Ensaio visual

Ensaio visual

O ensaio visual dos metais foi o primeiro mtodo de ensaio no destrutivo aplicado pelo homem. , com certeza, o ensaio mais barato, usado em todos os ramos da indstria. Assim, a inspeo visual exige definio clara e precisa de critrios de aceitao e rejeio do produto que est sendo inspecionado. Requer ainda inspetores treinados e especializados, para cada tipo ou famlia de produtos.

Descontinuidades e defeitos

Os conceitos de descontinuidade e defeito de peas so termos muito comuns na rea de ensaios no destrutivos. Para entend-los, vejamos um exemplo simples: Um copo de vidro com pequenas bolhas de ar no interior de sua parede, formadas devido a imperfeies no processo de fabricao, pode ser utilizado sem prejuzo para o usurio. Essas imperfeies so classificadas como descontinuidades. Mas, caso essas mesmas bolhas aflorassem superfcie do copo, de modo a permitir a passagem do lquido do interior para a parte externa, elas seriam classificadas como defeitos, pois

impediriam o uso do copo.De modo geral, nos deparamos na indstria com inmeras variveis de processo que podem gerar imperfeies nos produtos. Essas imperfeies devem ser classificadas como descontinuidades ou defeitos. Os responsveis por essa atividade so os projetistas profissionais, que por meio de clculos de engenharia selecionam os componentes de um produto que impliquem segurana e apresentem o desempenho esperado pelo cliente.

Principal ferramenta do ensaio visual

A principal ferramenta do ensaio visual so os olhos, o olho considerado um rgo pouco preciso. A viso varia em cada um de ns, e mostra-se mais varivel ainda quando se comparam observaes visuais num grupo de pessoas. Para minimizar essas variveis, deve-se padronizar fatores como a luminosidade, a distncia ou o ngulo em que feita a observao. Para eliminar esse problema, nos ensaios visuais, devemos utilizar instrumentos que permitam dimensionar as descontinuidades, por exemplo, uma escala graduada (rgua). Repita os testes usando uma rgua. Assim, voc chegar a concluses mais confiveis. A inspeo visual a olho nu afetada pela distncia entre o olho do observador e o objeto examinado. A distncia recomendada para inspeo situa-se em torno de 25 cm: abaixo desta medida, comeam a ocorrer distores na visualizao do objeto. Existem outros fatores que podem influenciar na deteco de descontinuidades no ensaio visual.

Limpeza da superfcie

As superfcies das peas ou partes a serem examinadas devem ser cuidadosamente limpas, de tal forma que resduos como graxas, leos, poeira, oxidao etc. no impeam a deteco de possveis descontinuidades e/ou at de defeitos.

Acabamento da superfcie

O acabamento superficial resultante de alguns processos de fabricao - pode mascarar ou esconder

descontinuidades; portanto, dependendo dos requisitos de qualidade da pea, elas devem ser cuidadosamente preparadas (decapadas, rebarbadas,usinadas) para, s ento, serem examinadas.

Nvel de iluminao e seu posicionamento

O tipo de luz utilizada tambm influi muito no resultado da inspeo visual. A luz branca natural, ou seja, a luz do dia, uma das mais indicadas; porm, por problemas de layout, a maioria dos exames feita

em ambientes fechados, no interior de fbricas. Utilizam-se, ento, lmpadas eltricas, que devem ser posicionadas atrs do inspetor, ou em outra posio qualquer, de modo a no ofuscar sua vista.

Contraste entre a descontinuidade e o resto da superfcie

A descontinuidade superficial de um determinado produto deve provocar um contraste, ou seja, uma diferena visual clara em relao superfcie de execuo do exame. Esta caracterstica deve ser avaliada antes de se escolher o exame visual como mtodo de determinao de descontinuidades, para evitar que possveis defeitos sejam liberados equivocadamente.

Um fator de fracasso na inspeo visual a fadiga visual dos inspetores, que observam os mesmos tipos de peas durante longos perodos de trabalho. Para minimizar esse problema, deve-se programar paradas para descanso. Outro recurso colocar esporadicamente na linha de inspeo peas-padro, com

defeitos mnimos conhecidos, a fim de avaliar o desempenho dos inspetores. Alm do treinamento, estes devem receber acompanhamento oftalmolgico. Ele faz parte da qualificao dos inspetores e deve ser realizado periodicamente, para garantir sua acuidade visual.

