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16 AULA

Os veículos brasileiros tŒm, em geral, suspensªo mais reforçada do que a dos similares europeus. Nªo Ø à toa. As condiçıes de nossas estradas e ruas requerem esse reforço, para que os veículos possam enfrentar, com menores riscos de quebra, os choques provocados pelos buracos e outras irregularidades do asfalto ou do terreno.

Este exemplo serve para mostrar a importância do assunto desta aula.

Estamos falando do ensaio de impacto, que se caracteriza por submeter o corpo ensaiado a uma força brusca e repentina, que deve rompŒ-lo. É bem melhor saber quanto o material resiste a uma carga dinâmica numa situaçªo de ensaio do que numa situaçªo real de uso, concorda?

Agora imagine outra situaçªo: se vocŒ colocasse um tijolo de barro, desses comuns, sobre uma mesa com tampo de vidro, com exceçªo da sujeira, nada mais aconteceria. O vidro suportaria sem problemas a força equivalente ao peso do tijolo.

Mas o que ocorreria se o mesmo tijolo despencasse de uma altura de 2 metros sobre a mesa de vidro? Um desastre, nªo Ø mesmo?

O que hÆ de diferente nas duas situaçıes, se a mesa Ø a mesma, assim como o tijolo, e portanto a força aplicada tambØm Ø a mesma? A diferença estÆ na velocidade de aplicaçªo da força, ou seja, no impacto do tijolo contra o tampo da mesa.

A maioria dos ensaios que estudamos nªo avalia o comportamento dos materiais submetidos a esforços dinâmicos. No caso da fadiga, embora os esforços sejam dinâmicos, o ensaio correspondente leva mais em conta o fato de serem cíclicos.

PorØm, a maioria das mÆquinas e equipamentos, quando em funcionamento, estÆ submetida a esforços dinâmicos.

Estudando os assuntos desta aula vocŒ irÆ conhecer os fatores que afetam o comportamento dos metais dœcteis, levando-os à fratura frÆgil, e os procedimentos para a realizaçªo dos ensaios de impacto. E serÆ capaz de identificar as características dos dois tipos de corpos de prova utilizados neste ensaio: o Charpy e o Izod.

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Introduçªo Ensaio de impacto

AULAFratura frÆgil

As fraturas produzidas por impacto podem ser frÆgeis ou dœcteis. As fraturas frÆgeis caracterizam-se pelo aspecto cristalino e as fraturas dœcteis apresentam aparŒncia fibrosa.

Os materiais frÆgeis rompem-se sem nenhuma deformaçªo plÆstica, de forma brusca. Por isso, esses materiais nªo podem ser utilizados em aplicaçıes nas quais sejam comuns esforços bruscos, como em eixos de mÆquinas, bielas etc.

Para estas aplicaçıes sªo desejÆveis materiais que tenham capacidade de absorver energia e dissipÆ-la, para que a ruptura nªo aconteça, ou seja, materiais que apresentem tenacidade.

Esta propriedade estÆ relacionada com a fase plÆstica dos materiais e por isso se utilizam as ligas metÆlicas dœcteis neste tipo de aplicaçªo.

PorØm, mesmo utilizando ligas dœcteis, com resistŒncia suficiente para suportar uma determinada aplicaçªo, verificou-se na prÆtica que um material dœctil pode romper-se de forma frÆgil.

Esta característica dos materiais ficou mais evidente durante a Segunda

Guerra Mundial, quando os equipamentos bØlicos foram levados a solicitaçıes críticas de uso, despertando o interesse dos cientistas pelo assunto.

Fatores que influenciam o comportamento frÆgil dos materiais dœcteis

Um material dœctil pode romper-se sem deformaçªo plÆstica apreciÆvel, ou seja, de maneira frÆgil, quando as condiçıes abaixo estiverem presentes:

•velocidade de aplicaçªo da carga suficientemente alta; •trinca ou entalhe no material;

•temperatura de uso do material suficientemente baixa.

Alguns materiais sªo mais afetados pela velocidade alta do choque, apresentando uma sensibilidade que Ø chamada sensibilidade à velocidade.

Uma trinca promove concentraçªo de tensıes muito elevadas, o que faz com que a maior parte da energia produzida pela açªo do golpe seja concentrada numa regiªo localizada da peça, com a conseqüente formaçªo da fratura frÆgil. A existŒncia de uma trinca, por menor que seja, muda substancialmente o comportamento do material dœctil.

Esta característica do material dœctil, de comportar-se como frÆgil devido à trinca, Ø freqüentemente chamada de sensibilidade ao entalhe.

Nossa aula

AULAA temperatura tem um efeito muito acentuado na resistŒncia dos metais ao choque, ao contrÆrio do que ocorre na resistŒncia estÆtica.

A energia absorvida por um corpo de prova varia sensivelmente com a temperatura do ensaio.

Um corpo de prova a uma temperatura T1 pode absorver muito mais energia do que se estivesse a uma temperatura T2, bem menor que T1, ou pode absorver a mesma energia a uma temperatura T3, pouco menor que T1

Em outras palavras:

A existŒncia de trincas no material, a baixa temperatura e a alta velocidade de carregamento constituem os fatores bÆsicos para que ocorra uma fratura do tipo frÆgil nos materiais metÆlicos dœcteis.

Descriçªo do ensaio de impacto

Um dos ensaios que permitem estudar os efeitos das cargas dinâmicas

Ø o ensaio de impacto. Este ensaio Ø usado para medir a tendŒncia de um metal de se comportar de maneira frÆgil.

O choque ou impacto representa um esforço de natureza dinâmica, porque a carga Ø aplicada repentina e bruscamente.

No impacto, nªo Ø só a força aplicada que conta. Outro fator Ø a velocidade de aplicaçªo da força. Força associada com velocidade traduz-se em energia.

O ensaio de impacto consiste em medir a quantidade de energia absorvida por uma amostra do material, quando submetida à açªo de um esforço de choque de valor conhecido.

O mØtodo mais comum para para ensaiar metais

Ø o do golpe, desferido por um peso em oscilaçªo. A mÆquina correspondente Ø o martelo pendular.

O pŒndulo Ø levado a uma certa posiçªo, onde adquire uma energia inicial.

Ao cair, ele encontra no seu percurso o corpo de prova, que se rompe. A sua trajetória continua atØ certa altura, que corresponde à posiçªo final, onde o pŒndulo apresenta uma energia final.

AULAA diferença entre as energias inicial e final corresponde à energia absorvida pelo material.

De acordo com o Sistema Internacional de Unidades (SI), a unidade de energia adotada Ø o joule. Em mÆquinas mais antigas, a unidade de energia pode ser dada em kgf • m, kgf • cm ou kgf • m.

A mÆquina Ø dotada de uma escala, que indica a posiçªo do pŒndulo, e Ø calibrada de modo a indicar a energia potencial.

Para recordar:

No ensaio de impacto, a massa do martelo e a aceleraçªo da gravidade sªo conhecidas. A altura inicial tambØm Ø conhecida. A œnica variÆvel desconhecida Ø a altura final, que Ø obtida pelo ensaio.

O mostrador da mÆquina simplesmente registra a diferença entre a altura inicial e a altura final, após o rompimento do corpo de prova, numa escala relacionada com a unidade de medida de energia adotada.

Corpos de prova

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