ensaios mecânicos - impacto
Post on 14-Jan-2016
17 Views
Preview:
DESCRIPTION
TRANSCRIPT
-
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.
top related