Ensaio de Impacto Charpy e suas Limitações

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1. Qual a finalidade do ensaio de Impacto Charpy? 
O ensaio de Impacto Charpy é utilizado para determinar a resistência e sensibilidade dos materiais quando submetido a uma certa carga de impacto. Tem como finalidade principal é medir a quantidade de energia absorvida pelo material durante a fratura. O ensaio é vantajoso por conta da sua simplicidade, o baixo custo e o tamanho reduzido do corpo de prova. O teste ainda pode ser executado em diversos campos de temperaturas.
2. Qual a finalidade do entalhe no corpo de prova Charpy? 
O entalhe atua como um ampliador de tensões visto que provoca um estado triaxial de tensões na região em que está presente. O estado triaxial de tensões nesta região minimiza as tensões de cisalhamento, consequentemente, a deformação plástica, que atua como redistribuidora de tensões, diminui e o material se torna mais frágil, ou seja, perde a ductibilidade. Assim, o material se rompe mais facilmente.
3. Pode-se medir a tenacidade tanto no ensaio de tração como no ensaio de impacto Charpy. Qual dos ensaios você considera mais apropriado para se tentar prevenir a fratura? Justifique sua resposta. 
A tenacidade é a energia absorvida pelo material antes e durante o processo de fratura. No ensaio de tração, a tenacidade é medida através da área sob a curva do gráfico tensão X deformação, já no ensaio Charpy, é medida através da variação da energia potencial gravitacional do pêndulo e após o impacto. 
O ensaio Charpy é maus adequado para a obtenção da tenacidade, visto que é comumente medida sob altas taxas de deformação.
4. Um entalhe pode afetar e comprometer seriamente o comportamento de um componente mecânico. Por que?
O entalhe favorece o processo de desenvolvimento de uma fratura, isso porque, o mesmo concentra tensões, já que a restrição plástica no entalhe produz um estado de tensão
Triaxial.
 
5. Qual o significado da temperatura de transição dúctil-frágil? Como esse valor pode ser determinado?
É a temperatura na qual ocorre uma mudança acentuada no comportamento de fratura – passando de um caráter dúctil para frágil. A mesma pode ser definida pela relação entre as energias de iniciação e de fratura é utilizada como método para determinação da temperatura de transição dúctil-frágil do material.
6. Quais são as limitações do ensaio Charpy?
Suas limitações estão relacionadas com o tipo de carregamento, influencia geométrica, critério de definição da temperatura crítica de transição (TC) e critério para controle de fratura.
A velocidade de carregamento no ensaio Charpy é muito alta. Sob altas taxas de carregamento o escoamento plástico é retardado, portanto a deformação plástica não é levada em consideração na obtenção de tenacidade deste ensaio.
Componentes mecânicos maiores e mais espessos são mais suscetíveis à fratura frágil do que os pequenos. 
Quanto menor a TC, menor será a tenacidade do material, e consequentemente, mais frágil. 
É importante compreender que o ensaio Charpy é um indicador de cunho mais qualitativo do que quantitativo, por isso não pode ser utilizado diretamente em equações de projetos relacionados com dimensionamento.
7. A grande quantidade de fraturas ocorridas com os navios Liberty produziu um forte questionamento sobre a validade do ensaio Charpy. Por que? Na época, quais foram os principais questionamentos sobre o ensaio Charpy ?
Na construção dos navios Liberty foi utilizado o ensaio de Impacto Charpy para avaliar os materiais. Os efeitos da temperatura, de concentradores de tensão e de tensões residuais resultaram na fratura frágil dos navios. Fato esse que colocaram em jogo a validade do ensaio. Foi observado que o material do navio perdia ductilidade necessária para resistir à baixa temperatura. E diminuição mesma, foi evidenciada pela fratura dos navios a modificação no comportamento do aço de dúctil para frágil
8. A grande quantidade de fraturas ocorridas com os navios Liberty produziu também forte questionamento sobre a validade do emprego da soldagem naquele tipo de construção. Por que? Além disso, esses navios tiveram as chapas dos cascos unidas essencialmente por solda. Qual o grande inconveniente desse procedimento?
Foi um dos primeiros projetos de grande escala a substituir o rebite pela solda. Só que essa foi uma das principais falhas que ocasionaram as fraturas frágeis nos navios Liberty, isso porque o aço utilizado tinha baixa soldabilidade e treinamento deficiente de soldadores, apresentando defeitos em juntas soldadas.
9. Com respeito as curvas de transição dúctil-frágil, há dois tipos de curva. Qual o significado de cada uma delas?
Curva de transição classe 1: Tenacidade cai drasticamente com a mudança para baixa de temperatura. Essa característica é encontrada em materiais de alta resistência, como por exemplo, ligas de Alumínio e titânio. Esses possuem tenacidade ao impacto tão baixa que a fratura pode ocorrer para tensões nominais ainda no regime elástico a todas temperaturas e taxas de deformação, quando existem trincas na estrutura. 
Curva de transição classe 2: Queda gradual da tenacidade com a mudança para baixa da temperatura. Essa característica é encontrada em materiais CFC e HC, em que a tenacidade ao impacto é tão elevada que a fratura frágil não constitui um problema.
10. Como os resultados do ensaio Charpy são utilizados no projeto de componentes mecânicos? 
O principal emprego do ensaio Charpy nos projetos de engenharia é na relação e comparação de materiais resistentes à fratura frágil com base nas curvas dúctil-frágil.
Através desse também é possível determinar a faixa de temperatura em que o material ensaiado pode ser utilizado.