UNIVERSIDADE ESTADUAL DE PONTA GROSSASETOR DE CIENCIAS AGRRIAS E
DE TECNOLOGIADEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE MATERIAIS
ARTHUR MALISKI DA SILVAALEXANDRA MAZURAUGUSTO ARAUJO
VUITIKGUILHERME BORELA TATIM
ENSAIOS NO DESTRUTIVOS
PONTA GROSSA
2014ARTHUR MALISKI DA SILVAALEXANDRA MAZURAUGUSTO ARAUJO
VUITIKGUILHERME BORELA TATIM
ENSAIOS NO DESTRUTIVOS
Trabalho apresentado disciplina de Ensaios e Caracterizao de
Materiais do Curso de Engenharia de Materiais, 3 srie, da
Universidade Estadual de Ponta Grossa UEPG.
Prof. Guilherme Forbeck
PONTA GROSSA2014
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SUMRIO
1INSPEO POR PARTCULAS MAGNTICAS31.1APLICAES, VANTAGENS E
LIMITAES31.2TIPOS DE EQUIPAMENTOS41.3PARMETROS PARA ANLISE52ENSAIOS
POR CORRENTES PARASITAS62.1APLICAES DAS CORRENTES
PARASITAS92.2VANTAGENS92.3LIMITAES103ENSAIOS POR LQUIDOS
PENETRANTES103.1FINALIDADE DO ENSAIO103.2PRINCPIOS
BSICOS113.3VANTAGENS E LIMITAES DO
ENSAIO143.3.1Vantagens143.3.2Limitaes.15REFERNCIAS16
INSPEO POR PARTCULAS MAGNTICAS
O mtodo de inspeo por partculas magnticas uma forma de localizar
descontinuidades na superfcie de um material ferromagntico. A
tcnica leva em conta o fato de que quando o material magnetizado os
defeitos superficiais formam descontinuidades magnticas na direo
transversal ao campo [1].As descontinuidades so detectadas
aplicando finas partculas ferromagnticas na superfcie da pea. Essas
partculas so organizadas pelos campos magnticos descontnuos,
indicando a localizao, tamanho, forma e extenso dos defeitos. As
partculas magnticas podem ser aplicadas diretamente na superfcie ou
com o auxlio de gua ou leo [1].Os materiais ferromagnticos mais
comuns incluem as ligas de ferro, nquel e cobalto. A maioria dos
aos endurecidos por precipitao adquirem comportamento ferromagntico
aps o envelhecimento. Essa caracterstica persiste at a temperatura
de Curie, que para a maioria dos ferromagnticos corresponde a 760C
[1].
APLICAES, VANTAGENS E LIMITAES
A tcnica utilizada principalmente para avaliar peas automotivas
e aeroespaciais entre as vrias etapas do processo produtivo. Essas
indstrias normalmente possuem uma escala de inspees a ser executada
ao longo dos turnos, sem que a produo seja interrompida [1].As
principais vantagens da utilizao de partculas magnticas so que elas
permitem observar trincas pequenas e rasas, inclusive aquelas que
no aparecem na superfcie. Embora as trincas internas sejam
detectadas de forma mais sutil do que as superficiais, os diversos
tipos de aparelho disponveis para essa anlise permitem estudar peas
com dimenses variadas [1].Entretanto, como qualquer outra tcnica,
as partculas magnticas possuem algumas limitaes. A principal delas
o fato da anlise se restringir a materiais ferromagnticos, e a
exigncia de campos muito fortes com um grande consumo de energia
para peas muito grandes. Deve-se atentar para que os contatos
eltricos do equipamento no danifiquem a pea por um aquecimento
localizado. Alm disso, pode ser necessria a limpeza e desmagnetizao
da pea aps a anlise [1].Para melhores resultados, o campo magntico
deve estar alinhado de modo a interceptar o plano com maior
densidade de descontinuidades. Mesmo assim, necessrio conhecimento
tcnico e experincia do analista [1].
