Tenacidade à fratura segundo ASTM E399/ISO 12135: Reduzindo custos e complexidade
Dois tipos de ensaio – um único sistema: A forma mais inteligente de determinar o KIC
Quando se fala sobre a segurança dos materiais, não basta mais conhecer apenas sua força máxima de tração. O que realmente importa é: Como um material reage a defeitos – como pequenas fissuras geradas durante a fabricação ou por carregamento? É exatamente aqui que a mecânica da fratura entra em ação. Uma das normas mais importantes nesta área é a ASTM E399, que trata do chamado fator crítico de intensidade de tensão, KIC.
Esse valor descreve quão resistente um material com fissuras é à propagação instável de trincas – ou seja, qual é a intensidade do campo de tensões próxima à ponta da trinca antes que ocorra a falha súbita. Especialmente em aplicações críticas para a segurança – como na indústria aeroespacial, indústria automotiva ou em engenharia de energia – esse indicador é fundamental.
O que a ASTM E399 exatamente avalia?
A ASTM E399 estabelece as condições de ensaio para determinar o valor da tenacidade à fratura KIC em condições de elasticidade linear. O diferencial: Trabalha-se com corpos de prova padronizados – geralmente CT (Compact Tension) ou SEB (Single Edge Bend) – que contêm fissuras pré-definidas de forma controlada. Eles são submetidos a carregamento quase-estático até a fratura, enquanto a intensidade de tensões na fissura é avaliada.
Pré-requisitos para resultados válidos são:
- Comportamento linear-elástico do material
- Uma fissura ‘natural’ com determinadas características (ou seja, afiada, com um comprimento específico e um campo de tensões prévio definido)
- Um procedimento de ensaio precisamente controlado
- Uma análise cuidadosa de acordo com a norma
E é exatamente aqui que se percebe: A ASTM E399 está longe de ser um ensaio padrão simples.. Os requisitos para a máquina, o software e o operador são altos – e o tempo necessário para muitos corpos de prova pode ser enorme.
O Vibrophore: Eficiência encontra precisão
A ZwickRoell possui no portfólio o Vibrophore, uma solução originalmente desenvolvida para ensaios de fadiga (por exemplo, curvas S-N conforme DIN 50100). Mas com um benefício adicional inteligente: Por meio de um bloqueio mecânico do ressonador, o Vibrophore também pode ser usado para ensaios quase-estáticos – tornando-o perfeito para a ASTM E399.
As vantagens são óbvias:
- Dois métodos de ensaio, um único sistema: Ensaios de fadiga e ensaios de tenacidade à fratura em uma única máquina
- Eficiente em termos de energia: Em operação de ressonância, o Vibrophore consome apenas cerca de 2% da energia de uma máquina servo-hidráulica comparável
- Baixa necessidade de manutenção: Sem sistema hidráulico, sem óleo, sem unidade de resfriamento
- Silencioso e limpo: Ideal para ambientes de laboratório, sem ruídos incômodos ou névoa de óleo
- Avaliação automatizada: Com o software de ensaio testXpert, é possível documentar e arquivar diretamente os resultados conforme ASTM E399
Um exemplo prático
Em muitos laboratórios de ensaio – por exemplo, em empresas de processamento de metais ou fornecedores da indústria aeronáutica – ensaios de fadiga e de mecânica da fratura são realizados regularmente. Em vez de manter dois sistemas, o Vibrophore pode ser utilizado como um verdadeiro coringa: Durante o dia, realizam-se ensaios KIC quase-estáticos conforme ASTM E399; à noite, curvas S-N em operação contínua. A troca entre os modos de operação é feita sem ferramentas – dificilmente poderia ser mais eficiente.
Especialmente em grandes volumes ou com prazos apertados, essa flexibilidade impacta positivamente a utilização da máquina e os custos operacionais. O esforço com treinamento também é menor, já que o pessoal de ensaio precisa se familiarizar com apenas um sistema.
Tecnologicamente pensado – economicamente convincente
Em termos de custo total de operação, o Vibrophore se destaca especialmente. Enquanto sistemas servo-hidráulicos clássicos não são apenas caros em consumo, mas também exigem manutenção regular (por exemplo, troca de óleo, filtros, válvulas) e refrigeração complexa, o Vibrophore permanece:
- com baixa necessidade de manutenção (peças com mínima solicitação mecânica)
- Economiza espaço (sem unidades adicionais)
- e economicamente eficiente a longo prazo
Conclusão: ASTM E399 com o Vibrophore – ensaiar de forma mais inteligente
A mecânica da fratura é desafiadora – do ponto de vista técnico, normativo e organizacional. Quem deseja trabalhar de forma eficiente e preparada para o futuro dificilmente prescinde do Vibrophore. A possibilidade de realizar ensaios dinâmicos e quase-estáticos em uma única máquina reduz os custos de investimento e operação, ao mesmo tempo em que aumenta a flexibilidade do laboratório de ensaios.
Com a ZwickRoell e o Vibrophore, você está totalmente preparado para todos os desafios da mecânica da fratura – da ASTM E399 à ISO 12106 e aos ensaios de resistência à fadiga.