Lquidos penetrantes

Ele teve incio nas oficinas de manuteno das estradas de ferro, em vrias partes do mundo.

Naquela poca, comeo da era industrial, no se tinha conhecimento do comportamento das descontinuidades existentes nas peas. E quando estas eram colocadas em uso, expostas a esforos de trao, compresso, flexo e, principalmente, esforos cclicos, acabavam se rompendo por fadiga.

Era relativamente comum o aparecimento de trincas e at a ruptura de peas de vages, como eixos, rodas, partes excntricas etc., sem que os engenheiros e projetistas da poca pudessem determinar a causa do problema.

Algumas trincas podiam ser percebidas, mas o ensaio visual no era suficiente para detectar todas elas, pela dificuldade de limpeza das peas. Foi desenvolvido ento um mtodo especial no destrutivo para detectar rachaduras em peas de vages e locomotivas, chamado de mtodo do leo e giz.

Neste mtodo, as peas, depois de lavadas em gua fervendo ou com uma soluo de soda custica, eram mergulhadas num tanque de leo misturado com querosene, no qual ficavam submersas algumas horas ou at um dia inteiro, at que essa mistura penetrasse nas trincas porventura existentes nas peas.

Depois desta etapa, as peas eram removidas do tanque, limpas com estopa embebida em querosene e colocadas para secar. Depois de secas, eram pintadas com uma mistura de giz modo e lcool; dessa pintura resultava uma camada de p branco sobre a superfcie da pea. Em seguida, martelavam-se as peas, fazendo com que a mistura de leo e querosene sasse dos locais em que houvesse trincas, manchando a pintura de giz e tornando as trincas visveis.

Este teste era muito passvel de erros, pois no havia qualquer controle dos materiais utilizados - o leo, o querosene e o giz. Alm disso, o teste no conseguia detectar pequenas trincas e defeitos subsuperficiais.

Testes mais precisos e confiveis s apareceram por volta de 1930, quando o teste do .leo e giz. foi substitudo pelo de partculas magnticas. Somente em 1942, nos Estados Unidos, Roberto C. Switzer, aperfeioando o teste do leo e giz, desenvolveu a tcnica de lquidos penetrantes, pela necessidade que a indstria aeronutica americana tinha de testar as peas dos avies, que so at hoje fabricadas com ligas de metais no ferrosos, como alumnio e titnio, e que, conseqentemente, no podem ser ensaiados

por partculas magnticas. Descrio do ensaio

Hoje em dia, o ensaio por lquidos penetrantes, alm de ser aplicado em peas de metais no ferrosos, tambm utilizado para outros tipos de materiais slidos, como metais ferrosos, cermicas vitrificadas, vidros, plsticos e outros que no sejam porosos. Sua finalidade detectar descontinuidades abertas na superfcie das peas, como trincas, poros, dobras, que no sejam visveis a olho nu. O ensaio consiste em aplicar um lquido penetrante sobre a superfcie a ser ensaiada. Aps remover o excesso da superfcie, faz-se sair da descontinuidade o lquido penetrante retido, utilizando-se para isso um revelador.

A imagem da descontinuidade, ou seja, o lquido penetrante contrastando com o revelador, fica ento visvel.

Etapas deste ensaio:

a) Preparao e limpeza da superfcie - A limpeza da superfcie a ser ensaiada fundamental para a revelao precisa e confivel das descontinuidades porventura existentes na superfcie de ensaio.

O objetivo da limpeza remover tinta, camadas protetoras, xidos, areia, graxa, leo, poeira ou qualquer resduo que impea o penetrante de entrar na descontinuidade.

Para remover esses resduos sem contaminar a superfcie de ensaio utilizam se solventes, desengraxantes ou outros meios apropriados. A Tabela 1 apresenta alguns contaminantes, descreve seus efeitos e indica possveis solues para limpeza e correo da superfcie de exame.

b) Aplicao do lquido penetrante - consiste em aplicar, por meio de pincel, imerso, pistola ou spray, um lquido, geralmente de cor vermelha ou fluorescente, capaz de penetrar nas descontinuidades depois de um determinado tempo em contato com a superfcie de ensaio.

A tabela 2 pode ser utilizado como referncia para estabelecer os tempos de penetrao de diversos materiais, com seus respectivos processos de fabricao.