TIPOS DE EQUIPAMENTOS
De acordo com o tamanho do equipamento, tipo e magnitude de
magnetizao, os equipamentos podem ser classificados em: portteis,
mveis, fixos e multidirecionais. Os aparelhos portteis pesam de 16
a 40 kg, podendo ser transportados facilmente at a pea, podendo
produzir correntes de meia onda de 750 a 500 A. Esta a principal
desvantagem do equipamento, que incapaz de fornecer correntes mais
elevadas para estudar peas maiores [1].J os aparelhos portteis
fornecem campos magnticos mais potentes. So mais robustos, mas
possuem um jogo de peas que facilita o seu transporte para
determinadas aplicaes. Sua corrente varia de 1500 a 6000 A.
Equipamentos estacionrios normalmente so utilizados para peas muito
grandes, assumindo valores de corrente de at 20000 A. Sua abertura
varia de 0,3 a 3,7 m [1]. possvel que um mesmo equipamento tenha
mais de uma fonte de campo magntico, sendo possvel produzir campos
alinhados a vrias direes ao mesmo tempo. Isso permite detectar
descontinuidades em vrios planos com apenas uma anlise [1].Na
figura abaixo esto representados alguns esquemas para anlise de
peas variadas.
Figura 1: Aparatos utilizados para estudo de placas planas e
variadas peas cilndricas.
Fonte: [1]
PARMETROS PARA ANLISE
O primeiro parmetro a ser considerado o tipo de corrente
utilizada. Normalmente usada corrente alternada para avaliar
trincas superficiais ou muito prximas da superfcie. Enquanto que
para trincas internas recomendvel utilizar a corrente contnua por
conta da sua maior uniformidade na direo longitudinal [1].O mtodo
de magnetizao deve ser adequado para que os campos residuais
produzidos pelos defeitos sejam facilmente detectveis. Quando se
utiliza partculas secas, recomendvel magnetizar a pea e em seguida
aplicar as partculas, na chamada magnetizao descontnua. Esse mtodo
evita mascarar os campos residuais. Para partculas acompanhadas de
gua ou leo, a pea estudada deve estar continuamente magnetizada.
Este processo tambm indicado para estudar aos de baixo carbono
[1].O tamanho das partculas deve ser levado em considerao.
Partculas muito grandes dificilmente so organizadas pelos campos
magnticos residuais; por outro lado, as muito finas acabam se
acumulando em regies indesejadas, confundindo os resultados. Quanto
forma, partculas levemente cilndricas so preferidas, pois esse
formato permite uma polarizao e organizao mais gil do que as
partculas esfricas [1].
ENSAIOS POR CORRENTES PARASITAS
Os ensaios por correntes parasitas, tambm conhecidos por
correntes de Eddy ou correntes de Feucalt, baseiam-se no princpio
da induo eletromagntica. Ao contrrio da maioria dos outros mtodos,
que se aplicam apenas na deteco de descontinuidades, os ensaios por
correntes parasitas possibilitam tambm a determinao de certas
caractersticas fsicas, tais como medio de espessuras de camadas,
condutividade eltrica, permeabilidade magntica, etc; assim como a
diferenciao de metais quanto composio qumica, dureza,
microestrutura, tratamento trmico, etc [2].Este mtodo bastante
similar tcnica de aquecimento por induo utilizada em processos de
solda e tmpera por induo. Ambas as tcnicas dependem do princpio de
induo eletromagntica para induzir correntes parasitas numa pea
disposta dentro ou nas proximidades de uma ou mais bobinas de
induo. O aquecimento consequncia das perdas de energia produzidas
pelo fluxo de correntes parasitas na pea, por um comportamento
resistivo. Em ambos os casos, o chamado efeito pelicular (skin
effect) determina a escolha da frequncia de operao
[2].Diferentemente da tcnica de aquecimento por induo, o ensaio por
correntes parasitas utiliza potncias menos elevadas para a anlise
da amostra, e a bobina utilizada mais complexa no segundo caso,
sendo composta por um primrio e um secundrio, ou invs de apenas um
primrio no caso de aquecimento por induo [2].No mtodo de ensaios no
destrutivos por correntes parasitas, a pea a ser ensaiada disposta
dentro de uma bobina, ou em contato com uma sonda, pela qual
circula uma corrente alternada, chamada corrente de excitao, como
demonstra a Figura 2.
