Ensaio de Impacto

Resistência ao Choque ou Impacto

Quando compramos um veículo, uma peça de uma bicicleta, ou algum tipo de material que seja submetido a algum tipo de trabalho onde esteja em constante atrito com outro material ou peça, o mesmo deve ser submetido ao ensaio de RESISTÊNCIA AO CHOQUE OU IMPACTO a fim de verificar a capacidade que um material tem de resistir à uma colisão.

Porém precisamos entender o conceito de choque ou impacto para fixar com mais clareza o conteúdo que estamos tratando.

Do latim tardio impactus, o impacto é um esforço de natureza dinâmica, é o choque de um objeto contra algo. Essa Colisão pode acontecer entre dois ou mais corpos é efeito de uma ação, metido à força, impelido, arremessado.

Durante um ensaio de impacto, podem produzir fraturas dúcteis ou frágeis. Onde as fraturas frágeis têm aspecto cristalino e as fraturas dúcteis têm aparência fibrosa.

O QUE UM MATERIAL PRECISA PARA RESISTIR AO IMPACTO? (Propriedades)

Um material para ser utilizado em eixos de máquinas ou bielas, por exemplo, tem que absorver energia e dissipá-la para que a ruptura não aconteça, ou seja, o material tem que ter tenacidade.

A capacidade de um determinado material de absorver energia do impacto está ligada à sua tenacidade, que por sua vez, está relacionada com sua resistência e ductilidade.

A tenacidade nada mais é que a energia mecânica, é uma medida de quantidade de energia que um material pode absorver antes de fraturar, ou seja, é a propriedade do metal de resistir à ruptura apresentando deformação permanente e está relacionada à fase plástica do ensaio de tração e por conta disso as ligas metálicas dúcteis são usadas para fabricação de eixos, por exemplo.

Tal energia pode ser calculada através da área num gráfico Tensão - Deformação do material, portanto basta integrar a curva que define o material, da origem até a ruptura.

POR QUE UM MATERIAL TENAZ (DÚCTIL) SE ROMPE?

Dependendo da aplicação, o material dúctil pode se romper de forma frágil, isto é, sem deformação plástica. Para isso ele precisa estar submetido a algumas condições especiais como:

  Alta velocidade de aplicação da carga sobre o material.

   O material tem que ter um entalhe (trinca) - a existência de uma trinca altera todo o comportamento do material.

  A temperatura material tem que ser muito baixa – A energia absorvida por um corpo de prova varia muito por causa da temperatura do ensaio.

ENSAIOS DE IMPACTO

O ensaio de impacto é um dos ensaios que nos permite estudar os efeitos das cargas dinâmicas.

Estas cargas dinâmicas indicam efeitos dinâmicos significativos. Os exemplos incluem cargas do impacto, ondas, gusts do vento e terremotos fortes. Por causa da complexidade da análise, as cargas dinâmicas são tratadas normalmente usando estaticamente cargas equivalentes para o projeto rotineiro de estruturas comuns. Através dos ensaios de impacto dá também para medir a tendência de um material de se comportar de maneira frágil, o impacto representa um esforço de natureza dinâmica porque a carga é aplicada brusca e rapidamente, a força somada a velocidade com que ela é aplicada gera a energia de ensaio.

EXEMPLO DE ENSAIO DE IMPACTO EM METAIS

No ensaio de impacto um esforço de choque de valor conhecido é aplicado sobre uma amostra do material para que seja medida a quantidade de energia.

O método mais usado para ensaiar metais é o golpe desferido por um peso em oscilação, o pêndulo do martelo pendular é levado a uma certa posição e adquire uma energia inicial, quando cai ele encontra no seu percurso o corpo de prova, que se rompe, a trajetória do pêndulo continua até certa altura que corresponde à posição final, nesta posição ele adquire uma energia final.

No ensaio de impacto, 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, se a máquina for antiga a unidade de energia poderá ser apresentada e quilogrâmetro (Kgf.m).

CORPOS DE PROVA

Em um ensaio de impacto são utilizadas duas classes de corpos de prova com entalhe que seguem as normas de especificação internacionais, baseado na norma americana E-23 da ASMT:

·         Charpy (Comum nos EUA)

·         Izod (Comum na Europa)

·         Charpy:

Os corpos de prova, Charpy, estão divididos em três subtipos de acordo com a forma de entalhe: A, B e C

Vale lembrar que as diferentes formas de entalhe são necessárias para assegurar que sempre aconteça a ruptura do corpo de prova, mesmo nas matérias mais dúcteis.

Porque existem tantos corpos de provas diferentes?

O motivo é que: se a queda do martelo não provocar a ruptura de um corpo de prova, o ensaio terá que ser repetido com outro tipo de corpo de prova, que é o tipo C, pois este apresenta uma área de maior entalhe.

Izod:

O corpo de prova Izod tem a mesma forma de entalhe do Charpy, tipo A, mas o entalhe não está centralizado no corpo. Ele tem um comprimento maior porque fica engastado na máquina, ao contrário do Charpy que fica apoiado. Se os corpo de prova forem de ferro fundido e de ferro fundido sobre pressão, eles não terão entalhe.

Qual a diferença entre os ensaios Charpy e Izod?

Os ensaios Charpy e Izod são praticamente iguais, única diferença é que no ensaio Charpy o golpe é desferido na face oposta ao entalhe e no ensaio Izod o golpe é desferido no mesmo lado do entalhe.

OBS: Vale lembrar que o ensaio de impacto não fornece um valor quantitativo da tenacidade do metal, porque as dimensões do corpo de prova, a forma e o tamanho do entalhe utilizado determinam um estado de tensão que não é distribuído de modo uniforme pelo ensaio. Para se chegar a conclusões confiáveis a respeito do material ensaiado é recomendável fazer o ensaio em pelo menos três corpos de prova.