Ensaio De Impacto

Publicado em: 01/07/2009 |Comentário: 0 | Acessos: 23,254 |

Ivanildo Nobre Vieira – matricula 803012,

Ivanir Fidelis Guimarães – matricula 802004,

Janda Gregorio da Silva – matricula 802405 e

Jaqueline Pombo Cardoso – matricula 802425.

 

 

 

 

 

 

 

 

15 de Junho de 2009.

 

São Mateus - ES

 

 

 

 

 

ENSAIO DE IMPACTO

 

 

 

 

 

 

 

 

Seminário orientado pelo professor

Johnson Pontes de Moura,

da disciplina de Materiais II.

Alunos da Turma 2MC2 do

Curso Técnico em Mecânica

 

 

“Ainda que eu ande por um vale escuro como a morte,

não terei medo de nada. Pois Tu, ó Senhor Deus,

estás comigo; Tu me proteges e me diriges.”

(Salmo 23:4)

 

 

 

ENSAIOS DE MATERIAIS

 

São testes realizados em materiais, visando determinar suas propriedades mecânicas, comparar materiais, controlar produção bem como participação fundamental na garantia da qualidade, onde os resultados obtidos devem ser comparados com padrões estabelecidos por normas.

Existem vários tipos de ensaios de materiais como ensaio de Tração, Dobramento, Dureza e Impacto.

Tomaremos como tema o ensaio de Impacto.

 

 

CONSIDERAÇÕES INICIAIS

 

ENSAIO DE IMPACTO

 

A tenacidade de um material, avaliada a partir do ensaio de tração, pode dar uma idéia da sua resistência ao impacto, mas a relação não é necessariamente conclusiva. Esse fato tornou-se relevante durante a segunda guerra mundial, quando navios passaram a usar chapas soldadas no lugar da tradicional construção rebitada.

Sob impacto, trincas iniciadas em regiões de solda podiam propagar-se pelas chapas, que não apresentavam perda de tenacidade ou ductilidade em ensaios de tração.

Foram desenvolvidos então ensaios específicos para impactos, considerando que a resistência aos mesmos é grandemente afetada pela existência de trincas ou entalhes e pela velocidade de aplicação da carga, condições que não podem ser facilmente implementadas em um ensaio comum de tração. A temperatura também exerce significativa influência.

 

 

OBJETIVOS GERAIS

 

Os ensaios de impacto são feitos para medir a segurança, qualidade e confiabilidade dos mais diversos materiais como, por exemplo, automobilismo, aeronaves assim como em peças específicas utilizadas na indústria.

O ensaio de impacto é empregado no estudo da fratura frágil dos metais, que é caracterizada pela propriedade de um metal atingir a ruptura sem sofrer deformação apreciável.

Embora hoje em dia existem para esse fim ensaios mais elaborados e bem mais representativos, pela sua simplicidade e rapidez,  o ensaio de impacto (às vezes denominado ensaio de choque ou impropriamente de ensaio de resiliência), é um ensaio dinâmico usado ainda em todo o mundo e consta de várias normas técnicas internacionais como ensaio obrigatório, principalmente para materiais utilizados em baixa temperatura, como teste de aceitação do material.

Os materiais testados são de madeira, aço, ferro e até mesmo o plástico.

O ensaio de impacto permite estudar os efeitos das cargas dinâmicas, este ensaio é usado para medir quanto um material pré-estabelecido tende a comportar-se de maneira frágil.

O choque ou impacto representa um esforço de natureza dinâmica, porque a carga é aplicada repentina e bruscamente.

No impacto, não é só a força aplicada que conta. Outro fator é a velocidade de aplicação da força. Força associada com velocidade traduz-se em energia.

O ensaio de impacto consiste em medir a quantidade de energia absorvida por uma amostra do material, quando submetida à ação de um esforço de choque de valor desconhecido.