Figura 2 Dois tipos comuns de bobinas de inspeo e os padres de
fluxo de correntes parasitas geradas pela corrente nas bobinas.
Bobinas solenoides so aplicadas para peas cilndricas ou tululares,
enquanto a bobina do tipo panqueca usada para superfcies
planas.
Fonte: [2]
Nas proximidades da bobina gerado um campo eletromagntico
chamado de campo primrio (HP), o qual induz um fluxo de correntes
parasitas na pea sendo ensaiada. As correntes parasitas induzidas
na pea, por sua vez, geram um segundo campo eletromagntico, chamado
de campo secundrio (HS) o qual tem sentido contrrio ao primrio.
Desta maneira o campo magntico resultante observado pode ser
representado por HP- HS [2].Variaes nas caractersticas do material
sendo ensaiado, tais como composio qumica, dureza, espessura de
camadas endurecidas, condio do tratamento trmico, descontinuidade,
geometria, dimenses, etc, produzem uma mudana do fluxo de correntes
parasitas, e como consequncia, uma variao do campo secundrio (HS),
do campo resultante (HP HS) e da impedncia [2].O processamento da
tenso induzida da bobina gera um resultado que pode ser mostrado
num instrumento analgico ou digital, num aparelho com tubo de raios
catdicos, num registrador grfico, entre outros mtodos, para uma
posterior anlise dos resultados.A Figura 3 a seguir, mostra a
distoro do fluxo de correntes parasitas em um cilindro, devido
presena de descontinuidades. Figura 3 - Representao de distoro de
fluxo de correntes parasitas.
Fonte: [2]
A intensidade do campo primrio depende fundamentalmente da
intensidade da corrente de excitao (I), a intensidade do campo
secundrio depende da condutividade eltrica (), da permeabilidade
magntica () e das caractersticas geomtricas () do material sendo
ensaiado, assim como da frequncia (f) da corrente de excitao, isto
:HS = (,,f, )Portanto, a intensidade do campo eletromagntico
resultante ser: HT = HP- HS = (I) - (,,f, )De forma geral, nos
ensaios por correntes parasitas:
As variaes de permeabilidade magntica () correspondem a variaes
na dureza do material. As variaes locais de condutividade eltrica
() correspondem a variaes na liga do material. As variaes locais de
condutividade eltrica () correspondem a descontinuidades
superficiais no material.
APLICAES DAS CORRENTES PARASITAS
Diversas aplicaes do mtodo de correntes parasitas podem ser
citadas, entre elas: Deteco de descontinuidades em metais ferrosos
e no ferrosos. Medio de condutividade eltrica em metais no
magnticos. Medio de espessuras de camadas no condutivas sobre
metais condutores no magnticos. Medio de espessuras de camadas no
magnticas sobre metais magnticos. Diferenciaes de metais quanto
composio qumica, dureza, microestrutura, etc.
