Relatório Ensaio de impacto

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO ESPÍRITO SANTO 
CENTRO TECNOLÓGICO 
Departamento de Engenharia Mecânica 
Disciplina: Laboratório de Materiais I 
 RELATÓRIO - 30/05/2018 
ENSAIO DE IMPACTO 
 
Responsável (Discente) : 
Veronica Maia Viana Marcial 
 
1 MATERIAL ENSAIADO 
 Corpo de prova tipo Charpy A de Aço 1020; 
 Corpo de prova tipo Charpy A de Alumínio. 
 
2 METODOLOGIA APLICADA 
 
Na aula pratica foi utilizada a máquina para ensaio de impacto, apresentada na figura 01, 
para realizar os ensaios de impacto. A máquina possui escala em kpm, onde 1 kpm 
equivale a 9,807 joule, e foi utilizado o martelo de 15kg. 
 
 
Figura 01: Máquina de ensaio de impacto. 
Fonte: Autoria própria 
 
Primeiramente o martelo foi solto, sem nenhum corpo de prova presente, para avaliar 
quanto de energia ele perdia pela resistência do ar, o valor medido pela escala da máquina 
foi de 0,1 kpm, o que equivale a 0,9807 J, que será descontado dos valores obtidos nos 
ensaios para obter-se assim o real valor de energia absorvido pelo material. 
 
 
 Para ensaios de impacto, também chamados de ensaio de choque, existem dois tipos de 
corpos de prova, o Charpy, no qual o corpo de prova é colocado sobre dois apoios a uma 
distância de 40 mm cada um, e o entalhe é centralizado no corpo podendo ser do tipo A, 
entalhe em forma de V, tipo B, cujo o entalhe é em forma de fechadura, e tipo C, entalhe 
na forma de U invertido. Já o corpo de prova tipo Izod possui seção quadrada de 10 mm e 
comprimento de 75 mm,o entalhe é feito em forma de V a 28 mm de uma das 
extremidades, e o corpo é engastado.1 
 O tipo de corpo de prova escolhido foi o Charpy tipo A, por apresentar condições para 
causar um ruptura com tendência de caráter frágil. Ambos os corpos de prova, alumínio e 
aço 1020,possuem dimensões de 10 mm x 10 mm x 55 mm, de acordo com a norma e 
podem ser vistos nas figuras 02 e 03, respectivamente. 
 O entalhe feito na amostra de alumínio foi de 2 mm de profundidade, de acordo com as 
normas do ensaio, porém na amostra de aço 1020 o entalhe foi aumentado 
propositalmente, tendo profundidade de 5mm, a fim de aumentar a severidade do ensaio e 
possibilitar a observação de uma fatura frágil no aço. 
É importante ressaltar que os ensaios foram feitos a temperatura ambiente, uma vez que a 
temperatura influência nesse tipo de ensaio. 
 
 
Figura 02: Corpo de prova tipo Charpy A de Alumínio. 
Fonte: Autoria própria. 
 
 
Figura 03: Corpo de prova tipo Charpy A de Aço 1020. 
Fonte: Autoria própria. 
 
Os materiais foram colocados na máquina de ensaio de modo que o martelo atingisse o 
lado oposto ao entalhe. O martelo foi elevado a uma certa altura determinada pela 
máquina,após o choque do martelo com o corpo de prova, o martelo ainda se eleva,em um 
movimento pendular, até uma certa altura, a diferença dessas alturas permite o cálculo da 
 
 
1 Souza, Sérgio Augusto de - Ensaios mecânicos de materiais metálicos - Fundamentos teóricos e práticos; 5ª 
ed. , SP. 
 
 
energia absorvida pelo corpo de prova,porém como dito anteriormente as medidas são 
apresentadas na escala da máquina,logo o cálculo de diferença de energia potencial não 
será feito nesse experimento. As medidas foram registradas e das mesmas subtraiu-se o 
valor de energia perdido pelo martelo devido a resistência do ar,como registrado 
anteriormente. Finalmente, foi feita a conversão das medidas obtidas para Joule. 
 
 Sabendo que a fratura dúctil e frágil apresentam aspectos físicos diferentes, sendo a 
fratura dúctil mais rugosa, enquanto a fratura frágil possui um aspecto liso, foi analisado a 
aparência da fratura dos corpos de prova.Os corpos após o ensaio de impacto estão 
apresentados nas figuras 04 e 05 a seguir, onde é possível perceber o aspecto da fratura. 
Todos os resultados obtidos são descritos na próxima seção desse relatório. 
 
