O Ensaio de Impacto SAE 1020

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Variações do corpo de prova:

É permitido o uso de corpos de prova de tamanhos reduzidos quando não é possível retirar corpos de prova do material a testar seguindo as especificações normalizadas de tamanho. Existem recomendações nas normas para as dimensões destes corpos.

A orientação do grupo de amostras segundo a direção de laminação influenciam os resultados do ensaio devemos então tomar cuidado.

[pic 6]

Figura 5: Orientação em relação à direção de laminação.

Outros tipos de corpos de prova:

Variações do corpo de prova do ensaio Charpy são adotadas por algumas normas internacionais.

Assim são os corpos de prova Mesnager, semelhante ao corpo Charpy tipo C com profundidade de entalhe reduzida e o corpo de prova Schnadt, com cinco diferentes geometrias de entalhe.

No corpo Schnad um pino de aço é posicionado dentro do entalhe para a execução do teste. O pino previne o aparecimento de tensões de compressão no impacto. (ver figura 2)

Em todas as situações de corpos de prova especiais, existe a dificuldade de estabelecer equivalência de resultados.

[pic 7]

Figura 2: Dimensões do corpo de prova tipo Schnadt.

Vantagens:

A principal vantagem do teste Charpy com entalhe é que o teste é simples e o corpo de prova é barato e pequeno.

O teste pode ser executado em diversos campos de temperaturas, incluindo faixas de temperatura abaixo da ambiente.

Além disto o corpo de prova é adequado para medir as diferenças de comportamento para materiais de baixa resistência ao impacto como os aços estruturais.

O teste é usado para comparar a influência de elementos de liga e tratamentos térmicos no comportamento do entalhe. Freqüentemente é usado para fins de controle de qualidade e de aprovação de materiais.

Principais Normas:

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.

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

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)

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)

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)

Procedimento experimental

O ensaio de impacto foi realizado no laboratório de ensaios mecânicos do DEMET pela Máquina de Ensaio Charpy, onde se utilizou um corpo de prova de aço SAE 1020 de seção transversal quadrada com 10 mm de lado, comprimento de 55 mm e o entalhe a 45º e 2 mm de profundidade em forma de v para localizar a sua ruptura e produzir um estado triaxial de tensões, quando ele é submetido a uma flexão por impacto.

O ensaio foi conduzido nas temperaturas ambiente, a 4000c, a 1000c, a temperatura ambiente, a 00c, a -200c e a -1500c. Assim sendo utilizou água fervendo para obter a temperatura de 1000c, forno para obter 4000c, salmoura e um termômetro para obter -200c e nitrogênio líquido para obter -1500c. Deste modo foi possível testar a fragilidade do material em baixa temperatura.

Para a realização do ensaio o corpo de prova foi biapoiado em um suporte, na base da máquina com o entalhe central posicionado de forma que permanecesse na face oposta à face de impacto. O posicionamento do entalhe foi tal que o impacto ocorre na região de maior tensão (a seção transversal média do corpo de prova).

O corpo de prova ficou apoiado na máquina de ensaio, e o martelo montado na extremidade do pêndulo foi ajustado num ponto de tal maneira que a sua energia cinética no ponto de impacto apresentasse um valor fixo e determinado.

O martelo do pêndulo (com uma borda de aço endurecido) foi liberado de uma altura pré-definida, a uma velocidade de 5 a 7 m/s onde a energia fornecida pelo pendulo foi de aproximadamente 300J. O cutelo golpeou no corpo de prova na face oposta ao entalhe causando a ruptura do corpo de prova.

A resistência da amostra absorveu uma parte da energia necessária a sua

ruptura de maneira que a altura de elevação do martelo após o impacto, em comparação com a anterior, dá a medida da energia absorvida pelo corpo de prova.

Envelhecimento Dinâmico

Os metais apresentam estruturaras cristalinas. A microestrutura dos metais normalmente apresenta defeitos: pontuais, lineares (faltam linhas de átomos, defeitos chamados de discordâncias), superficiais e volumétricos. Um tipo de discordância que existe é a discordância em cunha (um semi plano de átomos que é introduzido entre planos cristalinos regulares) que cria tensões locais compressivas e atrativas. Na deformação plástica dos