Ensaio de impacto Charpy
No ensaio de impacto Charpy uma amostra de material é destruída com o auxílio de um pêndulo de impacto Charpy. Para o ensaio a amostra é posicionada de forma horizontal no pêndulo de impacto e sofre de forma centralizada o impacto pelo martelo do pêndulo e é destruída.
O ensaio de impacto Charpy se encontra entre os métodos de ensaio destrutivos e é utilizado para caracterização de um material com altas taxas de deformação. Ele é realizado em metais e em plásticos.
Ensaios de impacto Charpy fornecem valores característicos para a força de impacto com altas taxas de deformação em forma de um valor energético referente à área. Os ensaios são normalmente feitos a temperatura ambiente ou a baixas temperaturas.
Amostras Normas Sequência de ensaio Valores característicos Influência da temperatura Produtos Automatização Diferença em relação a Izod FAQ
Amostras para ensaios Charpy
Para o ensaio Charpy, uma amostra é feita com o material a ser testado. As dimensões da amostra são indicadas nas respectivas normas. As amostras podem ser sem entalhe ou podem apresentar entalhe em forma de V ou em forma de U.
Sequência de ensaio de impacto Charpy
O ensaio de impacto Charpy é executado em uma estrutura de flexão de 3 pontos . A amostra Charpy é posicionada no pêndulo de impacto de forma centralizada em relação aos apoios e contra dois batentes. No caso de amostras com entalhe este se encontra exatamente oposto ao ponto onde cutelo do pêndulo acerta a amostra.
O martelo do pêndulo acerta a amostra com uma energia definida, e com um único impacto causa sua deflexão ou destruição. Na destruição da amostra, o martelo do pêndulo perde uma parte de sua energia cinética e, portanto, não sobe mais até a altura de queda original. A diferença de altura registrada é a medida da energia absorvida, a energia absorvida W em joules. Nos ensaios Charpy instrumentados, a energia de impacto absorvida é determinada por meio do registro de um diagrama força-tempo ou um diagrama força-deslocamento.
Apoio
Os apoios são um plano horizontal no pêndulo de impacto sobre o qual a amostra Charpy está apoiada de forma solta.
Batentes
Os batentes são um plano vertical no pêndulo de impacto no qual a amostra Charpy encosta durante o ensaio.
Cutelo
O cutelo é a parte do martelo do pêndulo a qual acerta a amostra Charpy.
Ponto de impacto
O ponto de impacto se encontra na lâmina do cutelo do pêndulo e acerta a amostra Charpy exatamente no ponto oposto ao entalhe e/ou no centro da amostra (amostras sem entalhe).
Valores característicos do ensaio Charpy
Energia absorvida / energia de impacto
Trabalho de impacto significa a energia necessária para a ruptura da amostra Charpy. O trabalho de impacto é determinado a partir da diferença entre a energia potencial do martelo do pêndulo e a altura de elevação do martelo do pêndulo após a ruptura da amostra.
Força de impacto
A força de impacto (também resistência ao impacto com entalhe) é determinada no ensaio de impacto Charpy e indica a resistência de um material a uma carga tipo impacto. Ela indica a capacidade de um material de absorver um impacto ou golpe sem quebrar. A resistência ao impacto com entalhe é indicada em J/cm².
Curva força-deslocamento / curva força-tempo
A determinação da curva força-tempo somente é possível no ensaio de impacto Charpy instrumentado. No ensaio instrumentado a medição da força é feita durante o impacto. Para tal são utilizadas células de carga piezoelétricas ou tiras de medição strain gage dependendo do caso concreto.
No ensaio Charpy instrumentado outras características podem ser determinadas adicionalmente ao ensaio não instrumentado:
- Força máxima
- Deflexão com a força máxima
- Energia até a força máxima
- Deflexão na ruptura
- Energia na ruptura
Ensaio de impacto Charpy sob influência de temperatura
Visto que também o comportamento de fratura depende da temperatura, os ensaios de impacto Charpy são frequentemente executados em toda a faixa de temperatura operacional. Dessa forma é evidenciado a qual temperatura e em qual medida um material resseca e se torna quebradiço sob a influência da temperatura (transição quebradiço-resistente).