VANTAGENS
O mtodo das correntes parasitas apresenta tima sensibilidade na
deteco de descontinuidades superficiais, e aplicado tanto a
materiais ferrosos e no ferrosos. As indicaes so imediatas, e no a
necessidade de materiais de consumo.Esse mtodo possibilita elevadas
velocidades de inspeo, e no exige uma preparao superficial rigorosa
das peas e serem ensaiadas. A grande versatilidade do mtodo permite
que o mesmo seja utilizado com sucesso em inmeras
aplicaes.LIMITAES
Uma das limitaes apresentadas por esse mtodo a profundidade de
penetrao limitada do ensaio, dependendo da frequncia e do material
ensaiado. Em muitas aplicaes, a elevada sensitividade do mtodo s
variadas propriedades e caractersticas de uma amostra pode se
tornar uma desvantagem. Algumas variveis que no so de interesse
podem causar erros de interpretao, como sinais que mascaram outras
variveis crticas. Esse ensaio apresenta algumas dificuldades na
obteno de registros permanentes, alm de que as peas a serem
ensaiadas precisam ter geometria uniforme em alguns casos. Por fim,
o investimento inicial pode ser elevado para certas aplicaes
ENSAIOS POR LQUIDOS PENETRANTES
O ensaio por lquidos penetrantes um mtodo desenvolvido
especialmente para a deteco de descontinuidades essencialmente
superficiais, e ainda que estejam abertas na superfcie do
material.Este mtodo, se iniciou antes da primeira guerra mundial,
principalmente pela indstria ferroviria na inspeo de eixos, porm
tomou impulso quando em 1942, nos EUA, foi desenvolvido o mtodo de
penetrantes fluorescentes. Nesta poca, o ensaio foi adotado pelas
indstrias aeronuticas, que trabalhando com ligas no ferrosas,
necessitavam um mtodo de deteco de defeitos superficiais diferentes
do ensaio por partculas magnticas (no aplicvel a materiais no
magnticos). A partir da segunda guerra mundial, o mtodo foi se
desenvolvendo, atravs da pesquisa e o aprimoramento de novos
produtos utilizados no ensaio, at seu estgio atual [3].
FINALIDADE DO ENSAIO
O ensaio por lquidos penetrantes presta-se a detectar
descontinuidades superficiais e que sejam abertas na superfcie,
tais como trincas, poros, dobras, etc., podendo ser aplicado em
todos os materiais slidos e que no sejam porosos ou com superfcie
muito grosseira [3]. muito usado em materiais no magnticos como
alumnio, magnsio, aos inoxidveis austenticos, ligas de titnio, e
zircnio, alm dos materiais magnticos. tambm aplicado em cermica
vitrificada, vidro e plsticos [3].
PRINCPIOS BSICOS
O mtodo consiste em fazer penetrar na abertura da
descontinuidade um lquido. Aps a remoo do excesso de lquido da
superfcie , faz-se sair da descontinuidade o lquido retido atravs
de um revelador. A imagem da descontinuidade fica ento desenhada
sobre a superfcie.Podemos descrever o mtodo em seis etapas
principais no ensaio , quais sejam [3]:
a) Preparao da superfcie - Limpeza inicialAntes de se iniciar o
ensaio, a superfcie deve ser limpa e seca. No devem existirgua, leo
ou outro contaminante. Contaminantes ou excesso de rugosidade,
ferrugem, etc, tornam o ensaio no confivel.
Figura 4: Preparao e limpeza inicial da superfcie.
Fonte: [3]
b) Aplicao do Penetrante:Consiste na aplicao de um lquido
chamado penetrante, geralmente de cor vermelha, de tal maneira que
forme um filme sobre a superfcie e que por ao do fenmeno chamado
capilaridade penetre na descontinuidade. Deve ser dado um certo
tempo para que a penetrao se complete.
Figura 5: Tempo de penetrao do lquido na abertura.
Fonte: [3]
c) Remoo do excesso de penetrante.Consiste na remoo do excesso
do penetrante da superfcie, atravs de produtos adequados ,
condizentes com o tipo de lquido penetrante aplicado , devendo a
superfcie ficar isenta de qualquer resduo na superfcie.
Figura 6: Remoo do excesso de lquido da superfcie.
Fonte: [3]
d) RevelaoConsiste na aplicao de um filme uniforme de revelador
sobre a superfcie. O revelador usualmente um p fino (talco) branco.
Pode ser aplicado seco ou em suspenso, em algum lquido. O revelador
age absorvendo o penetrante das descontinuidades e revelando-as.
