Ensaios Mecânicos - Impacto

download Ensaios Mecânicos - Impacto

of 63

Embed Size (px)

description

hgfgdsfsf

Transcript of Ensaios Mecânicos - Impacto

  • ENSAIOS MECNICOS

    TEORIA Ensaio de Impacto

  • 2

    Fratura

    Dctil Frgil

    a separao de um corpo em duas ou mais

    partes quando submetido a um esforo mecnico.

    Ensaio de Impacto (Fratura Dctil-Frgil)

  • 3

    Comportamento Dctil: ocorre apenas aps

    extensa deformao plstica e se caracteriza

    pela propagao lenta de trincas resultantes

    da nucleao e crescimento de

    microcavidades.

    Ensaio de Impacto (Fratura Dctil-Frgil)

  • 4

    Fratura dctil: (coalescimento de microcavidades)

    - Um material convencional possui um

    grande nmero de heterogeneidades

    microestruturais que podem atuar como

    stios de nucleao de cavidades.

    Ensaio de Impacto (Fratura Dctil-Frgil)

  • 5

    - A observao detalhada da superfcie de

    fratura causada por este mecanismo com

    lupa ou microscpio eletrnico de varredura

    revela a presena de alvolos (dimples),

    que so os remanescentes das cavidades

    nucleadas.

    Ensaio de Impacto (Fratura Dctil-Frgil)

  • 6

    - O colapso plstico se desenvolve nas

    fronteiras das microcavidades levando

    ruptura gradual e contnua do material.

    Ensaio de Impacto (Fratura Dctil-Frgil)

  • 7

    Ensaio de Impacto (Fratura Dctil-Frgil)

  • 8

    Material

    Dctil

    Fratura

    Frgil

    - Tenses de cisalhamento baixas em relao a tenses de

    trao;

    - Descontinuidades ou entalhes levando a deformao

    localizada;

    - Temperaturas mais baixas;

    - Certos tipos de estruturas e composies.

    Ensaio de Impacto (Fratura Dctil-Frgil)

  • 9

    Comportamento Frgil: ocorre pela

    propagao rpida de trincas, acompanhada

    de pouca ou nenhuma deformao. Nos

    materiais cristalinos ocorre em determinados

    planos, chamados de planos de clivagem ou

    ao longo dos contornos de gro.

    Ensaio de Impacto (Fratura Dctil-Frgil)

  • 10

    Fratura frgil: (clivagem)

    - A fratura frgil em geral

    aproximadamente perpendicular tenso de

    trao aplicada e produz uma superfcie

    relativamente plana e brilhante.

    Ensaio de Impacto (Fratura Dctil-Frgil)

  • 11

    - Nos materiais cristalinos corresponde

    quebra sucessiva das ligaes atmicas ao

    longo de um plano cristalogrfico

    caracterstico, chamado plano de clivagem.

    Ensaio de Impacto (Fratura Dctil-Frgil)

  • 12

    - Este modo de fratura caracterstico de

    metais que apresentam algum impedimento

    para o escorregamento de discordncias

    alta resistncia mecnica.

    Ensaio de Impacto (Fratura Dctil-Frgil)

  • 13

    Ensaio de Impacto (Fratura Dctil-Frgil)

  • 14

    Ensaio de Impacto (choque - impacto)

    Representa um esforo de natureza dinmica,

    ou seja, a carga aplicada repentina e

    bruscamente. Este tipo de esforo muito

    frequente em mquinas e peas alm de

    aparecer em outros tipos de estruturas.

  • 15

    O comportamento dos materiais sob a ao

    de cargas dinmicas difere, normalmente, do

    seu comportamento quando sujeitos a cargas

    estticas, de modo que muito importante

    para o Tecnlogo o estudo e a determinao

    dos efeitos do choque.

    Ensaio de Impacto (choque - impacto)

  • 16

    O choque, mediante a aplicao repentina de

    um golpe sobre um corpo de prova, envolve

    a produo e a transferncia de energia, ou

    seja, realiza-se trabalho nas partes que

    recebem o golpe.

    Ensaio de Impacto (choque - impacto)

  • 17

    Por exemplo, em alguns aos, embora a

    tenacidade parea ser a mesma para cargas

    estticas e dinmicas, produzidas em

    amostras sem entalhe, o trabalho real para

    a fratura por impacto aparentemente 25%

    superior do obtido em ensaios de trao.

    Ensaio de Impacto (choque - impacto)

  • 18

    Por outro lado, a tenacidade obtida em

    ensaio de choque no necessariamente

    maior do que a obtida em carregamento

    esttico. De fato, em aos cromo-nquel, a

    tenacidade por impacto inferior

    tenacidade por carga esttica.

