O teste Charpy é um dos métodos para determinar a resistência e sensibilidade dos materiais quando submetido a uma certa carga de impacto. O objetivo principal é medir a quantidade de energia absorvida pelo material durante a fratura. São essenciais para garantir a segurança, confiabilidade e qualidade dos mais diversos materiais. É muito utilizado no setor automobilístico, de aeronaves e em peças específicas utilizadas na indústria.
A principal vantagem do teste Charpy é a simplicidade e o baixo custo e o tamanho reduzido do corpo de prova. O teste ainda pode ser executado em diversos campos de temperaturas. Além disso, o corpo de prova é adequado para medir as diferenças de comportamento para materiais de baixa resistência ao impacto como os aços estruturais. Também é, freqüentemente, usado para fins de controle de qualidade e de aprovação de materiais.
O ensaio é realizado por um pêndulo de impacto. O corpo de prova é fixado em um suporte, na base da máquina. O martelo do pêndulo - com uma borda de aço endurecido - é liberado de uma altura pré-definida, causando a ruptura do corpo em teste. A altura de elevação do martelo após o impacto, em comparação com a anterior, dá a medida da energia absorvida pelo corpo de prova.
O teste pode ser conduzido em temperatura ambiente ou em temperaturas mais baixas para testar a fragilidade do material em baixa temperatura.
No ensaio Charpy o corpo de prova é bi-apoiado como uma viga simples, com um entalhe central. O corpo de prova é posicionado de forma que o entalhe fique na face oposta à face de impacto. O posicionamento do entalhe é tal que o impacto ocorre na região de maior tensão - a seção transversal média do corpo de prova. Como mostra o esquema abaixo:
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Os corpos de prova podem ser de diferentes tipos e dimensões dos entalhes. A norma americana E23 especifica os tipos. Eles são divididos em três grupos: A, B e C. Todos possuem as mesmas dimensões. A seção transversal é quadrada com 10 mm de lado e o comprimento é de 55 mm. O entalhe é executado no ponto médio do comprimento e pode ter 3 diferentes formas: em V, em forma de fechadura e em U invertido, que correspondem aos grupos A, B e C respectivamente, como mostra a figura.
Os entalhes mais profundos ou agudos, do tipo Charpy A, são indicados para teste de materiais mais dúcteis ou quando as velocidades no teste são menores. As duas condições favorecem a ruptura frágil. Para ferros fundidos e metais fundidos sob pressão, o corpo de prova não necessita de entalhe.
Mas os corpos de prova do ensaio Charpy ainda podem variar de acordo com algumas normas internacionais. É o exemplo da forma Mesnager, semelhante ao corpo Charpy tipo C mas com profundidade de entalhe reduzida, e o Schnadt, com cinco diferentes geometrias de entalhe. No corpo Schnadt, um pino de aço é posicionado dentro do entalhe para a execução do teste. O pino previne o aparecimento de tensões de compressão no impacto. Veja os formatos nas imagens a seguir.
Principal Norma para o teste
A principal normatizadora do ensaio Charpy no Brasil é a Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT). Abaixo estão os pontos que controlam o teste.
ABNT
- NBRNM 281-1 (11/2003) Materiais metálicos - Parte 1: Ensaio de impacto por pêndulo Charpy
- NBR NM281-2 (11/2003) Materiais metálicos - Parte 2: Calibração de máquinas de ensaios de impacto por pêndulo Charpy
- NBR6157 (12/1988) Materiais metálicos - Determinação da resistência ao impacto em corpos-de-prova entalhados simplesmente apoiados