As máquinas de teste para impacto seguem regulamentações padrões construtivos quanto à energia nominal, fixação do corpo de prova e forma de apresentação de resultados.
Deve existir compatibilidade da classe e das dimensões da máquina com o tipo de material a testar. Parâmetros importantes como a rigidez do sistema de teste e a precisão do sistema de fixação (centro de impacto coincidente com o centro de percussão) devem ser observados para que as perdas de energia por deformação ou vibração da máquina não mascarem os resultados do teste.
Pode-se dividir as máquinas de teste de impacto em dois grupos principais:
- Os pêndulos
- Os aparatos de queda de peso.
Pêndulos
Os pêndulos aplicam-se para ensaios de materiais metálicos, cerâmicos, plásticos e compostos. Podem ter grandes dimensões para o caso de fixação sobre o solo, ou pequenas dimensões para fixação sobre bancadas de trabalho.
Os acessórios de ensaio como pontas, insertos e dispositivos de fixação do corpo de prova dependem do tipo de norma e material a testar. A mesma máquina poderá executar testes Izod e Charpy, apenas com a troca de acessórios.
As faixas de energia são bastante variáveis dependendo das dimensões da máquina. Para máquinas de piso a energia nominal disponível fica na faixa de 30 a 550 Joules. Para máquinas de bancada, valores como 5,5 Joules (para uso em termoplásticos) são comuns, podendo-se chegar até valores de 50 Joules. Velocidades usuais no impacto são da ordem de 3 a 6 m/s.
Na figura abaixo podem ser observados pêndulos de impacto para metais (de piso) , plásticos (de bancada) e para cerâmicos e compostos (de bancada) fabricados pela Instron. Todos os modelos podem ser usados para os testes Charpy e Izod.
Exemplo de pêndulos: a) para metais, b) para plásticos, c)para cerâmicos e compostos
Além dos cuidados básicos na execução dos testes, deve sempre ser verificado o estado dos insertos. Se eles estiverem gastos, achatados, arranhados ou trincados, os resultados dos testes não serão confiáveis.
Nota: As normas prevêem a verificação e aferição periódica dos pêndulos de teste.
Aparatos de queda de peso
As máquinas de queda de peso podem ser também de piso ou de bancada dependendo de sua capacidade e aplicação. As alturas de queda podem variar de 50cm até alguns metros, dependendo do equipamento. As velocidades no impacto podem chegar a 11m/s.
A massa impactante é liberada de uma altura estabelecida e pode descer por um sistema de trilho de baixa fricção, como no caso das torres ou por tubo guia, como no sistema Gardner.
a)Torre de impacto b)Aparelho Gardner
Existem torres com sistemas de fixação que admitem corpos de prova de várias formas, permitindo o teste de componentes manufaturados. Em geral estas máquinas são apoiadas por sistemas de células de carga e acelerômetros para medição dos parâmetros do impacto, são os chamados ensaios instrumentalizados.
Outro equipamento de queda de peso é o da queda do dardo. Neste equipamento um peso, tipo projétil é liberado e cai em queda livre sobre o corpo de prova. O sistema é indicado para plásticos.
Equipamento de queda livre
Outros dispositivos
Existem ainda outros dispositivos para execução do teste de impacto, em geral desenvolvidos para aplicações bem específicas. Em geral estes equipamentos são assistidos por sistemas auxiliares para produzir a carga.
É o caso da máquina de impacto servo-hidráulica (ver figura) , capaz de produzir velocidades de até 5m/s. Este equipamento é utilizado para teste de desempenho de sistemas adesivos, materiais compostos e impacto em painéis.
Sistema de impacto servo-hidráulico
Máquinas de Teste Instrumentalizadas
Um ensaio instrumentalizado é aquele no qual a carga sobre o corpo de prova ou sua deformação antes da fratura são continuamente medidos em função do tempo. A instrumentalização pode em princípio ser usada para qualquer método e máquina de teste.
Exemplo de sistema instrumentalizado Instron
Os sistemas mais sofisticados registram a carga em função do tempo, ou carga em função da deformação durante todo o período do evento de impacto. Estes registros fornecem uma representação mais completa do impacto do que um simples valor calculado.
Outra importante vantagem da instrumentalização é a redução do tempo de testes, havendo também a possibilidade de automatização.
As máquinas de queda de peso e os pêndulos instrumentalizados são considerados atualmente os melhores métodos disponíveis para o ensaio de impacto, pois facilitam a comparação entre performance de materiais.
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