NR no recomendado

c) Remoo do excesso de penetrante - Decorrido o tempo mnimo de penetrao, deve-se remover o excesso de penetrante, de modo que a superfcie de ensaio fique totalmente isenta do lquido - este deve ficar retido somente nas descontinuidades. Esta etapa do ensaio pode ser feita com um pano ou papel seco ou umedecido com solvente: em outros casos, lava-se a pea com gua, secando-a posteriormente, ou aplica-se agente ps-emulsificvel, fazendo-se depois a lavagem com gua. Uma operao de limpeza deficiente pode mascarar os resultados, revelando at descontinuidades inexistentes.

d) Revelao - Para revelar as descontinuidades, aplica-se o revelador, que nada mais do que um talco branco. Esse talco pode ser aplicado a seco ou misturado em algum lquido. O revelador atua como se fosse um mata-borro, sugando o penetrante das descontinuidades e revelando-as. Da mesma forma que na etapa de penetrao, aqui tambm deve-se prever um tempo para a revelao, em funo do tipo da pea, do tipo de defeito a ser detectado e da temperatura ambiente. Geralmente faz-se uma inspeo logo no incio da secagem do revelador e outra quando a pea est totalmente seca.

e) Inspeo - No caso dos lquidos penetrantes visveis, a inspeo feita sob luz branca natural ou artificial. O revelador, aplicado superfcie de ensaio, proporciona um fundo branco que contrasta com a indicao da descontinuidade, que geralmente vermelha e brilhante. Para os lquidos penetrantes fluorescentes, as indicaes se tornam visveis em ambientes escuros, sob a presena de luz negra, e se apresentam numa cor amarelo esverdeado, contra um fundo de contraste entre o violeta e o azul.

f) Limpeza - Aps a inspeo da pea e a elaborao do relatrio de ensaio, ela deve ser devidamente limpa, removendo-se totalmente os resduos do ensaio; esses resduos podem prejudicar uma etapa posterior no processo de fabricao do produto ou at o seu prprio uso, caso esteja acabado.

Vantagens e limitaes

Vantagens

Podemos dizer que a principal vantagem deste mtodo sua simplicidade, pois fcil interpretar seus resultados.

O treinamento simples e requer pouco tempo do operador.

No h limitaes quanto ao tamanho, forma das peas a serem ensaiadas, nem quanto ao tipo de material.

O ensaio pode revelar descontinuidades extremamente finas, da ordem de 0,001 mm de largura, totalmente imperceptveis a olho nu.

Limitaes

O ensaio s detecta descontinuidades abertas e superficiais, j que o lquido tem de penetrar na descontinuidade. Por esta razo, a descontinuidade no pode estar preenchida com qualquer material estranho.

A superfcie do material a ser examinada no pode ser porosa ou absorvente, j que no conseguiramos remover totalmente o excesso de penetrante, e isso iria mascarar os resultados.

O ensaio pode se tornar invivel em peas de geometria complicada, que necessitam de absoluta limpeza aps o ensaio, como o caso de peas para a indstria alimentcia, farmacutica ou hospitalar.

Um bom lquido penetrante

O lquido penetrante formado pela mistura de vrios lquidos, e deve apresentar uma srie de caractersticas, indispensveis ao bom resultado do ensaio. Vejamos quais so essas caractersticas:

a) ter capacidade de penetrar em pequenas aberturas;

b) ser capaz de manter-se em aberturas relativamente grandes;

c) ser removvel da superfcie onde est aplicado;

d) ter capacidade de espalhar-se em um filme fino sobre a superfcie de ensaio;

e) apresentar grande brilho;

f) ser estvel quando estocado ou em uso;

g) ter baixo custo;

h) no deve perder a cor ou a fluorescncia quando exposto ao calor, luz branca ou luz negra;

i) no deve reagir com o material em ensaio, e nem com a sua embalagem;

j) no pode ser inflamvel;

l) no deve ser txico;

m) no deve evaporar ou secar rapidamente;

n) em contato com o revelador, deve sair em pouco tempo da cavidade onde tiver penetrado.

Como voc viu, um ensaio de lquido penetrante no to simples assim. bom saber que nenhuma dessas caractersticas, por si s, determina a qualidade do lquido penetrante: a qualidade depende da combinao destas caractersticas.

Tipos de lquidos penetrantes

Os lquidos penetrantes so classificados quanto visibilidade e quanto ao tipo de remoo de excesso.

