O teste de impacto IZOD explicado:definição, significância e cálculo

Os engenheiros que trabalham conosco aqui na Xometry utilizam diversos testes de impacto para aprender as características de um material, um dos quais é o teste de impacto IZOD. Existem vários métodos para determinar como um material responderá ou reagirá; para o IZOD, você precisará de um pêndulo e um torno. 

Saiba mais sobre este teste, seus fatores importantes e como ele se compara a outros testes de impacto (como o teste de impacto Charpy). 

O que é um teste de impacto IZOD?

O teste IZOD é uma forma de determinar a resistência ao impacto de um material, especificamente quanta carga ele pode suportar antes de quebrar. Isso o ajudará a escolher o material certo para suas necessidades. Também chamado de teste IZOD com entalhe, foi aceito como um método padronizado pela Sociedade Americana de Testes e Materiais (ASTM) e pela Organização Internacional de Padronização (IOS) – embora esta última exija um material um pouco mais longo e mais largo para teste.

Você pode usá-lo para testar quase qualquer material, mas é mais utilizado para plásticos e polímeros. Você precisará de alguns suprimentos e ferramentas diferentes para realizar o teste, incluindo uma amostra retangular do seu material com um entalhe, uma ferramenta de teste de impacto de pêndulo e um torno. Abaixo está um diagrama da equipe Xometry de como o teste funciona.

Além do impacto, o teste IZOD também dá uma ideia da quantidade de energia que o material pode absorver. É fundamental saber tudo isso antes que esses materiais sejam transformados em produtos ou estruturas que as pessoas usam todos os dias, como pontes. Quando você usa o IZOD para testar, o método é ASTM D256 e para metais é o ASTM E23.

Qual é a importância do teste de impacto IZOD?

O teste de impacto IZOD é importante porque:

1. Permite que os engenheiros determinem a resistência dos materiais candidatos, permitindo que peças e estruturas sejam projetadas com materiais, dimensões e fatores de segurança apropriados.
2. Permite que os engenheiros observem o desempenho dos materiais quando submetidos a cargas de impacto. 

Por que precisamos de testes de impacto IZOD?

Os engenheiros usam o teste IZOD para caracterizar a capacidade dos materiais de absorver energia durante um impacto. Este teste simples e rápido pode ser usado para determinar a temperatura na qual um material muda de comportamento dúctil para frágil (temperatura de transição dúctil para frágil). Alguns aços passam por uma transição dúctil para frágil em torno de 0 °C, bem dentro da faixa de temperatura de serviço para muitas aplicações com questões críticas de segurança, como navios e pontes.

Como é calculado o resultado do teste de impacto IZOD?

Primeiro, a altura do martelo pêndulo é definida. A energia potencial do pêndulo nesta altura é registrada. Segundo, o pêndulo cai e então atinge o corpo de prova. Terceiro, a energia cinética do pêndulo é determinada quando a amostra se rompe. A lei da conservação da energia é usada para determinar a energia cinética na ruptura. A resistência ao impacto de um material é considerada a energia cinética absorvida pela amostra no momento da ruptura.

Quais são as unidades de resistência do teste de impacto IZOD?

As unidades de resistência ao impacto determinadas pelo teste IZOD são normalmente expressas como J/m ou ft-lb/in. Isso pode ser interpretado como a energia cinética, ou quantidade de trabalho, necessária (J, ft-lb) para deformar o material em uma certa quantidade (m, in).

O que é um exemplo de teste de impacto IZOD?

O teste de impacto IZOD é comumente usado para plásticos, enquanto o teste Charpy é comumente usado para metais; no entanto, ambos os métodos podem ser usados para qualquer material. Por exemplo, vários fabricantes de plásticos determinaram a tenacidade média do polioximetileno (POM, acetal) em 90 J/m2 e a tenacidade média do nylon 6,6 em 100 J/m2 usando o teste de impacto IZOD.

Por que usamos uma amostra entalhada para o teste de impacto IZOD?

Uma amostra entalhada é usada para testes IZOD porque o entalhe produz uma concentração de tensão na raiz do entalhe e força a fratura a ocorrer em um local repetível. Ao localizar as tensões, o entalhe promove o início e a propagação de fissuras e minimiza a deformação plástica. Se o primeiro peso do martelo selecionado para o teste não quebrar a amostra, martelos mais pesados ​​serão usados ​​sucessivamente até que a amostra rompa.

Como é realizado o procedimento de teste de impacto IZOD?