O resultado do ensaio é apenas uma medida da energia absorvida na fratura de um corpo de prova, não fornecendo indicações seguras sobre o comportamento do metal ao choque em geral.

Existem vários fatores na resistência ao impacto tais como entalhe ou descontinuidade, composição do metal de base, composição do metal de adição, tratamento térmico, grau de encruamento, tamanho de grão, temperatura, etc.

Nos metais do sistema cúbico de corpo centrado, a temperatura tem um efeito acentuado na resistência ao impacto tal que, à medida que a temperatura diminui, o corpo de prova se rompe com fratura frágil ou cristalina e pequena absorção de energia. Acima dessa temperatura as fraturas do mesmo metal passam a ser dúcteis e com absorção de energia bem maior em relação àquela ocorrida em temperaturas.

O método mais comum para ensaiar materiais é do golpe, desferido por um peso em oscilação. A máquina correspondente é o martelo pendular.

O pêndulo é levado a certa posição, onde adquire uma energia inicial, ao cair, ele 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.

 

 

 

 

 

OBJETIVOS ESPECIFICOS

TIPOS DE ENSAIO

 

Durante a primeira metade do século XX, um metalúrgico chamado Izod inventou um tipo de ensaio de impacto para se determinar a capacidade de usar alguns metais como ferramentas de corte. O teste envolvia um pêndulo com massa conhecida o qual impactava o corpo-de-prova que estava engastado em posição vertical. Alguns anos mais tarde outro metalurgista chamado Charpy efetuou uma pequena modificação neste ensaio, orientando o corpo-de-prova em uma posição horizontal.

A resistência ao impacto é uma das mais importantes características do material em um projeto em que se queiram prever as possibilidades de fratura prematura (Marshall et al., 1973). De acordo com N.L. Hancox (Hancox, 2000) a resistência ao impacto pode ser definida como a aplicação repentina de uma força de impulso, em um volume limitado de um material ou parte de uma estrutura. Já de acordo com Abrate (Abrate, 1998) a resistência ao impacto é definida como o estudo do dano induzido pelo impacto de um objeto em um determinado material e os fatores que afetam o impacto.

O impacto é categorizado em de baixa e de alta velocidade (e algumas vezes em de hipervelocidade), entretanto não existe uma transição muito clara entre estas categorias e alguns autores discordam destas definições (Richardson et al., 1996). Sjoblom et al. (1988) definem impacto de baixa velocidade como eventos que podem ser tratados como quase-estáticos. O limite superior pode variar de 1 m/s a dezenas de m/s dependendo da rigidez do impactador. Impactos de alta velocidade são dominados por propagação de uma onda de tensão através do material, onde a estrutura não dispõe de um tempo de resposta, sendo então submetida a um dano local. Já de acordo com Abrate (2001), impactos de baixa velocidade ocorrem quando a velocidade do impactador é inferior a 100 m/s e para impactos de hipervelocidade, a velocidade é superior a 1 km/s. Cantwell et al. (1991) caracterizam o impacto de baixa velocidade como impactos com velocidade até 10 m/s.

 

 

 

NORMALIZAÇÃO DOS CORPOS DE PROVA

Geralmente os corpos de prova entalhados para ensaio de impacto são de duas classes: corpo de prova Charpy e corpo de prova Izod, especificado pela norma ASTM E 23. Os corpos de prova Charpy podem ainda ser divididos em três tipos, conforme a forma de seu entalhe. Assim, têm-se corpos de prova Charpy tipo A, B e C, tendo todos eles uma seção quadrada de 10 mm de lado e um comprimento de 55 mm. O entalhe é feito no meio do corpo de prova e no tipo A tem a forma de um V, no tipo B, a forma de fechadura (buraco de chave) e no tipo C, a forma de um U.Ocorpo de prova Izod tem uma seção quadrada de 10 mm de lado com um comprimento de 75 mm e o entalhe é feito a uma distância de 28 mm de uma das extremidades, tendo sempre a forma de um V. Os corpos de prova Charpy são livremente apoiados na máquina de ensaio, com uma distância entre apoios especificada de 40 mm e o corpo de prova Izod é engastado, ficando o entalhe na altura da superfície do engaste.