Quanto visibilidade podem ser:

Fluorescentes (mtodo A) - Constitudos por substncias naturalmente fluorescentes, so ativados e processados para apresentarem alta fluorescncia quando excitados por raios ultravioleta (luz negra).

Visveis coloridos (mtodo B) - Esses penetrantes so geralmente de cor vermelha, para que as indicaes produzam um bom contraste com o fundo branco do revelador.

Quanto ao tipo de remoo do excesso, podem ser:

Lavveis em gua - Os lquidos penetrantes deste tipo so elaborados de tal maneira que permitem a remoo do excesso com gua; esta operao deve ser cuidadosa; se for demorada ou se for empregado jato de gua, o lquido pode ser removido do interior das descontinuidades.

Ps-emulsificveis - Neste caso, os lquidos penetrantes so fabricados de maneira a serem insluveis em gua. A remoo do excesso facilitada pela adio de um emulsificador, aplicado em separado. Este combina-se com o excesso de penetrante, formando uma mistura lavvel com gua.

Emulsificador um composto qumico complexo que, uma vez misturado ao lquido penetrante base de leo, faz com que o penetrante seja lavvel pela gua. Ele utilizado na fase de remoo do excesso.

Removveis por solventes

Estes tipos de lquidos penetrantes so fabricados de forma a permitir que o excesso seja removido com pano seco, papel-toalha ou qualquer outro material absorvente que no solte fiapo, at que reste uma pequena quantidade de lquido na superfcie de ensaio; esta deve ser ento removida com um solvente removedor apropriado.A combinao destas cinco caractersticas gera seis opes diferentes para sua utilizao. Veja o quadro abaixo.

Quais deles devemos escolher?

Diante de tantos tipos de penetrantes, como saber qual o mais adequado? A vo algumas dicas:

Penetrante fluorescente lavvel com gua

Esse mtodo bom para detectar quase todos os tipos de defeitos, menos arranhaduras ou defeitos rasos. Pode ser utilizado em peas no uniformes e que tenham superfcie rugosa; confere boa visibilidade. um mtodo simples e econmico.

Penetrante fluorescente ps-emulsificvel

mais brilhante que os demais, tem grande sensibilidade para detectar defeitos muitos pequenos e/ou muito abertos e rasos. um mtodo muito produtivo, pois requer pouco tempo de penetrao e facilmente lavvel, mas mais caro que os outros.

Penetrante visvel (lavvel por solvente, em gua ou ps-emulsificvel)

Estes mtodos so prticos e portteis, dispensam o uso de luz negra, mas tm menos sensibilidade para detectar defeitos muito finos; a visualizao das indicaes limitada.

As caractersticas dos penetrantes sem dvida nos ajudaro a escolher o mtodo mais adequado para um determinado ensaio, porm o fator mais importante a ser considerado so os requisitos de qualidade que devem constar na especificao do produto.

com base nestes requisitos que devemos escolher o mtodo. No se pode simplesmente estabelecer que todas as descontinuidades devem ser detectadas, pois poderamos escolher um mtodo mais caro que o necessrio. Precisamos estar conscientes de que a pea deve estar livre de defeitos que interfiram na utilizao do produto, ocasionando descontinuidades reprovveis.

Com base nesses aspectos, um mtodo mais simples e barato pode ser tambm eficiente para realizar o ensaio.

Revelao

O revelador aquele talco que suga o penetrante das descontinuidades para revel-las ao inspetor; alm de cumprir esta funo, deve ser capaz de formar uma indicao a partir de um pequeno volume de penetrante retido na descontinuidade, e ter capacidade de mostrar separadamente duas ou mais indicaes prximas. Para atender a todas estas caractersticas, tem de possuir algumas propriedades. Vamos conhec-las.

a) deve ser fabricado com substncias absorventes, que favorecem a ao de mata-borro;

b) quando aplicado, deve cobrir a superfcie de exame, promovendo assim o contraste;

c) precisa ter granulao fina;

d) tem de ser fcil de aplicar, resultando numa camada fina e uniforme;

e) deve ser umedecido facilmente pelo penetrante;

f) deve ser de fcil remoo, para a limpeza final;

g) deve aderir superfcie;

h) no deve ser txico, nem atacar a superfcie de exame.