    Ensaio de Impacto (choque - impacto)

  • 19

    Portanto, um importante fator a ser

    considerado a velocidade de aplicao da

    carga. Alguns materiais so mais afetados do

    que outros quando da variao da

    velocidades de choque.

    Ensaio de Impacto (choque - impacto)

  • 20

    O entalhe promove a concentrao

    localizada de tenses muito elevadas,

    resultando que a maior parte da energia

    produzida pela ao do golpe absorvida em

    uma regio localizada da pea, com a

    consequente formao da fratura frgil.

    Ensaio de Impacto (choque - impacto)

  • 21

    Esse caracterstico de uma material dctil

    comportar-se como material frgil quando

    rompido, na forma de amostra entalhada,

    frequentemente chamada de sensibilidade ao

    entalhe.

    Ensaio de Impacto (choque - impacto)

  • 22

    Ensaio de Impacto

    O princpio bsico do ensaio medir a

    quantidade de energia absorvida por uma

    amostra do material, quando submetida a

    ao de um esforo de choque de valor

    conhecido. O ensaio de impacto determina,

    em princpio, a tenacidade do material.

  • 23

    Ensaio de Impacto

    O ensaio ideal seria aquele que conseguisse

    transferir toda a energia do golpe ao corpo de

    prova. Contudo, parte da energia sempre

    perdida, seja por atrito entre os componentes

    da mquina de ensaio ou com o ar, seja pela

    vibrao e etc.

  • 24

    Ensaio de Impacto

    O mtodo mais comum para os materiais

    metlicos o do golpe mediante um peso em

    oscilao e a mquina correspondente o

    martelo pendular, por intermdio dos

    ensaios de Impacto Charpy e Impacto

    Izod

  • 25

    Ensaio de Impacto

  • 26

    Ensaio de Impacto

  • 27

    Ensaio de Impacto

    O resultado do ensaio, isto , a energia

    absorvida para romper o corpo de prova,

    pode ser utilizado como um controle de

    qualidade por parte de quem fabrica o

    produto ou por parte de quem compra o

    mesmo.

  • 28

    Ensaio de Impacto

    O ensaio de impacto um ensaio

    essencialmente comparativo, para uso em

    metais de aplicao estrutural de baixa e de

    mdia resistncias.

  • 29

    Ensaio de Impacto

    O exame visual da fratura de corpo de prova,

    aliado energia absorvida, pode servir para

    anlise de fratura em servio, alm de poder

    tambm ser utilizado para a escolha de

    materiais em bases comparativas, no caso de

    metais de mdia resistncia.

  • 30

    Ensaio de Impacto

    Os metais de mdia resistncia ainda

    possuem ruptura de carter frgil em baixas

    temperaturas, mesmo quando sua ruptura

    normal mas de baixa energia.

  • 31

    Ensaio de Impacto

    Para os metais de baixa resistncia, essa

    escolha pode ser baseada unicamente na

    aparncia da fratura, bem como a tenso e a

    temperatura possveis de serem usadas num

    projeto com a garantia de evitar rupturas

    catastrficas sob condies de servios.

  • 32

    Ensaio de Impacto

    Esses materiais possuem ruptura de carter

    frgil por clivagem (exceto os metais CFC)

    ou por cisalhamento (em lminas muito

    finas).

  • 33

    Ensaio de Impacto

    Os resultados obtidos, do ensaio de impacto,

    podem variar muito, verificando-se em

    vrios casos, uma disperso grande dos

    resultados, principalmente prximo a

    temperatura de transio. Isto se deve aos

    seguintes fatores:

  • 34

    Ensaio de Impacto

    - dificuldade de preparao de entalhes

    precisamente iguais, onde a profundidade e a

    forma do entalhe so fatores importantes.

    - falta de homogeneidade do material, isso

    tambm contribuir para a disperso dos

    resultados.

  • 35

    Ensaio de Impacto

    Exemplo de fator que influencia na dispero

    dos resultados (sensibilidade dimensional):

  • 36

    Ensaio de Impacto

    Os exemplos de utilizao do ensaio de

    impacto esto na escolha de materiais por

    comparao com outros e a aquisio de

    resultados com relao a temperatura e

    tenses de trabalho.

  • 37

    Ensaio de Impacto

    Para estes exemplos a aparncia da fratura

    dos corpos de prova rompidos o resultado

    mais importante e no a energia absorvida.

  • 38

    Ensaio de Impacto

    Influncia da temperatura:

    A temperatura tm um efeito muito

    acentuado na resistncia ao choque dos

    metais, ao contrrio do que ocorre na

    resistncia esttica e ductilidade, pelo menos

    nas faixas usuais de temperatura.

  • 39

    Ensaio de Impacto

    Por exemplo, a energia absorvida, por um

    corpo de prova de um metal CCC de baixa

    ou mdia resistncia, varia sensivelmente

    com a temperatura de ensaio. J para um

    metal de estrutura CFC ou HC praticamente

    no h alterao.

