ISO 179-1 & ISO 179-2 resistência ao impacto e ao impacto com entalhe conforme Charpy

Os ensaios Charpy de impacto e de impacto com entalhe conforme ISO 179-1 e ISO 179-2 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 em condições climáticas normais ou a temperaturas baixas.

As áreas de aplicação são:

• A comparação de diferentes compostos para moldagem
• Elaboração de mapas de material, por ex. conforme ISO 10350-1
• Monitoramento da tolerância no âmbito do controle de entrada de mercadorias e da qualidade assegurada
• Verificação de peças acabadas por meio de amostras retiradas
• Medição de efeitos de envelhecimento
• Análises da mecânica da fratura

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.

• Para os ensaios de força de impacto Charpy não instrumentados convencionais conforme ISO 179-1 são utilizados pêndulos de impacto os quais são detalhadamente definidos na ISO 13802. Dessa forma é possível uma boa comparabilidade dos ensaios abrangendo diferentes equipamentos de ensaio, laboratórios, operadores e localidades.
• O princípio da medição se baseia em um martelo de pêndulo com energia potencial efetiva e altura de queda definidas, o qual na ruptura da amostra transfere uma parte de sua energia cinética. Por este motivo o martelo do pêndulo não sobe mais até a altura de queda original após o impacto. A diferença de altura medida entre a altura de queda e a altura de elevação se torna dessa forma uma medida para a energia absorvida. Por meio da definição da altura de queda também é definida a velocidade de impacto de modo que os ensaios são executados a taxas de deformação comparáveis.
• Pela norma ISO, cada pêndulo pode ser utilizado no âmbito de 10% a 80 % de sua energia potencial efetiva. Quando vários martelos de pêndulo atendem a este requisito para o ensaio de um material, o que é normalmente o caso em decorrência da sobreposição das áreas de trabalho dos diferentes martelos de pêndulo, será utilizado o martelo de pêndulo com a maior energia potencial efetiva. Dessa forma é assegurada a minimização da queda de velocidade no processo de impacto.
• O tipo de medição implica que todas as perdas de energia devem ser atribuídas à amostra. Por este motivo é importante minimizar, corrigir ou excluir completamente todas as fontes de erro externas. Para as perdas por atrito as quais ocorrem necessariamente através do atrito de ar e do atrito nos pontos de suporte do martelo do pêndulo existem definições precisas na ISO 13802 e controle no âmbito da calibração periódica. Os valores de correção serão medidos e atribuídos ao respectivo martelo do pêndulo. É fundamental para a qualidade da medição a massa suficiente e a montagem sem vibração do pêndulo de impacto em uma mesa de laboratório estável, em uma placa de trabalho aparafusada em uma parede sólida, ou em uma base de alvenaria. As vibrações internas do equipamento são minimizadas de forma construtiva. A ZwickRoell utiliza martelos de pêndulo com haste dupla feita em materiais de carbono mono-direcionais os quais possuem muito pouca massa e oferecem simultaneamente rigidez otimizada das hastes do martelo.

Por meio de registro do percurso força-tempo é possível obter, por meio de integração dupla com tecnologia de medição de alta qualidade, um diagrama de força-curso de precisão excelente. Os dados assim obtidos podem ser utilizados de diferentes maneiras:

• Valores característicos adicionais os quais permitem melhor entendimento do comportamento do material
• Valores característicos de mecânica da fratura
• Determinação automática independente do operador do tipo de fratura por meio do percurso da curva no diagrama força-curso

As curvas de valores de medição sempre demonstram vibrações características. Trata-se de vibrações da amostra, cuja frequência está em um contexto funcional definido com a geometria da amostra, com as dimensões e com o valor de módulo do polímero.

Outra grande vantagem do ensaio de força de impacto Charpy instrumentado conforme ISO 179-2 é o grande range de medição. Diferentemente dos pêndulos de impacto convencionais não é feita a medição de energias, mas, sim, de forças. Visto que a eletrônica de medição permite medições exatas já a partir de 1/100 da força nominal, a extremidade inferior da energia de impacto mensurável é normalmente determinada pela duração do ensaio e pela frequência natural dos elementos de medição. Por esse motivo é possível cobrir toda a faixa de medição descrita na ISO 179-2 com dois martelos de pêndulo instrumentados: Um pêndulo 5 J instrumentado para velocidades de impacto de 2,9 m/s e um pêndulo 50 J para a velocidade de impacto de 3,5 m/s. Em conformidade com esse método são instrumentados também ensaios conforme o método Izod e ensaios de impacto de tração.