Como ocorre com os lquidos penetrantes, existem tambm no mercado vrios tipos de reveladores, para diversos tipos de aplicao. O critrio de escolha deve ser similar ao do lquido penetrante.

Os reveladores so classificados da seguinte maneira:

- de p seco - So constitudos de uma mistura fofa de slica e talco que deve ser mantida seca. So indicados para uso em sistemas estacionrios ou automticos. Vm caindo em desuso devido falta de confiabilidade para detectar defeitos pequenos.

- revelador aquoso - Neste tipo de revelador, o p misturado com gua pode ser aplicado por imerso, derramamento ou asperso (borrifamento). Aps a aplicao, as peas so secas com secador de cabelo, ou em fornos de secagem.

- revelador mido no aquoso - Neste caso, o talco est misturado com solventes-nafta, lcool ou solventes base de cloro. Eles so aplicados com aerossol ou pistola de ar comprimido, em superfcies secas. A funo principal desse revelador proporcionar um fundo de contraste branco para os penetrantes visveis, resultando em alta sensibilidade.

- revelador em pelcula - constitudo por uma pelcula adesiva plstica contendo um revelador que

traz o lquido penetrante para a superfcie.

medida que a pelcula seca, formam-se as indicaes das descontinuidades. Este mtodo permite que, aps o ensaio, possa destacar-se a pelcula da superfcie e arquiv-la.

Partculas magnticasCom certeza voc j observou uma bssola, ao gir-la, a agulha imantada flutuante mantm-se alinhada

na direo norte-sul do globo terrestre? Deve ter observado tambm que, ao colocarmos um m sob um papelo e jogarmos limalha fina de ferro sobre esta superfcie, com ligeiras pancadas no papelo a limalha se alinha obedecendo a uma determinada orientao.

Por que isto ocorre? Que foras invisveis agem sobre esses materiais? Ensaio por partculas magnticas

O ensaio por partculas magnticas largamente utilizado nas indstrias para detectar descontinuidades superficiais e subsuperficiais, at aproximadamente 3 mm de profundidade, em materiais ferromagnticos.

Para melhor compreender o ensaio, necessrio saber o que significam os termos a seguir:

- campo magntico;

- linhas de fora do campo magntico;

- campo de fuga.

Observe novamente a figura que mostra a limalha de ferro sobre o papelo.Chamamos de campo magntico a regio que circunda o m e est sob o efeito dessas foras invisveis, que so as foras magnticas.- O campo magntico pode ser representado por linhas chamadas linhas de induo magntica, linhas de fora do campo magntico, ou ainda, linhas de fluxo do campo magntico. - Em qualquer m, essas linhas saem do plo norte do m e caminham na direo do seu plo sul.

Ponto de partida da pesquisa

No incio do sculo, W. E. Hoke observou que, ao usinar peas de ferro e ao num torno com mandril imantado, as finas limalhas eram atradas para rachaduras visveis, existentes nas peas.Fenmeno observado: As linhas de fluxo que passam por um material submetido a um campo magntico so alteradas por descontinuidades existentes no material. Esta observao ajudou a desenvolver pesquisas em andamento, culminando com o surgimento do ensaio por partculas magnticas. Mas por que as partculas de limalha se agrupam nas descontinuidades? Observe as figuras a seguir.

Na descontinuidade h nova polarizao do m, repelindo as linhas de fluxo. A esta repulso chamamos de campo de fuga. O que ocorre com uma pea de ao, por exemplo, quando submetida a um campo magntico?

Primeiro observe que as linhas de fluxo do campo magntico passam atravs da pea, imantando-a. Observe ainda que:

As linhas de fluxo da pea so repelidas pelas descontinuidades devido sua polarizao, gerando o campo de fuga;

Esta polarizao atrai a limalha, revelando a descontinuidade;

Quando o campo de fuga no atinge a superfcie, no h atrao das partculas de limalha.

A formao de campos magnticos no exclusividade dos plos terrestres e nem dos ms permanentes. Se passarmos corrente eltrica por um fio condutor, haver formao de campo magntico ao redor desse condutor. Portanto, a corrente eltrica tambm gera campo magntico.

O campo magntico mais intenso quando a corrente eltrica, em vez de passar por um fio reto, passa por um condutor enrolado em espiral (bobina). Uma barra de material ferromagntico, colocada no interior da bobina, aumenta muitas vezes o campo magntico produzido pela corrente da bobina.Partculas magnticas

Partculas magnticas nada mais so do que um substituto para a limalha de ferro. So constitudas de ps de ferro, xidos de ferro muito finos e, portanto, com propriedades magnticas semelhantes s do ferro.

