresponde à energia absorvida pelo material.
Existem dois tipos de ensaios que são amplamente empregados: Charpy e Izod. A diferença entre esses ensaios é que no Charpy o golpe é desferido na faze oposta ao entalhe e no Izod é desferido no mesmo lado.
No ensaio Charpy, o corpo de prova é geralmente uma viga de espessura considerável, algumas vezes contendo um entalhe no centro. O corpo de prova é posicionado em um plano horizontal com dois apoios, sendo impactado por um pêndulo.
No ensaio Izod, a diferença é a condição de apoio, nele o corpo de prova é encaixado na vertical como uma viga em balanço.
2.3 Fratura
	A fratura consiste no ato de separar em duas ou mais partes um determinado material. Na engenharia, na maioria das vezes a fratura não é desejada, ainda mais quando envolve riscos a vida humana e gastos econômicos. Porem ela pode ser programada como em peças de sacrifício ou segurança para que rompam antes de causar danos maiores em determinados mecanismos ou como indicador de manutenção e etc. A fratura ocorre por excesso de esforço mecânico ou por falha do material, dentro disso pode-se designar dois modos de fratura:
	Fratura Dúctil: é aquela que ocorre uma grande deformação plástica e consequentemente maior absorção de energia antes do rompimento;
	Fratura Frágil: é aquela que ocorre uma pequena deformação plástica e pouca absorção de energia antes do rompimento. Há também a fratura por esforços repetitivos designados fadiga, porém esta incluísse em outro assunto.				Qualquer processo de fratura envolve a formação e propagação de trincas em resposta a tensões impostas. Estas trincas podem se propagarem de forma rápida e fraturar algo de forma repentina se o material for frágil, ou se propagar de forma mais lenta apresentando deformações antes do rompimento que são os mateiras dúcteis.
	Dentre os tipos de fraturas a “preferível” é a dúctil, pois a frágil ocorre de forma repentina, devido à rápida propagação de trincas. Já a dúctil, por propagar trincas mais lentamente, o material também apresentara deformação plástica antes do rompimento, assim podendo ser previsível e substituída a peça antes da fratura, assim evitando prejuízos e nos piores dos casos evitar riscos a vidas humanas.
4.0 CONCLUSÃO
Portanto, fica claro que, os estudos sobre fadiga, fratura e resistência ao impacto, exigem do engenheiro conhecimentos em diversas áreas como a de: metalurgia, mecânica, ciência de materiais, processos de fabricação, simulação computacional e testes de laboratório, visando o melhoramento dos projetos mecânicos, cabe também a ele a função de verificar e prever as possíveis rupturas dos materiais, podendo assim evitar prejuízos e nos piores dos casos evitar riscos a vidas humanas.
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4.0 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 
PUC-Rio. Impacto em Materiais Compósitos. Disponível em <http://www2.dbd.puc-rio.br/pergamum/tesesabertas/0210646_04_cap_04.pdf>. Acesso em: 23 maio 2017.
SCHAEFFER, Claudio. Ensaio de impacto. Disponível em <http://docente.ifsc.edu.br/claudio.schaeffer/material/2_Mecatr%C3%B4nica/Materiais_2_Meca_3/Ensaio%20de%20Materiais_(Apostila_Principal)/ensa16.pdf>. Acesso em: 23 maio 2017.
RUCKERT, Cassius. Ensaio de Dureza
e de Impacto. Disponível em <https://edisciplinas.usp.br/pluginfile.php/212016/mod_resource/content/1/Aula%203-Dureza%20e%20Impacto%20IEM.pdf>. Acesso em: 23 maio 2017.
Abrahão, Rodrigo. FADIGA DE MATERIAIS. Disponível em < https://ssl4799.websiteseguro.com/swge5/seg/cd2008/PDF/IC2008-0165.PDF>. Acesso em 23 maio 2017.
ASME engenharia. Falha por fadiga. Disponível em <http://www.asme.eng.br/falha-por-fadiga/ >.Acesso em: 23 maio 2017.
CALLISTER Jr., William D. Ciência e engenharia de materiais: uma introdução. 7ed. Rio de Janeiro: LTC editora, 2008.