Pêndulo Charpy

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O Pêndulo Charpy, também conhecido como teste de impacto Charpy ou ensaio Charpy, é um método padronizado para medida de resistência e impactos e deformação de um material medindo a taxa de destruição e o quanto esse material foi resiliente. Esta energia absorvida é uma medida a partir de um determinado material de resistência e atua como uma ferramenta para estudar as propriedade dúctil/frágil. É amplamente aplicado na indústria, uma vez que é fácil realização e os resultados podem ser obtidos de forma rápida e barata. Uma desvantagem é que alguns resultados são apenas comparativos.[1]

O teste foi desenvolvido por volta de 1900 por SB Russell (1898, um norte-americano) e G. Charpy (1901, um francês). O teste se tornou conhecido como o teste Charpy no início de 1900, devido às contribuições técnicas e esforços de normalização realizadas por Georges Charpy. O teste foi fundamental para a compreensão dos problemas de fratura de navios durante a Segunda Guerra Mundial.[2][3]

Atualmente ele é utilizado em muitas indústrias de materiais, por exemplo, a construção de telhados, telhas e materiais em pontes para determinar como as intempéries naturais podera afetar os materiais utilizados.[2][4][5]

História[editar | editar código-fonte]

Em 1896 Russell introduziu a idéia de energia de fratura residual e concebeu um teste de fratura através de um pêndulo. Testes iniciais de Russell, mediu amostras entalhadas. Em 1897 Frémont introduziu um teste tentando medir o mesmo fenômeno usando uma máquina de mola. Em 1901 Georges Charpy propôs um método padronizado melhorado de Russell através da introdução de um pêndulo redesenhado, dando especificações precisas [6]

Definição[editar | editar código-fonte]

Uma máquina de impacto antiga.

O aparelho consiste de um pêndulo de massa e comprimento conhecido que é deixado cair de uma altura conhecida, impactando o material a ser testado. A energia transferida para o material pode ser medida, comparando a diferença em altura do martelo antes e depois da fractura (de energia absorvida pelo evento de fractura). As fissuras resultantes do impacto na amostra afere os resultados do teste de impacto,[7] assim, é necessário que o entalhe seja de dimensões regulares e geométricos. O tamanho da amostra também pode afetar os resultados, uma vez que as dimensões determinam se o material está em plano de deformação. Esta diferença pode afetar significativamente as conclusões.[8]

O "Métodos normalizados para testes de impacto com entalhe barra de materiais metálicos" pode ser encontrada na norma ASTM E23,[9] ISO 148-1[10] ou pela EN 10045-1,[11] onde todos os aspectos do teste e os equipamentos utilizados são descritos em detalhe.

Resultados quantitativos[editar | editar código-fonte]

O resultado quantitativo do impacto, testa a energia necessária para fraturar um material e pode ser usado para medir a resistência do material. Existe uma ligação para a resistência à deformação, mas ela não pode ser expressa por fórmula. Além disso, a taxa de deformação pode ser estudada e analisada quanto ao seu efeito sobre a fratura.

A temperatura de transição (DBTT) pode ser derivada a partir da temperatura em que a energia necessária para fracturar o material muda drasticamente. No entanto, na prática, não há transição nítida e é difícil obter uma temperatura precisa de transição. Um DBTT exato pode ser empiricamente derivado de várias maneiras: a energia absorvida específica, a mudança no aspecto da fratura (como 50% da área é a clivagem), etc [1]

Resultados qualitativos[editar | editar código-fonte]

Os resultados qualitativos do impactos podem ser usados para determinar a ductilidade do material.[12] Se há quebra de material sobre uma superfície plana, a fratura foi frágil, e se as quebras de materiais com bordas irregulares ou restos de cisalhamento, a fratura foi dúctil. Normalmente, um material não quebra apenas de um lado, assim, comparando os impactos das áreas de superfície planas da fractura, pode-se obter uma estimativa da percentagem de fractura dúctil/frágil.[1]

Os tamanhos das amostras[editar | editar código-fonte]

De acordo com a regra da ASTM A370,[13] o tamanho padrão da amostra para o teste de Charpy é 10mm × 10mm × 55mm. Para tamanhos menores: 10mm × 7.5mm × 55mm, 10mm × 6.7mm × 55mm, 10mm × 5mm × 55mm, 10mm × 3.3mm × 55mm, 10mm × 2.5mm × 55mm. De acordo com a regra EN 10045-1,[11] o tamanho padrão das amostra são: 10mm × 10mm × 55mm. E para tamanhos menores: 10mm × 7.5mm × 55mm e 10mm × 5mm × 55mm. Já de acordo com o padrão ISO 148,[10] são: 10mm × 10mm × 55mm. E para padrões menores: 10mm × 7.5mm × 55mm, 10mm × 5mm × 55mm e 10mm × 2.5mm × 55mm.

Ver também[editar | editar código-fonte]

Referências

  1. a b c Meyers Marc A, Chawla Krishan Kumar (1998). Mechanical Behaviors of Materials. [S.l.]: Prentice Hall. ISBN 978-0-13-262817-4 
  2. a b The Design and Methods of Construction of Welded Steel Merchant Vessels: Final Report of a (U.S. Navy) Board of Investigation (julho de 1947). «Welding Journal». Welding Journal. 26 (7,). 569 páginas 
  3. Williams, M. L. and Ellinger, G. A (1948). Investigation of Fractured Steel Plates Removed from Welded Ships. [S.l.]: National Bureau of Standards Rep 
  4. James A Jacobs and Thomas F Kilduff (2005). Engineering Materials Technology 5th ed. [S.l.]: Pearson Prentice Hall. pp. 153–155. ISBN 978-0-13-048185-6 
  5. Siewert, T. A., Manahan, M. P., McCowan, C. N., Holt, J. M., Marsh, F. J., and Ruth, E. A (1999). Pendulum Impact Testing: A Century of Progress, ASTM STP 1380. [S.l.]: ASTM 
  6. Cedric W. Richards (1968). Engineering materials science. [S.l.]: Wadsworth Publishing Company, Inc. 
  7. Kurishita H, Kayano H, Narui M, Yamazaki M, Kano Y, Shibahara I (1993). «Effects of V-notch dimensions on Charpy impact test results for differently sized miniature specimens of ferritic steel». Japan Institute of Metals. Materials Transactions - JIM. 34 (11): 1042–52. ISSN 0916-1821 
  8. Mills NJ (fevereiro de 1976). «The mechanism of brittle fracture in notched impact tests on polycarbonate». Journal of Materials Science. 11 (2): 363–75. Bibcode:1976JMatS..11..363M. doi:10.1007/BF00551448 
  9. ASTM E23 Standard Test Methods for Notched Bar Impact Testing of Metallic Materials
  10. a b ISO 148-1 Metallic materials - Charpy pendulum impact test - Part 1: Test method
  11. a b EN 10045-1 Charpy impact test on metallic materials. Test method (V- and U-notches)
  12. Mathurt KK, Needleman A, Tvergaard V (maio de 1994). «3D analysis of failure modes in the Charpy impact test». Modeling and Simulation in Materials Science Engineering. 2 (3A): 617–35. Bibcode:1994MSMSE...2..617M. doi:10.1088/0965-0393/2/3A/014 
  13. ASTM A370 Standard Test Methods and Definitions for Mechanical Testing of Steel Products (em inglês)

Ligações externas[editar | editar código-fonte]

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