Deve ser previsto um determinado tempo de revelao para sucesso do
ensaio.
Figura 7: Aplicao do revelador e observao da indicao.
Fonte: [3]
e) Avaliao e InspeoAps a aplicao do revelador, as indicaes
comeam a serem observadas, atravs da mancha causada pela absoro do
penetrante contido nas aberturas, e que sero objetos de avaliao.A
inspeo deve ser feita sob boas condies de luminosidade, se o
penetrante do tipo visvel (cor contrastante com o revelador) ou sob
luz negra, em rea escurecida, caso o penetrante seja fluorescente.A
interpretao dos resultados deve ser baseada no Cdigo de fabricao da
pea ou norma aplicvel ou ainda na especificao tcnica do
Cliente.Nesta etapa deve ser preparado um relatrio escrito que
mostre as condies do ensaio, tipo e identificao da pea ensaiada,
resultado da inspeo e condio de aprovao ou rejeio da pea.Em geral a
etapa de registro das indicaes bastante demorada e complexa, quando
a pea mostra muitos defeitos. Portanto , o reparo imediato das
indicaes rejeitadas com posterior reteste, mais recomendvel.
Figura 8: Absoro do lquido, pelo revelador, de dentro da
abertura.
Fonte: [3]
f) Limpeza ps ensaioA ltima etapa, geralmente obrigatria, a
limpeza de todos os resduos de produtos, que podem prejudicar uma
etapa posterior de trabalho da pea (soldagem,usinagem, etc).
VANTAGENS E LIMITAES DO ENSAIOVantagens
Poderamos dizer que a principal vantagem do mtodo a sua
simplicidade. fcil de fazer de interpretar os resultados. O
aprendizado simples, requer pouco tempo de treinamento do inspetor
[3].Como a indicao assemelha-se a uma fotografia do defeito, muito
fcil de avaliar os resultados. Em contrapartida o inspetor deve
estar ciente dos cuidados bsicos a serem tomados (limpeza, tempo de
penetrao, etc), pois a simplicidade pode se tornar uma faca de dois
gumes.No h limitao para o tamanho e forma das peas a ensaiar, nem
tipo de material; por outro lado, as peas devem ser susceptveis
limpeza e sua superfcie no pode ser muito rugosa e nem porosa.O
mtodo pode revelar descontinuidades (trincas) extremamente finas
(da ordem de 0,001 mm de abertura) [3].
Limitaes.
S detecta descontinuidades abertas para a superfcie, j que o
penetrante tem que entrar na descontinuidade para ser
posteriormente revelado. Por esta razo, a descontinuidade no deve
estar preenchida com material estranho [3].A superfcie do material
no pode ser porosa ou absorvente j que no haveria possibilidade de
remover totalmente o excesso de penetrante, causando mascaramento
de resultados.A aplicao do penetrante deve ser feita numa
determinada faixa de temperatura. Superfcies muito frias (abaixo de
10C) ou muito quentes (acima de 52C) no so recomendveis ao
ensaio.Algumas aplicaes das peas em inspeo fazem com que a limpeza
seja efetuada da maneira mais completa possvel aps o ensaio (caso
de maquinaria para indstria alimentcia, material a ser soldado
posteriormente, etc). Este fato pode tornar-se limitativo ao exame,
especialmente quando esta limpeza for difcil de fazer [3].
Figura 9: Junta soldada contendo trinca visual.
Fonte: [3]
REFERNCIASx1.A. Lindgren, Magnetic Particle Inspection,
Nondestructive Evaluation and Quality Control, Vol 17, ASM
Handbook, ASM International, 1989, p 89128.2.ASM Committee on Eddy
Current Inspection, Eddy Current Inspection, Nondestructive
Evaluation and Quality Control, Vol 17, ASM Handbook, ASM
International, 1989, p 164194.3.ANDREUCCI, Ricardo. Lquidos
Penetrantes, Ed Julho 2003, So Paulo.
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