Teste de impacto com haste entalhada de materiais metálicos ASTM E23

O padrão "Métodos de teste padrão ASTM E23 para testes de impacto de barras entalhadas em materiais metálicos", desenvolvido pela Sociedade Americana de Testes e Materiais (ASTM), descreve o teste Charpy (viga simples) e o teste Izod (viga cantilever), bem como métodos de teste para testes de impacto de barras entalhadas em materiais metálicos.

Esta norma inclui requisitos para: corpos de prova, procedimentos de teste, relatórios de teste, máquinas de teste, validação de máquinas de impacto Charpy, configurações opcionais de corpos de prova, determinação da orientação do corpo de prova e determinação da aparência da fratura por cisalhamento. Também fornece informações sobre a importância do teste de impacto com barras entalhadas e métodos para medir o centro de impacto. Esses métodos de teste não abordam os problemas associados ao teste de impacto em temperaturas abaixo de -196 °C.

Para os fins desta norma, aplicam-se os seguintes termos e definições:

A altura da queda é o centro da distância vertical do impacto entre a posição de suspensão livre e a posição da trava.
A energia absorvida é o trabalho despendido para quebrar uma amostra em um único balanço do pêndulo, conforme medido por um dispositivo indicador compensado.
A verificação direta é o processo de garantir que todas as peças que podem afetar a energia absorvida medida estejam dentro das tolerâncias dimensionais especificadas.
A posição de suspensão livre é a posição do pêndulo depois que ele para de oscilar, de modo que a energia potencial e a energia cinética são zero.
O balanço livre é o balanço contínuo (sem amostra de teste) do pêndulo a partir da posição da catraca, conforme registrado pelo dispositivo indicador.
A verificação indireta é o processo de garantir que a energia absorvida média do teste de um conjunto de amostras de verificação corresponda à energia absorvida certificada dentro de uma tolerância especificada.
A posição da trava é a posição do pêndulo no mecanismo de liberação antes de ser liberado para realizar um teste.
A expansão lateral é o aumento máximo na espessura da amostra (expresso em mm) resultante do teste de impacto. A expansão lateral é usada como uma medida de ductilidade.
A capacidade de passo é a energia máxima disponível para uma determinada configuração de pêndulo. Para máquinas de passo único, isso corresponde à capacidade da máquina.
A aparência da fratura por cisalhamento é a quantidade de superfície de fratura na amostra que falhou no modo de cisalhamento (estável) (expressa como uma porcentagem).

As características essenciais do teste de impacto são: um espécime adequado (vários tipos diferentes de espécime são reconhecidos), uma série de bigornas e suportes de espécime nos quais o espécime de teste é colocado para receber o impacto da massa em movimento, uma massa em movimento com energia suficiente para fraturar o espécime colocado em seu caminho e um dispositivo indicador para medir a energia absorvida pelo espécime fraturado.

Esses métodos de ensaio de impacto são particularmente relevantes para o comportamento de metais quando submetidos a uma única aplicação de uma força que induz tensões multiaxiais associadas a um entalhe, juntamente com altas taxas de carregamento e, em alguns casos, temperaturas altas ou baixas. Para alguns materiais e temperaturas, os resultados de ensaios de impacto em corpos de prova entalhados, quando correlacionados com a experiência de serviço, demonstraram prever com precisão a probabilidade de fratura frágil.

As amostras devem ser retiradas do material conforme especificado na especificação aplicável. As amostras mostradas nas figuras da norma são as mais comumente utilizadas e geralmente satisfatórias. São particularmente adequadas para metais ferrosos, exceto ferro fundido.

As designações de espécimes Charpy são entalhe em "V" e entalhe em "U". Um espécime com entalhe em "buraco de fechadura" é semelhante a um entalhe em "U", exceto que a largura do entalhe é de 1,6 mm ou menos. Os espécimes geralmente adequados para materiais de metalurgia do pó são mostrados nas figuras. Os espécimes para ensaios de impacto em metalurgia do pó devem ser fabricados de acordo com a norma ASTM B925. Os resultados dos ensaios de impacto para esses materiais são afetados pela orientação do espécime. Portanto, a menos que especificado de outra forma, o espécime deve ser posicionado na máquina de forma que o pêndulo atinja uma superfície paralela à direção da compressão. Os resultados dos ensaios de impacto para materiais de metalurgia do pó são relatados como a energia absorvida sem o entalhe.

O teste de impacto com barra entalhada é um método usado para medir quanta energia um material pode absorver quando atingido repentinamente antes da fratura. É frequentemente usado para determinar a tenacidade de metais, particularmente sob condições de impacto ou carga de choque. Este teste é particularmente importante para avaliar como os materiais se comportam sob condições de alta tensão, como colisões ou explosões. Este teste envolve bater em uma barra de metal entalhada (amostra) com um martelo oscilante ou pêndulo. Um entalhe é uma ranhura pré-cortada na barra para criar um ponto fraco onde a fratura é mais provável de se iniciar. O teste mede a energia absorvida pelo material durante a fratura. Os principais objetivos do teste são:

Para avaliar o quão frágil ou dúctil um material é.
Para determinar o desempenho de um material sob condições de carga dinâmicas ou repentinas (por exemplo, colisões, quedas, explosões).
Para encontrar a temperatura de transição da ductilidade para a fragilidade de metais, especialmente aços.

Os dois métodos a seguir são comumente usados nesses testes:

Teste de impacto Charpy: A amostra é apoiada horizontalmente e o martelo atinge o lado oposto do entalhe.
Teste de impacto Izod: A amostra é comprimida verticalmente e o martelo atinge o mesmo lado do entalhe.

Esses testes são considerados importantes nos seguintes aspectos:

Garante a segurança dos materiais em estruturas críticas (pontes, navios, oleodutos).
Ajuda a prevenir falhas catastróficas em condições de impacto ou baixa temperatura.
Auxilia na seleção de materiais e no controle de qualidade.

Nossa organização, que há anos apoia empresas de todos os setores por meio de uma ampla gama de atividades de teste, medição, análise e avaliação, conta com uma equipe sólida que acompanha de perto os desenvolvimentos globais em ciência e tecnologia e se aprimora constantemente. Nesse contexto, também oferecemos serviços de teste em conformidade com a Norma ASTM E23 - Métodos de Teste para Ensaios de Impacto em Barras Entalhadas de Materiais Metálicos.