O diagrama de exemplo evidencia que a diminuição da resistência do aço de construção a -40 °C é de 25 % em relação à resistência a 0 °C. Comportamento similar, normalmente de forma bem mais marcante, é demonstrado também por plásticos. Também eles são frequentemente submetidos a ensaios de impacto a diferentes temperaturas.
Para determinar com exatidão a curva de força de impacto em dependência da temperatura, as amostras de temperatura regulada devem ser expostas ao impacto no prazo de 5 segundos a partir da retirada do ambiente de temperatura regulada.
Ensaios de impacto Charpy automatizados
Ensaios de impacto Charpy também podem ser executados de forma automatizada. Uma solução automatizada oferece a vantagem de excluir influências do operador como por ex. temperatura ou umidade da mão, inserção excêntrica ou obliqua, o que permite a alta reprodutibilidade dos resultados de ensaio. Também o alinhamento automático das amostras no apoio e o início do ensaio pelo sistema de ensaio garantem resultados confiáveis e comparáveis.
O sistema robotizado de ensaios roboTest I fornece suporte ao usuário na execução de ensaios de impacto Charpy em metais. Com o sistema podem ser testadas de forma automatizada até 450 amostras metálicas entalhadas na faixa de temperatura de -180 °C até +300 °C. Um corpo maciço e isolado para regulagem de temperatura providencia a temperatura homogênea e exata da amostra.
O sistema robotizado de ensaios roboTest H executa ensaios de impacto t Charpy em plásticos de forma automatizada. Os ensaios de impacto são executados a temperatura ambiente ou em amostras refrigeradas.
Diferença entre ensaios de impacto Charpy & Izod
No ensaio de impacto conforme Charpy a amostra está no pêndulo de impacto em posição horizontal e sofre a ruptura no centro. A amostra no ensaio de impacto conforme Izod é fixada verticalmente no pêndulo de impacto e o martelo do pêndulo quebra a parte superior da amostra.
O método Charpy tem, em relação ao método Izod, uma ampla gama de aplicações e é mais adequado para testes em materiais que apresentam fraturas de cisalhamento interlaminar ou efeitos de superfície. Ademais, o método Charpy oferece vantagens na condução do ensaio a baixas temperaturas. Visto que os apoios da amostra ficam mais distantes do entalhe evita-se a rápida transferência térmica às regiões críticas da amostra, o que facilita o arrefecimento em um equipamento de refrigeração externo e a alimentação subsequente para dentro de equipamento de ensaio.
FAQ
O ensaio de impacto Charpy mede o trabalho de impacto (também energia de impacto) de materiais utilizados para a determinação da força de impacto.
O ensaio de impacto Charpy é utilizado para a determinação da resistência ao impacto com entalhe. Ela indica a resistência de um material a uma carga dinâmica tipo impacto.
O ensaio de impacto Charpy é um método de ensaio de materiais para determinação da força de impacto de materiais com auxílio de um pêndulo de impacto.
O ensaio de impacto Charpy fornece valores característicos da força de impacto com altas taxas de deformação em forma de um valor energético relativo à seção transversal. O ensaio mede em joules a energia absorvida relativa à área de ruptura.
O cálculo da força de impacto é feito utilizando a seguinte fórmula: Resistência ao impacto com entalhe = trabalho de impacto / (espessura da amostra * largura da amostra)
No ensaio de impacto Charpy uma amostra de material sofre o impacto do martelo do pêndulo e é destruída. A amostra absorve uma parte da energia de impacto. A medição da energia absorvida W determinada no ensaio Charpy é feita em joules. Portanto, a energia absorvida é influenciada pela resistência ao impacto de um material com entalhe.