As características de confecção dos corpos de prova da classe Charpy encontram-se nas figuras abaixo.

 

 

 

 

O corpo de prova Izod tem a mesma forma de entalhe do Charpy tipo A, localizada em posição diferente (não centralizada).

 

 

 

IMPACTO DE BAIXA VELOCIDADE

CHARPY

Vários dos primeiros ensaios de impacto em materiais foram realizados utilizando-se o ensaio de Impacto Charpy , o qual foi desenvolvido originariamente para ensaios em metais. O pêndulo Charpy pode ser ao mesmo tempo simples de se usar e poder ser instrumentado, e assim gerar informações sobre absorção e dissipação de energia em determinados materiais.

Configuração do ensaio de impacto Charpy.

O corpo-de-prova para o ensaio de Charpy 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.

 

 

 

 

IZOD

 

O procedimento para o teste de impacto Izod é bastante similar ao Charpy.

A única diferença entre os dois é a condição de apoio e o formato do martelo. No ensaio Izod o corpo de prova é engastado na vertical como uma viga em balanço. Este teste apresenta limitações similares ao Charpy (Cantwell et al., 1991).

 

 

 

A única diferença entre o ensaio Charpy e o Izod é que no Charpy o golpe é desferido na face oposta ao entalhe e no Izod é desferido no mesmo lado do entalhe.

 

 

Além desses dois tipos de ensaios comumente usados pode-se destacar também ensaios em baixa velocidades tais como: máquinas hidráulicas e queda de peso.

Impacto de alta velocidade

 

Um ensaio em alta velocidade é de fato muito importante e certamente muito conhecido e não pode deixar de ser citado neste trabalho.

Impacto balístico

 

Testes de impacto atingindo taxas de deformações balísticas podem ser feitos através de armas de pressão a gás. Normalmente um gás como o nitrogênio alimenta uma câmara localizada no final de um tubo. O gás é restringido por um diafragma plástico. Quando este atinge um valor pré-determinado o diafragma é queimado, acelerando o projétil em direção ao alvo, ou seja, ao corpo-de-prova. A velocidade de impacto pode ser determinada utilizando-se sensores ópticos. Geralmente o teste não é completamente destrutivo, porém freqüentemente resulta em um dano de larga escala ou perfuração do corpo-de-prova. Até recentemente esta técnica tinha a desvantagem de poucas informações poderem ser obtidas através deste ensaio. Porém, já existem armas de gás instrumentadas proporcionando a obtenção de gráficos (força x deslocamento) e assim possibilitando uma análise mais detalhada.

 

 

NORMAS APLICÁVÉIS

 

As normas que regem esse tipo de ensaio são as seguintes:

 

ABNT – ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS;

 

ASMT – AMERICAN SOCIETY FOR TESTING AND MATERIALS;

 

Principais Normas para o teste charpy

 

ABNT

 

NBRNM 281-1 (11/2003) Materiais metálicos - Parte 1: Ensaio de impacto por pêndulo Charpy

NBR NM281-2 (11/2003) Materiais metálicos - Parte 2: Calibração de máquinas de ensaios de impacto por pêndulo Charpy.

