Mecânica dos testes de impacto por pêndulo (Charpy e Izod)
A avaliação de como as ligas metálicas fraturam sob cargas de impacto repentinas revela limites estruturais que os ensaios de tração estática não detectam. No cerne do controle de qualidade padronizado, o equipamento de ensaio de impacto para metais baseado em pêndulo utiliza a conversão de energia potencial em energia cinética para aplicar impactos dinâmicos controlados em barras metálicas entalhadas.
Qualitest’s A série Quali-Impact de máquinas de ensaio de impacto Charpy para metais oferece capacidades de pêndulo robustas de até 750 Joules, com leituras digitais e opções de interface para PC, estando em total conformidade com as normas ASTM E23, ISO 148-1 e ASTM A370. Para controle de qualidade básico, a série Quali-Impact M, com operação manual, proporciona um processo mecânico semiautomático para verificação rotineira de ensaios Charpy com entalhe em V e em U.
A teoria física centra-se na conservação de energia: um martelo pesado de peso G oscila a partir de uma altura inicial h₁ com um ângulo α , atingindo um corpo de prova entalhado mantido como uma viga simplesmente apoiada. A energia de impacto absorvida ( K ) é igual à diferença de energia potencial antes e depois da fratura do corpo de prova:
Energia Absorvida (K) = G × (h 1 - h 2 )
Para chapas metálicas finas com espessura inferior aos requisitos padrão de dez milímetros, conjuntos de pêndulo modificados com martelos em forma de U, amplificadores de sinal de alto ganho e dispositivos de fixação especializados capturam perfis precisos de absorção de energia dinâmica em temperaturas de até −196 °C.
Testes de impacto instrumentados e decomposição de energia
Os testadores de impacto de pêndulo convencionais registram apenas a energia total absorvida com base na altura final do balanço do martelo. A atualização para sistemas de pêndulo instrumentados permite que os metalurgistas avaliem os perfis de força-tempo e força-deflexão em tempo real.
Ao integrar transdutores de carga piezoelétricos no impactor, juntamente com leitores de deformação de alta velocidade que capturam até vinte milhões de amostras por segundo, o Equipamento Instrumentado de Teste de Impacto para Metais divide a energia total absorvida em quatro eventos de fratura específicos:
- Energia de Iniciação de Rachadura: Força necessária para iniciar a deformação localizada na raiz da entalhe.
- Energia de propagação dúctil: Energia absorvida durante o rasgo estável do plástico.
- Ponto de Transição Frágil: Queda repentina de força correspondente à fratura por clivagem.
- Energia de separação labial por cisalhamento: Separação mecânica final das extremidades da amostra.
Essa análise detalhada da relação força-deflexão fornece aos engenheiros de análise de falhas informações claras sobre o comportamento dinâmico da ponta da trinca e os fatores de concentração de tensão localizada.
Teste de resistência ao rasgo por queda de peso (DWTT) e transição de ductilidade nula (NDT)
Placas estruturais pesadas, oleodutos e gasodutos, e aços ferríticos espessos exigem cargas de impacto vertical de alta energia que excedem as capacidades padrão de um pêndulo.
O Qualitest O equipamento DWTT (Drop Weight Tear Tester) aplica impactos de alta energia em queda livre em corpos de prova de aço de espessura total, de acordo com as normas API 5L, ASTM E436 e ISO 3183. O teste DWTT avalia a porcentagem da área de fratura por cisalhamento em relação à área de clivagem, identificando o comportamento exato da transição dúctil-frágil em condições operacionais reais.
Para determinar a Temperatura de Transição de Ductilidade Nula (NDT) de aços ferríticos de acordo com as normas ASTM E208 e ASME BPVC, o equipamento automatizado QualiE208 / QualiE208 3000 Drop Weight Tester libera uma massa guiada de uma altura predefinida sobre um cordão de solda com entalhe na superfície de tração. O teste avalia o limite exato de temperatura no qual o aço passa da flexão dúctil para a fratura frágil completa sob um único impacto.
Acessórios para preparação de amostras, condicionamento térmico e verificação
Para obter dados de ensaio de impacto repetíveis, é necessário um controle rigoroso da geometria e da temperatura da amostra. Os acessórios essenciais para ensaio de impacto em metais auxiliam em todas as etapas de preparação e verificação da amostra:
- Máquinas de brochamento com entalhe para corpos de prova de impacto Charpy: Ferramentas de brochamento de precisão que cortam geometrias exatas de entalhe em V, entalhe em U ou furo de fechadura em barras de teste, em estrita conformidade com as normas ASTM E23, ISO 148 e EN 10045.
- Máquina de prensagem de entalhes QualiDWTT-NPM: Prensa robusta projetada para produzir entalhes de prensa em conformidade com as normas em amostras espessas de tubulação DWTT, de acordo com as normas API 5L e ASTM E436.
- Câmara de baixa temperatura para espécimes Charpy (Série QualiCHLT): Câmara de condicionamento térmico subzero que utiliza refrigeração mecânica ou nitrogênio líquido (LN₂).2) até −196 °C, garantindo total conformidade com o rigoroso requisito de transferência de amostra de cinco segundos da norma ASTM E23.
- Câmara de resfriamento de baixa temperatura para DWTT (QualiLTC80 DWTT): Câmara de resfriamento de grande formato com refrigeração por compressor, mantendo temperaturas uniformes abaixo de zero em amostras de aço para tubulações de grande porte, conforme a norma API 5L.
- Banho CharpyCool de baixa temperatura: Banho de condicionamento líquido compacto e autossuficiente para estabilização térmica em temperaturas abaixo da ambiente de corpos de prova Charpy padrão.
- Projetor de entalhe Charpy Q50X: Projetor de perfil óptico de alta ampliação (50x) que projeta perfis de entalhe ampliados sobre sobreposições padrão para verificar a profundidade, o ângulo e o raio da raiz do entalhe antes do impacto.
- Espécimes de referência certificados para ensaio Charpy V-Notch: Barras de teste de referência rastreáveis com valores de energia certificados (rastreáveis pelo NIST e PTB) para verificação indireta de máquinas de pêndulo, de acordo com as diretrizes do Anexo ASTM E23.