  • 40

    Ensaio de Impacto

    Um corpo de prova a uma temperatura, T1,

    pode absorver muito mais energia do que se

    ele estivesse a uma temperatura, T2, bem

    menor que T1 ou pode absorver praticamente

    a mesma energia a uma temperatura, T3,

    pouco menor ou pouco maior que T1.

  • 41

    Ensaio de Impacto

    H uma faixa de temperatura pequena, na

    qual a energia absorvida cai

    apreciavelmente. O Tamanho dessa faixa

    varia com o tipo de metal (ao, alumnio,

    cobre e etc.), sendo, as vezes, uma queda

    bastante brusca.

  • 42

    Ensaio de Impacto

    Temperatura de transio:

    Define-se temperatura de transio, para um

    metal que a exiba, como a temperatura na

    qual h uma mudana no carter de ruptura

    do material, passando de dctil para frgil,

    ou vice-versa.

  • 43

    Ensaio de Impacto

    Entretanto, essa passagem no repentina e

    o melhor seria definir um intervalo de

    temperatura de transio.

  • 44

    Ensaio de Impacto

  • 45

    Ensaio de Impacto

    Pode-se adotar pelo menos 5 (cinco) critrios

    para a temperatura de transio:

    1 - A temperatura T1, que corresponde ao

    patamar superior, acima da qual a fratura

    obtida 100% dctil (fibrosa);

  • 46

    Ensaio de Impacto

    2 A temperatura T2, que corresponde a

    50% de fratura fibrosa e a 50% de fratura

    frgil;

    3 A temperatura T3, que a mdia dos

    valores dos patamares superior e inferior;

  • 47

    Ensaio de Impacto

    4 A temperatura T4, que corresponde a um

    certo valor adotado da energia absorvida

    (para aos de baixa resistncia, de 20J);

    5 A temperatura T5, que corresponde a

    temperatura na qual a fratura se torna 100%

    frgil (cristalina).

  • 48

    Ensaio de Impacto

  • 49

    Ensaio de Impacto

  • 50

    Ensaio de Impacto

  • 51

    Ensaio de Impacto

    A seguir as temperaturas de transio para

    aos-liga 0,40% de carbono, temperados e

    revenidos, com a mesma dureza (35 HRC),

    confirmando que a temperatura de transio

    depende no somente da composio como

    tambm da estrutura.

  • 52

    Ensaio de Impacto

  • 53

    Ensaio de Impacto

    O grfico a seguir ilustra a influncia da

    temperatura na resistncia ao impacto

    Charpy de diferentes ligas de ao de teor de

    carbono semelhante, todos temperados e

    revenidos para 34HRC.

  • 54

    Ensaio de Impacto

  • 55

    Ensaio de Impacto

    O grfico a seguir mostra a variao da

    energia de impacto Charpy, com a

    temperatura, para aos normalizados de

    teores de carbono variados.

  • 56

    Ensaio de Impacto

  • 57

    Ensaio de Impacto

    A seguir as propriedades de impacto Charpy

    para um ao carbono CCC e um ao

    inoxidvel CFC. A estrutura cristalina CFC

    normalmente leva a energias absorvidas mais

    elevadas e no apresenta temperatura de

    transio.

  • 58

    Ensaio de Impacto

  • 59

    Ensaio de Impacto

    A seguir um esquema da energia de impacto

    Charpy para um ao-liga e uma liga de

    alumnio. Note que como todos os metais

    CFC, a liga de alumnio no apresenta

    transio dctil-Frgil.

  • 60

    Ensaio de Impacto

  • 61

    Ensaio de Impacto

    Transio Dctil-

    Frgil para um

    ao baixa liga e

    baixo carbono

    laminado a

    quente.

  • 62

    Ensaio de Impacto

    Qual a causa do acidente da Challenger em

    1986?

    A exploso foi causada por um vazamento de O-Ring nos

    propulsores de combustvel slido, que so usados para a propulso

    do nibus espacial. A investigao, liderada pelo Fsico e prmio

    Nobel Richard Feynman, determinou que o O-Ring vazou porque

    perdeu suas propriedades devido a mudanas drsticas de

    temperatura.

  • 63

    Ensaio de Impacto

    Quando a Challenger decolou, havia gelo na plataforma de

    lanamento e em outras partes do nibus espacial. O lanamento

    foi, na verdade, cancelado algumas vezes e a NASA no podia mais

    pagar com os constantes atrasos. Pressionada por questes polticas

    deu a luz verde para o lanamento e 76 segundos de voo, o nibus

    espacial explodiu enviando a equipe em queda livre contra a gua

    do largo da costa da Flrida. Alguns dizem que eles ainda estavam

    vivos aps a exploso, at atingir a gua, dentro da cabine da

    tripulao.