NBR6157 (12/1988) Materiais metálicos - Determinação da resistência ao impacto em corpos-de-prova entalhados simplesmente apoiados

 

Outras

ASTM

 

E23-05 Standard Test Methods for Notched Bar Impact Testing of Metallic Materials (2005) (cobre Charpy e Izod)

F2231-02e1 Standard Test Method for CHARPY Impact Test on Thin Specimens of Polyethylene Used in Pressurized Pipes (2002)

ISO

 

ISO 148-1, Metallic materials - Charpy pendulum impact test - Part 1: Test method (rev. 2006)

ISO 148-3,Metallic materials - Charpy pendulum impact test - Part 3: Preparation and characterization of Charpy V reference test pieces for verification of test machines (1998)

ISO/TR 7705, Guidelines for specifying Charpy V-notch impact prescriptions in steel specifications(1999)

ISO 5754, Sintered metal materials, excluding hardmetals; Unnotched impact test piece (1978)

DIN

 

DIN 50115, Notched bar impact testing of metallic materials using test pieces other than ISO test pieces (1991)

DIN 51222, Materials testing machines - Impact test - Particular requirements on pendulum impact testing machines with a capacity of nominal energy <= 50 J and verification (1995)

DIN EN 10045-1, Charpy impact test on metallic materials; part 1: test method (1991); versão alemã da EN10045-1:1990

DIN EN 10045-2, Metallic materials; Charpy impact test; part 2: verification of the testing machine (pendulum impact) (1193); versão alemã da EN 10045-2:1992

DIN EN ISO 14556, Steel - Charpy V-notch pendulum impact test - Instrumented test method (ISO 14556:2000); versão alemã da EN ISO 14556:2000 (2000)

DIN ISO 5754,Sintered metal materials, excluding hardmetalls; unnotched impact test piece; igual a ISO 5754:1978

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Principais Normas para o teste Izod

 

ABNT

 

NBR8425 MB1694 , Plásticos rígidos - Determinação da resistência ao impacto Izod ,(1984)

 

ASTM

 

D256-05a Standard Test Methods for Determining the IZOD Pendulum Impact Resistance of Plastics

E23-05 Standard Test Methods for Notched Bar Impact Testing of Metallic Materials, (2005) ( cobre Charpy e Izod)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ANÁLISE DOS RESULTADOS

O ensaio de impacto deve consistir de no mínimo três corpos retirados de uma mesma posição e de uma mesma peça de teste.

Os critérios de avaliação dos resultados, variam de norma para norma. Para a norma ASTM, por exemplo, o valor médio de energia absorvida, deve ser igual ou superior ao mínimo especificado. Adicionalmente nenhum valor individual poderá ser menor que o mínimo especificado. Caso ocorra uma das duas situações, um re-teste com três corpos de prova deve ser feito e, cada corpo de prova deve atingir um valor de energia absorvida igual ou superior ao mínimo especificado.

CONSIDERAÇÕES FINAIS

 

 

Neste trabalho o impacto é definido como a aplicação repentina de uma carga a qual leva o material a fratura.

Embora não existam normas para todos os tipos de ensaios de impacto e para todos os materiais, já existem algumas normas e recomendações publicadas para impacto. Uma vez que a geometria do material influencia no resultado do teste como já foi provado em alguns materiais (Bader e Ellis, 1974) a normalização deste tipo de ensaio é de grande importância para que se possa comparar resultados de maneira correta.

Vale ressaltar que tudo o que foi dito até agora sobre o ensaio de impacto pressupõe sua realização à temperatura ambiente. Em condições de temperatura diversas da temperatura ambiente, os resultados deste ensaio variam sensivelmente.

A temperatura, especificamente a baixa temperatura, é um fator de extrema importância no comportamento frágil dos metais.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

REFERÊNCIAS

 

 

http://www2.dbd.puc-rio.br/pergamum/tesesabertas/0210646_04_cap_04.pdf

 

http://www.scribd.com/doc/3969907/Aula-16-Ensaio-de-impacto

 

http://www.ebah.com.br/eme-411-impacto-jose-celio-pdf-pdf-a8215.html

 

Apostila FBTS (Fundação Brasileira da Tecnologia da Soldagem), Rev./98 páginas 60 a 79.

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    Fonte do Artigo no Artigonal.com: http://www.artigonal.com/tecnologias-artigos/ensaio-de-impacto-1006632.html

    Palavras-chave do artigo:

    ensaios de impacto engenharia dos materiais tecnico

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