Ensaio de Fratura por Impacto

Ensaio de Fratura por Impacto O ensaio de impacto consiste em medir a quantidade de energia absorvida por uma amostra do material, quando submetida a ação de um esforço de choque de valor conhecido. O método mais comum para para ensaiar metais é o do golpe, desferido por um peso em oscilação. A máquina correspondente é o martelo pendular. O pêndulo é levado a uma certa posição, onde adquire uma energia inicial. Ao cair, ele encontra o corpo de prova, que se rompe. A sua trajetória continua até certa altura, que corresponde posição final, onde o pêndulo apresenta uma energia final.

Ensaio de Fratura por Impacto Figura 1 A diferença entre as energias inicial e final corresponde a energia absorvida pelo material. De acordo com o Sistema Internacional de Unidades (SI), a unidade de energia adotada é o joule. Em máquinas mais antigas, a unidade de energia pode ser dada em kgf · m, kgf · cm ou kgf · mm. A máquina é dotada de uma escala, que indica a posição do pêndulo, e é calibrada de modo a indicar a ENERGIA POTENCIAL.

Ensaio de Fratura por Impacto A fórmula para o cálculo da energia potencial (Ep) é: Ep=m g h, onde: m = massa g = aceleração da gravidade h = altura No ensaio de impacto, a massa do martelo e a aceleração da gravidade são conhecidas. A altura inicial também é conhecida. A única variável desconhecida é a altura final, que é obtida pelo ensaio.

CORPO DE PROVA Nos ensaios de impacto, utilizam-se duas classes de corpos de prova com entalhe: o CHARPY e o IZOD. Os corpos de prova Charpy compreendem três subtipos (A, B e C), de acordo com a forma do entalhe. Figura 2

Corpo de prova O corpo de prova Izod tem a mesma forma de entalhe do Charpy tipo A, localizada em posição diferente (não centralizada). Figura 3 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. Figura 4

TEMPERATURA DE TRANSIÇÃO Ao ensaiar os metais ao impacto, verificou-se que há· uma faixa de temperatura relativamente pequena na qual a energia absorvida pelo corpo de prova cai apreciavelmente. Esta faixa é denominada Temperatura de Transição. A temperatura de transição é aquela em que ocorre uma mudança no caráter da ruptura do material, passando de dúctil a frágil ou vice-versa. Como esta passagem, na maioria dos casos, não é repentina é usual definir-se uma faixa de temperatura de transição. A faixa de temperatura de transição compreende o intervalo de temperatura em que a fratura se apresenta com 70% de aspecto frágil (cristalina) e 30% de aspecto dúctil (fibrosa) e 70% de aspecto dúctil e 30% de aspecto frágil.

Temperatura de Transição Figura 5

Temperatura de Transição Tratamento térmico - Aços-carbono e de baixa liga são menos sujeitos à influência da temperatura quando submetidos a tratamento térmico que aumenta sua resistência; Tamanho de grãos - Tamanhos de grãos grosseiros tendem a elevar a temperatura de transição, de modo a produzir fratura frágil em temperaturas mais próximas à temperatura ambiente. Tamanhos de grãos finos tendem a apresentar menores as temperaturas de transição; (figura 6) Encruamento - Materiais encruados, que sofreram quebra dos grãos que compõem sua estrutura, tendem a apresentar menor temperatura de transição; (Figura 6)

Temperatura de Transição Impurezas - A presença de impurezas, que fragilizam a estrutura do material, tende a elevar a temperatura de transição; Elementos de liga - A adição de certos elementos de liga, como o níquel, por exemplo, tende a melhorar a resistência ao impacto, mesmo a temperaturas mais baixas; Processos de fabricação - Um mesmo aço, produzido por processos diferentes, possuirá temperaturas de transição diferentes;

Temperatura de Transição Figura 6