O teste IZOD é relativamente simples de fazer, mas requer condições e medições específicas. Aqui estão as etapas gerais que você pode esperar:

1. Primeiro, prepare o corpo de prova, cortando-o nas dimensões exigidas pela ASTM ou IOS e entalhando uma seção em forma de V de 45 graus. O pêndulo baterá logo acima disso para quebrar o material. Você desejará ter um vértice que fique no ponto médio do comprimento do material de teste.
2. Em seguida, adicione o material de teste ao aparelho de teste de pêndulo, na parte inferior, onde o pêndulo irá balançar e fazer contato. Prenda-o com o torno.
3. Você definirá a altura do martelo do pêndulo (o padrão é 24 polegadas) e observará a energia potencial que o pêndulo terá nessa altura. Em seguida, solte o pêndulo.
4. Após o primeiro teste, você pode aumentar o peso do martelo do pêndulo até que ele rompa o material, o que significaria que o valor da resistência ao impacto pode ser calculado.
5. Se você precisar fazer um teste IZOD em temperaturas frias, o material de teste será colocado em um freezer até atingir o equilíbrio e, em seguida, retirado e testado.
6. Para obter o valor do impacto, você dividirá a energia do impacto pela espessura da amostra. Esse número terá uma unidade de J/m ou ft-lb/in, que se traduz na quantidade de energia cinética necessária para deformar e quebrar o material.

Qual máquina é usada para testes de impacto IZOD?

Uma máquina de teste de pêndulo é usada para testes de impacto IZOD. Este tipo de máquina normalmente possui um pêndulo que pode ser fixado em vários ângulos, um martelo na extremidade da haste do pêndulo e um acessório no qual as amostras de teste podem ser posicionadas na parte inferior do aparelho. Normalmente também existe uma escala no ponto de rotação do pêndulo que permite aos usuários especificar diferentes ângulos a partir dos quais o pêndulo deve cair.    

Qual é o padrão de teste de impacto IZOD?

O método de teste de impacto IZOD é padronizado pela ASTM D256 para plásticos e ASTM E23 para metais. O método de teste de impacto IZOD também é padronizado pela ISO (International Organization for Standardization) 180. A principal diferença entre os padrões ASTM e ISO é o tamanho da amostra de teste. O padrão ASTM exige que a amostra de teste tenha dimensões de 2,5" (L) x 0,5" (L) x 0,125" (T) e a profundidade abaixo do entalhe seja 0,4", enquanto a norma ISO diz que a amostra de teste deve ter dimensões de 3,15" (L) x 0,39" (L) x 0,15" (T) e 0,31" de material abaixo do entalhe.

Quais são os fatores que afetam a resistência ao impacto do IZOD?

Existem alguns detalhes que fazem a diferença na leitura da resistência ao impacto obtida de um material:

1. Força de rendimento

Embora um material possa ser tratado termicamente para ter maior resistência ao escoamento, os processos de tratamento térmico também podem diminuir a ductilidade do material. Isto pode levar a uma menor resistência ao impacto em geral. Para saber mais, consulte nosso guia completo sobre Resistência ao rendimento.

2. Ductilidade

Materiais com maior ductilidade tendem a deformar-se antes de serem permanentemente quebrados ou danificados. Sendo este o caso, você descobrirá que esses materiais tendem a ter maior resistência ao impacto. Para saber mais, consulte nosso guia completo sobre Ductilidade.

3. Entalhes

É importante obter o raio da ponta e a profundidade do entalhe corretos para obter uma leitura precisa da resistência ao impacto. Isso ocorre porque o entalhe localiza a tensão e a sensibilidade varia dependendo do material que você está usando.

4. Temperatura e taxa de deformação

Uma temperatura mais baixa influenciará o quão frágil é um material e quanta deformação ocorre durante o teste. Quanto mais frio fica, maior a probabilidade de a taxa de deformação do material diminuir, o que é importante estar ciente.

5. Mecanismo de Fratura

Você vai querer entender que tipo de fratura está em jogo, o que dependerá da composição e da estrutura do material que você está testando. Será uma fratura dúctil ou frágil, ou apresentará características de ambos os tipos. O resultado serão diferentes tipos de fissuras, incluindo clivagem e coalescência de microvazios. 

Qual é a diferença entre o teste de impacto IZOD e o teste de impacto Charpy?

Ambos os testes usam o mesmo tipo de dispositivo de pêndulo oscilante, mas o IZOD é normalmente usado para testar plásticos, enquanto o Charpy é popular para testar metais. Abordamos algumas outras diferenças entre esses testes na tabela abaixo.

Para saber mais, consulte nosso guia completo sobre Teste de Impacto Charpy.

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Kat de Naoum

Kat de Naoum é escritora, autora, editora e especialista em conteúdo do Reino Unido com mais de 20 anos de experiência em redação. Kat tem experiência em escrever para diversas organizações técnicas e de manufatura e adora o mundo da engenharia. Além de escrever, Kat foi paralegal por quase 10 anos, sete dos quais em finanças de navios. Ela escreveu para muitas publicações, tanto impressas quanto online. Kat é bacharel em literatura e filosofia inglesa e mestre em redação criativa pela Kingston University.

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