Testador de impacto

Um testador de impacto é um dispositivo para testar a resistência ao impacto dos materiais. Existem dois tipos: testadores de impacto por pêndulo e testadores de impacto por queda de esfera (ou por queda de peso). Os testadores de impacto por pêndulo são ainda divididos em testadores de impacto de viga simplesmente apoiada (método Charpy) e testadores de impacto de viga em balanço (método Izod). Eles são usados para determinar a tenacidade ao impacto de materiais não metálicos como plásticos, compósitos reforçados com fibras, náilon reforçado, fibra de vidro, cerâmicas, pedra fundida, aparelhos elétricos plásticos e materiais isolantes.

À medida que o setor se desenvolve, a demanda de mercado por máquinas de ensaio de impacto pendular continua a evoluir. As três formas comuns são: máquinas de ensaio de impacto Charpy, máquinas de ensaio de impacto Izod e máquinas combinadas Izod/Charpy. As máquinas de ensaio de impacto pendular são equipamentos de ensaio ideais para a indústria química, instituições de pesquisa, universidades e departamentos de inspeção de qualidade.

Atualmente, o método Charpy é mais comumente usado na China para testar a resistência ao impacto de plásticos de engenharia, enquanto o método Izod é mais usado no exterior. Ao usar dados de resistência ao impacto, deve-se atentar para o método de ensaio empregado. Os corpos de prova para ensaio de impacto Charpy dividem-se em tipos com e sem entalhe.

Definição de resistência ao impacto

Impact strength directly reflects, evaluates, or determines a material's (or product's) resistance to impact (degree of brittleness or toughness). Three methods are popular in the industry: Charpy impact, Izod impact, and falling ball (or falling weight) impact. The first two methods (Charpy and Izod) mainly judge the inherent impact performance of the material itself; the two have no essential connection — the difference is that Izod delivers greater impact energy, so materials that cannot be broken by Charpy are generally tested by Izod. Falling ball or falling weight impact reflects the impact resistance of the product itself (a product's impact resistance is determined by multiple factors such as material, thickness, and structure).

Due to different test conditions for Charpy, Izod, and falling weight impact (such as specimen specification, span form, impact mode, impact speed, notch type, etc.), various test items arise, such as low-temperature impact, high-temperature impact, unnotched impact, notched impact, and through-thickness impact.

Classificação dos métodos de medição do testador de impacto

Há muitos métodos para testar a resistência ao impacto de plásticos de engenharia, principalmente o método de ensaio de impacto por pêndulo e o método de ensaio de impacto por queda de peso. O ensaio de impacto por pêndulo é ainda dividido em método Charpy e método Izod. O método Charpy é mais comumente usado na China, enquanto o método Izod é mais usado no exterior. Ao usar dados de resistência ao impacto, deve-se atentar para o método de ensaio empregado. Os corpos de prova para ensaio de impacto Charpy dividem-se em tipos sem entalhe e com entalhe.

A resistência ao impacto Charpy e Izod representa a energia absorvida por unidade de área do material; quanto mais energia absorvida, melhor a resistência ao impacto do material. A figura à direita mostra esquemas dos dois métodos de impacto.

Nestes dois ensaios, a resistência ao impacto pode ser expressa pela seguinte fórmula: , where a is the Charpy or Izod impact strength, in kJ/m² (kilojoules per square meter); A is the impact energy absorbed by the specimen, in J; b is the specimen width, in mm; d is the specimen thickness, in mm — for notched impact, the remaining thickness after subtracting the notch.

From the calculation formula, the specimen specifications chosen for the test (thickness, width, notched or not) affect the results. Furthermore, test temperature, selected impact energy, impact speed, span, and so on all affect the results. Theoretically, the greater the width and thickness of the specimen, the greater the absorbed impact energy A (in J), but the corresponding b×d (impact area) is also larger (the relationship between impact area and impact energy is complex, with many influencing factors, and is not linearly proportional). Thus, impact strength values at different thicknesses may deviate, but not greatly, and a thicker specimen does not necessarily have higher impact strength (impact strength only reflects the material itself; to judge a material's impact resistance at a given thickness, compare the magnitude of absorbed impact energy A).

Enquanto isso, para materiais rígidos, a elasticidade estrutural existe em certas espessuras e vãos de apoio, o que afeta significativamente os resultados dos ensaios de impacto. Por isso, as normas nacionais estabelecem que corpos de prova com espessura inferior a 3mm geralmente não são submetidos a ensaios de impacto Charpy ou Izod, e o limite superior de espessura geralmente não excede 10mm; recomenda-se a espessura de 4mm. Não há regras muito explícitas sobre velocidade de impacto, vão e espessura — apenas esquemas recomendados são fornecidos.

In summary, comparing the impact resistance of materials (Charpy and Izod) can only be done under the same time period, the same specimen thickness, and the same test conditions (span, impact speed, same notch type, etc.). Moreover, since the factors affecting a material's resistance to impact energy are complex, the impact resistance reflected by Charpy or Izod is only one-sided. Therefore, Charpy or Izod results mostly serve as auxiliary references; judging a material's impact resistance generally requires comprehensive determination combining multiple test items (elongation at break, elastic modulus, impact strength, etc.). For example, certain core-foamed materials yield extremely low data in Charpy or Izod impact tests, but their falling ball impact data are no worse than those of similar materials.