 
 Figura 04: Aço 1020 após ensaio Figura 05 : Alumínio após ensaio 
 Fonte : Autoria própria Fonte : Autoria própria 
 
 
3 RESULTADOS 
 
 Na tabela 01 estão anotados os resultados obtidos no ensaio. 
 
 Escala da 
máquina(kpm) 
Energia Absorvida 
Real (Joule) 
Martelo (15 Kg) 0,1 - 
Alumínio 2,3 21,5754 J 
Aço 1020 5,6 53,9385 J 
Tabela 01 : Resultados ensaio de impacto 
Fonte: Autoria própria 
 
Observe que o alumínio absorve muito menos energia que o aço, sendo assim um material 
mais frágil. Ainda analisando a amostra de alumínio após o ensaio, percebe-se que a 
fratura é extremamente lisa,como mostrado na figura 05, característica de uma fratura 
frágil, o que é esperado de metais com estrutura CFC como o alumínio. 
 
Observando o aço 1020, a sua fratura apresenta uma parte lisa, típico de fraturas frágeis, e 
uma parte mais rugosa, típico de fraturas dúcteis, que pode ser vista no seu interior, na 
figura 04. Isso indica que o material, de estrutura CCC, possui uma transição dúctil-
frágil.Essa transição foi observada em temperatura ambiente devido ao aumento do estado 
triaxial de tensões causado pelo entalhe maior do que o indicado na norma do ensaio. 
 
Caso o ensaio fosse realizado em temperaturas abaixo da temperatura ambiente, a 
porcentagem de fratura frágil aumentaria até que o material se tornasse frágil.Essa 
temperatura para o aço 1020 é em torno de -100°C, de acordo com Souza2. 
 
4 CONCLUSÃO 
 
Observou-se que fatores como trincas no material, a velocidade de deformação ou de 
aplicação de carga e a temperatura influenciam o comportamento do material com relação 
a cargas aplicadas, podendo assim um material dúctil se comportar como frágil e falhar sob 
uma tensão muito mais baixa do que a esperada.Por isso o ensaio de impacto é 
importante, pois além de ser feito de forma rápida ajuda a avaliar o impacto que a 
velocidade da aplicação da carga causa nos materiais e, variando a temperatura do corpo 
de prova, ajuda a construir diagramas como diagrama de análise de fratura que determina 
temperaturas como a NDT-nil ductility transition- abaixo da qual se tem fratura 100% frágil 
para materiais com transição dúctil-frágil, por exemplo metais de estrutura CCC.² 
 
O experimento realizado na aula prática permitiu verificar que, o alumínio é mais frágil que 
o aço 1020, absorvendo uma energia bem menor durante o ensaio, e que como um metal 
de estrutura CFC não possui transição dúctil e frágil, apresentando uma fratura 100% 
frágil. 
 
 Da mesma forma, verificou-se que o aço 1020 é um metal mais duro que o alumínio, com 
uma zona de deformação plástica maior, absorvendo muito mais energia que o primeiro. 
Observou-se também que o aço possui uma zona de transição dúctil-frágil,mostrando 
assim que, deve-se analisar a situação em que ele será empregado e levar em 
consideração a possível falha do material com presença de trincas ou em baixas 
temperaturas, evitando assim possíveis danos a projetos causados por uma fratura 
frágil,de um material considerado inicialmente dúctil. 
 
 
2 Souza, Sérgio Augusto de - Ensaios mecânicos de materiais metálicos - Fundamentos teóricos e práticos; 5ª 
ed. , SP. 
	UNIVERSIDADE FEDERAL DO ESPÍRITO SANTO
	CENTRO TECNOLÓGICO
	1 MATERIAL ENSAIADO
	 Corpo de prova tipo Charpy A de Aço 1020;
	 Corpo de prova tipo Charpy A de Alumínio.
	2 METODOLOGIA APLICADA
	Na aula pratica foi utilizada a máquina para ensaio de impacto, apresentada na figura 01, para realizar os ensaios de impacto. A máquina possui escala em kpm, onde 1 kpm equivale a 9,807 joule, e foi utilizado o martelo de 15kg.
	Figura 01: Máquina de ensaio de impacto.
	Fonte: Autoria própria