Embora chamadas de .partculas magnticas., na realidade elas so partculas magnetizveis e no pequenos ms ou p de m.

Etapas para a execuo do ensaio

1. Preparao e limpeza da superfcie

2. Magnetizao da pea

3. Aplicao das partculas magnticas

4. Inspeo da pea e limpeza

5. Desmagnetizao da pea 1. Preparao e limpeza da superfcie

Em geral, o ensaio realizado em peas e produtos acabados, semi-acabados ou em uso. O objetivo dessa etapa remover sujeira, oxidao, carepas, respingos ou incluses, graxas etc. da superfcie em exame. Essas impurezas prejudicam o ensaio, formando falsos campos de fuga ou contaminando as partculas e impedindo seu reaproveitamento.Carepa: camada de xidos formada nas superfcies da pea, em decorrncia de sua permanncia a

temperaturas elevadas, na presena de oxignio.Os mtodos mais utilizados para a limpeza das peas so:

- jato de areia ou granalha de ao;

- escovas de ao;

- solventes.

Neste momento, temos a pea limpa e pronta para o ensaio.2. Magnetizao da pea As figuras a seguir mostram que, quando a descontinuidade paralela s linhas de fluxo do campo magntico, o campo de fuga pequeno e o ensaio tem menor sensibilidade. Se perpendicular s linhas de fluxo do campo magntico, o campo de fuga maior, dando maior sensibilidade ao ensaio.Devido s dimenses, geometria variada das peas e necessidade de gerarmos campos magnticos ora longitudinais, ora transversais, foram desenvolvidos vrios mtodos de magnetizao das peas.

3. Tcnicas de magnetizao

Magnetizao por induo de campo magntico - Neste caso, as peas so colocadas dentro do campo magntico do equipamento, fazendo-se ento com que as linhas de fluxo atravessem a pea.

As linhas de fluxo podem ser longitudinais ou circulares, dependendo do mtodo de magnetizao, que escolhido em funo do tipo de descontinuidade a verificar.Por bobinas eletromagnticas - A pea colocada no interior de uma bobina eletromagntica. Ao circular corrente eltrica pela bobina, forma-se um campo longitudinal na pea por induo magntica.

Por yoke (yoke o nome dado ao equipamento) - Nesta tcnica, a magnetizao feita pela induo de um campo magntico, gerado por um eletrom em forma de .U. invertido que apoiado na pea a ser examinada. Quando este eletrom percorrido pela corrente eltrica (CC ou CA), gerase na pea um campo magntico longitudinal entre as pernas do yoke.

Por condutor central - Tcnica usual para ensaio de tubos. Um condutor eltrico, que ir induzir um campo magntico circular, introduzido no tubo, facilitando a visualizao das suas descontinuidades longitudinais.

Magnetizao por passagem de corrente - Neste caso, faz-se passar uma corrente eltrica atravs da pea. A pea funciona como um condutor, gerando ao redor dela seu prprio campo magntico.Por eletrodos - a magnetizao pela utilizao de eletrodos; quando apoiados na superfcie da pea, eles permitem a passagem de corrente na mesma. O campo formado circular.

Por contato direto - Tem sua maior aplicao em mquinas estacionrias. A magnetizao efetuada pela passagem de corrente de uma extremidade da pea outra. O campo magntico que se forma circular.

Induo/passagem de corrente (mtodo multidirecional) - Dois campos magnticos, um circular e outro longitudinal ou dois longitudinais perpendiculares so aplicados simultaneamente pea ensaiada. Isso

feito quando queremos detectar, numa nica operao, descontinuidades em qualquer direo.

A vantagem desta tcnica que ela permite analisar as peas de uma nica vez. A dificuldade principal conseguir um equilbrio entre os dois campos, de modo que um no se sobreponha ao outro.

