Orientador: Itamar Ferreira

Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica

Resumo: O ensaio de impacto Charpy convencional, possibilita que se determine a energia total ('E IND. T¿) absorvida para fratura de um corpo de prova entalhado, de dimensões padronizadas. Entretanto, sabe-se que essa energia total, resulta da soma de duas componentes: a energia necessária para...

Resumo: O ensaio de impacto Charpy convencional, possibilita que se determine a energia total ('E IND. T¿) absorvida para fratura de um corpo de prova entalhado, de dimensões padronizadas. Entretanto, sabe-se que essa energia total, resulta da soma de duas componentes: a energia necessária para iniciar a fratura ('E IND.I¿) mais a energia necessária para a propagação dessa fratura ('E IND. P¿). No presente trabalho, é instrumentado um pêndulo de ensaio de impacto Charpy, utilizando-se técnicas de extensometria e de aquisição e digitalização de sinais, com o objetivo de se determinar as duas componentes ('E IND.I¿ e 'E IND. P¿) cuja soma define a energia total absorvida. Inicialmente, além de um breve estudo sobre: i) Ensaio de impacto Charpy; ii)Tenacidade à fratura de materiais metálicos; iii)Análise das condições básicas necessárias para instrumentação de ensaios dinâmicos, são confeccionadas quatro células de carga, nas quais são avaliados os melhores locais de colagem dos extensômetros. Com base em dois métodos: experimental e por elementos finitos. A verificação da eficiência da instrumentação e do sistema de aquisição de dados foi feita, realizando-se alguns ensaios em condições de carregamento dinâmico, aplicados a corpos de prova Charpy, entalhados. Os materiais utilizados na confeccão dos corpos de prova, são: Liga de alumínio AI 7050, aço ABNT 1020, aço ABNT 4140 e aço 300M de utilização aeronáutica. Verificou-se que para a liga de alumínio AI 7050 e para os aços AB~T 1020 e 300M, quando se diminui a velocidade inicial de impacto (entre 2.0 e 3.0 m/s), os valores das cargas máximas para iniciar a fratura, aumentam significativamente e, que quando ocorre fratura completamente dúctil ou escoamento generalizado dos corpos de prova, as cargas atingem valores próximos aos estabelecidos com carregamento monotônico , apoiado em três pontos. Já, quando se observam velocidades iniciais de impacto mais elevadas (da ordem de 5.5m/s) e, fratura completamente frágil dos corpos de prova, as cargas atingidas são muito inferiores às estabelecidas, nos ensaios com apoio em três pontos

Abstract: The conventional Impact Charpy Test allows for the determination of the total absorbed energy ('E IND. T¿) for fracture of notched specimens. However, such energy is the result obtained by adding two important values : the absorbed energy due to the initiation of fracture ('E IND.I¿), and...

Abstract: The conventional Impact Charpy Test allows for the determination of the total absorbed energy ('E IND. T¿) for fracture of notched specimens. However, such energy is the result obtained by adding two important values : the absorbed energy due to the initiation of fracture ('E IND.I¿), and the absorbed energy due to the propagation of this fracture. The aim of the present work has been to instrument the Impact Charpy Test, by means of extensometry and da ta acqui sition and digitalization techniques in order to evaluate the ('E IND.I¿ and 'E IND. P¿) components. After a brief review of the: i) Conventional impact Charpy test; ii) Metallic materiaIs fracture toughness theory ; iii) Dynamic analysis instrumentation basic requirements, a rig is described which four load cells were installed along the hammer tup , and employing two diferent methods: experimental and finite elements anaIysis, the best site for location of the foil strain-gages was determined. Afterwards, some impact tests were used to evaluate the performance of the instrumentatíon, using notched Charpy specimens in the following metaIIic aIIoys: i) High-strength aluminium; ii) Low-carbon ateeI; iii) Medium-carbon steel; iv) 300M steel. During the tests, it was observed that when the hammer's initial velocity decreased, in the high-s trength aIumini um, low-carbon stee I and 300M steel cases (2.0m/s or 3.0m/s), the maximum load values to initialize the specimens fracture, was significatively increased, and when total ductile fracture ocurred, those maximal loads resulted very similar to the expected loads. On the other hand, for increasing hammer's initial velocity (5.5m/s), and occurred brittle Charpy specimens fracture, the maximal load are toa much decreased.