Ensaio de Impacto em Materiais Metálicos

Prévia do material em texto

Ensaio de Impacto em Materiais Metálicos
Conceitos Iniciais
Fraturas frágeis e dúcteis 
materiais capazes de absorver energia e dissipá-la - deformação plástica - tenacidade (UFSS - Ciência e Tecnologia dos Materiais)
Método de rompimento material dúctil de forma frágil - condições:
Trinca ou entalhe no material
Temperatura suficientemente baixa
Veloc. de aplicação de carga alta
Alguns materiais são mais sensíveis a velocidade alta de choque 
Trinca ou entalhe
Promovem uma concentração de tensões muito elevada fazendo com que maior parte da energia do golpe seja concentrada em uma posição da peça (UFSS - Ciência e Tecnologia dos Materiais)
Mudança no comportamento do material dúctil
"Sensibilidade ao entalhe"
Temperatura
Ao ensaiar os impactos verificou-se uma pequena faixa de temperatura na qual a energia absorvida pelo corpo de prova cai apreciavelmente (NBR ISO 148-1/2013)
Temperatura de transição
Ocorre uma mudança no caráter da ruptura do material, passando de dúctil à frágil, ou vice versa (NBR ISO 148-1/2013)
A variação de temperatura do material ensaiado determina quanto de energia pode ser absorvida (NBR ISO 148-1/2013)
Figura 1-Gráfico do intervalo de temperatura de transição
ABNT, 1988
Velocidade
Levando em conta o ensaio de Charpy, estudamos cargas dinâmicas - choques/esforços com valores conhecidos (NBR ISO 148-1/2013)
A força associada a velocidade é traduzida em energia
A variação da energia corresponde a diferença entre a energia final e inicial do pêndulo
Energia potencial = massa x força da gravidade x altura do pêndulo (Ep=mgh)
Ensaios e suas diferenças
Charpy x Izod (UFSS - Ciência e Tecnologia dos Materiais)
Corpo de prova Izod possui mesmo entalhe porém maior comprimento
O corpo de prova não é apoiado na máquina, mas sim engastado no aparelho
O golpe é inferido na mesma face do entalhe, ao contrário do método de Charpy
Observações
Há um tipo especial para ferros fundidos e ligas não ferrosas fundidas sob pressão (E-23 da ASTM)
Quando não provoca ruptura no corpo de prova, devemos ser repetido com outro corpo de prova, de entalhe mais severo (UFSS - Ciência e Tecnologia dos Materiais)
Normas
NBR ISO 148-1/2013 : 
Método de ensaio de impacto por pêndulo Charpy. Parte 1: Método de ensaio
NBR ISO 148-2/2013 : 
Método de ensaio de impacto por pêndulo Charpy. Parte 2: Verificação de máquinas de ensaio
Princípios do Ensaio
Romper o corpo de prova com um golpe do pêndulo;
Determinação da energia absorvida no Impacto;
Energias que variam de acordo com os golpes 
Controle da temperatura em que o ensaio ocorre.
Corpo de Prova
Medidas: 55mm x 10mm;
Entalhes no centro;
Em V: Ângulo de 45º, profundidade de 2,0mm e raio na ponta de 0,25mm;
Em U: Profundidade de 5,0mm e raio na ponta de 1,0mm;
Observações: rugosidade superficial, energia de ensaio, temperatura e marcações
Figura 2- Tipos de entalhes
Fonte: ABNT, 2013
Figura 3-Exemplo da tabela de tolerâncias
Fonte: ABNT, 2013
Equipamento de Ensaio
Instrumentos de medição calibrados
Instalação da máquina de acordo com a NBR ISO 148-2
Especificação do cutelo de 2mm ou 8mm (resultados diferem significativamente entre eles )
Equipamento de Ensaio
Verificação da calibração da máquina:
Verificação direta implica a averiguação de fatores com :
Fundação/instalação;
Escala da maquina;
Pêndulo;
Batentes e suportes;
Quadro da máquina;
A verificação indireta é pela verificação de pontos na escala com um corpo de prova de referência
Figura 3-Pêndulo de Charpy
Fonte: PANANTEC, 2015
Procedimento de Ensaio
Figura 4- Posicionamento do corpo de prova
Fonte: ABNT, 2013
Procedimento de Ensaio
Controle de Temperatura:
Temperatura Ambiente: 23ºC (± 5ºC);
Outras temperaturas: Variação de ± 2ºC;
Formas de controle:
Meio liquido: 
Envolver o corpo de prova ;
Espaço superior e inferior de 25mm e laterais de 10mm (valores mínimos);
Procedimento de Ensaio
Manter na temperatura desejada (± 1ºC) por pelo menos 5 minutos; 
Meio gasoso:
Envolver o corpo de prova ;
Espaços de no mínimo 50mm;
Manter na temperatura desejada (± 1ºC) por pelo menos 3 minutos; 
Para ensaios fora da temperatura ambiente, dá-se o tempo de 5s para realização, após resfriamento ou aquecimento
Procedimento de Ensaio
Procedimento de Ensaio
Fraturas incompletas podem ser relatadas ou colocada na media dos resultados;
Interferência levam ao descarte dos resultados;
Vídeos do ensaio de Charpy em laboratório
Ensaio de Charpy com Uma Placa de Vidro Normatizada
Ensaio de Charpy com Duas Placas de Vidro Normatizadas - coladas com Superbonder
Ensaios realizados por alunos de graduação da Engenharia Civil Turma Praça da Liberdade na Unidade Campus Coração Eucarístico da PUC Minas com assistência do Prof. João Batista Assis, responsável por ministrar a matéria de  Resistência dos Materiais II - Laboratório, e também assistência de técnico especializado contratado pela PUC Minas Coração Eucarístico. Data: 23/03/2018
Relatório do ensaio
Referência a Norma ;
 Identificação do corpo de prova;
Tipo de entalhe;
Tamanho do corpo de prova (se fora do tamanho padrão);
Temperatura do corpo de prova;
Energia absorvida;
Anormalidades (se houver alguma);
22
Sobre Ensaio de Charpy
Por conta das características, não podemos obter um valor quantitativo da tenacidade do metal
A energia medida é um valor relativo e serve somente para comparação de resultados do próprio ensaio
Portanto, os resultados deste ensaio não tem aplicação nos cálculos de projetos de engenharia.
Referências
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR ISO 148-1/2013: Materiais Metálicos: Ensaio de impacto por pêndulo Charpy. Parte 1: Método de ensaio. Rio de Janeiro: ABNT, 2013.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR ISO 148-2/2013: Materiais Metálicos: Ensaio de impacto por pêndulo Charpy. Parte 2: Verificação de maquinas de ensaio. Rio de Janeiro: ABNT, 2013.
Referências
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR6157 (12/1988) Materiais metálicos - Determinação da resistência ao impacto em corpos-de-prova entalhados simplesmente apoiados. Rio de Janeiro: ABNT, 1988
E23-05 Standard Test Methods for Notched Bar Impact Testing of Metallic Materials (2005) (cobre Charpy e Izod)
Ensaios de Impacto - UFSS - Ciência e Tecnologia dos Materiais. https://www.passeidireto.com/arquivo/5841327/10-ensaio_de_impacto Acesso: 20 mar