Tcnicas de ensaio

Voc j deve ter atrado agulhas e alfinetes com ms. Depois de retirar estes objetos do contato com o m, observou que eles ainda se atraam mutuamente. H materiais que depois de magnetizados retm parte deste magnetismo, mesmo com a remoo do campo magnetizante. So materiais com alto magnetismo residual. H ainda aqueles que no retm o magnetismo, aps a remoo do campo magnetizante. Estas diferenas permitem o ensaio por meio de duas tcnicas:Tcnica do campo contnuo - As partculas magnticas so aplicadas quando a pea est sob efeito do campo magntico. Aps a retirada desse campo, no h magnetismo residual.Tcnica do campo residual - Nesta tcnica, as partculas so aplicadas depois que a pea sai da influncia do campo magntico, isto , o ensaio realizado apenas com o magnetismo residual. Neste caso, depois do ensaio necessrio desmagnetizar a pea. Neste ponto, estamos com a pea magnetizada e pronta para receber as partculas magnticas. Mas como verificar se o campo magntico gerado suficiente para detectar as descontinuidades? Temos que garantir que o campo gerado tenha uma intensidade suficiente para que se formem os campos de fuga desejados.

Existem vrias maneiras de verificar isto:

com aparelhos medidores de campo magntico;

aplicando o ensaio em peas com defeitos conhecidos;

utilizando-se padres normalizados com descontinuidades conhecidas;

no caso do yoke, ele deve gerar um campo magntico suficiente para levantar, no mnimo, 4,5 kgf em corrente alternada e 18,1 kgf em corrente contnua.Tcnica de varredura - Para garantir que toda a pea foi submetida ao campo magntico, efetuamos uma varredura magntica. Depois de escolhida a tcnica de magnetizao, necessrio esquematizar na pea qual ser o formato do campo magntico. Deve-se observar se toda ela ser submetida a campos magnticos, defasados de 90 um do outro, e tambm verificar se este campo ser aplicado na pea inteira, isto , se ser feita uma varredura magntica total da mesma. Isso conseguido movimentando-se o equipamento magnetizante ou aplicando-se duas tcnicas de magnetizao (o mtodo multidirecional,

descrito anteriormente). A figura a seguir mostra um exemplo de varredura feita com o yoke.

Aplicao das partculas magnticas

As partculas magnticas so fornecidas na forma de p, em pasta ou ainda em p suspenso em lquido (concentrado). Podem ainda ser fornecidas em diversas cores, para inspeo com luz branca, ou como partculas fluorescentes, para inspeo com luz negra. Portanto, os mtodos de ensaio podem ser classificados:

a) Quanto forma de aplicao da partcula magntica:

- Via seca: p

- Via mida: suspensa em lquido

b) Quanto forma de inspeo:

- Visveis: luz branca

- Fluorescentes: luz negra

Via seca - As partculas magnticas para esta finalidade no requerem preparao prvia. So aplicadas diretamente sobre a superfcie magnetizada da pea, por aplicadores de p manuais ou bombas de pulverizao. As partculas podem ser recuperadas, desde que a pea ensaiada permita que elas sejam

recolhidas isentas de contaminao.

Via mida - Neste mtodo, as partculas possuem granulometria muito fina, o que permite detectar descontinuidades muito pequenas. As partculas so fornecidas pelos fabricantes na forma de p ou em suspenso (concentrada) em lquido. Para a aplicao, devem ser preparadas adequadamente, segundo norma especfica (so diludas em lquido, que pode ser gua, querosene ou leo leve).

Para verificar a concentrao das partculas no lquido:

coloca-se 100 ml da suspenso num tubo padro graduado;

depois de 30 minutos, verifica-se o volume de partculas que se depositaram no fundo.

Os valores recomendados so:

1,2 a 2,4 ml para inspeo por via mida visvel em luz branca;

0,1 a 0,7 ml para inspeo por via mida visvel em luz negra.

A aplicao realizada na forma de chuveiros de baixa presso, borrifadores manuais ou simplesmente derramando-se a mistura sobre as peas. Para melhor visualizar as partculas magnticas, podemos aplicar previamente sobre a superfcie da pea um .contraste., que uma tinta branca na forma de spray.

As partculas magnticas (via seca e via mida) so fornecidas em diversas cores, para facilitar a visualizao das descontinuidades na pea ensaiada. Inspeo da pea e limpeza

Esta etapa realizada imediatamente aps ou junto com a etapa anterior. Aplicam-se as partculas magnticas e efetua-se, em seguida, a observao e avaliao das indicaes. Feita a inspeo, registram-se os resultados e promove-se a limpeza da pea, reaproveitando-se as partculas, se possvel. Se a pea apresentar magnetismo residual, dever ser desmagnetizada.

Desmagnetizao da pea - A desmagnetizao feita em materiais que retm parte do magnetismo,

depois que se interrompe a fora magnetizante. A desmagnetizao evita problemas como:

Interferncia na usinagem - Peas com magnetismo residual, ao serem usinadas, vo magnetizar as ferramentas de corte e os cavacos. Cavacos grudados na ferramenta contribuiro para a perda de seu corte.

Interferncia na soldagem - H o desvio do arco eltrico, devido magnetizao residual, o que prejudica a qualidade do cordo de solda. Esse fenmeno conhecido como sopro magntico.

Interferncia em instrumentos - O magnetismo residual da pea ir afetar instrumentos de medio, quando colocados num mesmo conjunto.No necessrio proceder desmagnetizao quando os materiais e as peas:

- possuem baixa retentividade magntica;

- forem submetidos a tratamento trmico;

- tiverem de ser novamente magnetizados.

Para a desmagnetizao das peas, devemos submet-las a um campo magntico pulsante (invertendo seu sentido) de intensidade superior ao campo magnetizante, reduzindo-o a zero gradualmente.

Isto conseguido, por exemplo, com a pea passando atravs de uma bobina; ou com a pea parada dentro da bobina, reduzindo-se gradualmente o campo magntico.Ensaios de Ultra-som

Os transdutores, que so elementos fundamentais no ensaio, pois tm a funo de receber o sinal eltrico do aparelho e converter esse sinal em energia mecnica de vibrao, produzindo o ultra-som e vice-versa.

Tcnicas de ensaio

Pelo tipo de transdutor utilizado, podemos classificar o ensaio por ultra-som em quatro tcnicas: por transparncia, por pulso-eco, por duplo cristal e por transdutores angulares.

Tcnica da transparncia

No havendo descontinuidades no material, o receptor recebe aproximadamente 100% do sinal emitido.

Havendo descontinuidades, o receptor recebe uma porcentagem inferior ao sinal emitido.

Esta tcnica mais indicada para processos automticos que envolvem grandes produes.

Ela no apropriada para processos de medies manuais, por diversas razes:

- cansao em segurar dois cabeotes;

- a face posterior da pea pode ser inacessvel;

- dificuldade de bom acoplamento dos dois lados;

- dificuldade de posicionar corretamente os dois cabeotes;

- dificuldade em manusear o equipamento e os dois cabeotes ao mesmo tempo.Tcnica por pulso-eco:

Nos ensaios por ultra-som em processos manuais, geralmente usamos os transdutores do tipo monocristal, emissor e receptor (pulso-eco), pela facilidade de manuseio e de operao. possvel fazer uma medio precisa quando o transdutor no est emitindo sinal durante a chegada de um eco. Neste caso, as ondas ultrasnicas tm de ser pulsantes para que o cristal possa receber os ecos de retorno nos intervalos de pulsao. fcil entender que, se o pulso emissor bater numa descontinuidade muito prxima da superfcie, haver um eco retornando, antes de terminar a emisso. Neste caso, o sinal da descontinuidade no percebido.Tcnica do duplo cristal

Para ensaiar peas com pouca espessura, nas quais se espera encontrar descontinuidades prximas superfcie, os transdutores pulso-eco no so adequados, pelos motivos j vistos. Neste caso, usamos outro tipo de transdutor . o transmissor e receptor (TR), por duplo cristal. A zona morta, neste caso, menor. Os transdutores TR so usados freqentemente para verificar dimenses de materiais e detectar, localizar e avaliar falhas subsuperficiais. Tcnica com transdutores angulares

Imagine a colocao de qualquer dos transdutores vistos anteriomente sobre um cordo de solda. No teramos acoplamento suficiente para o ensaio.Neste caso, usamos os transdutores angulares, que possibilitam um acoplamento perfeito e a deteco das descontinuidades.Equipamento de ensaio por ultra-som

No ensaio, o que nos interessa medir a intensidade do sinal eltrico de retorno (tenso), recebido pelo transdutor, e o tempo transcorrido entre a emisso do pulso e o retorno do eco.

Imagine que voc tenha em mos uma chapa de ao com 50 mm de espessura e precise medir o tempo que o som leva para percorrer o caminho de ida e volta atravs dessa espessura.

Como voc mediria esse tempo to pequeno?

O equipamento que realiza tais medidas no ensaio por ultra-som um tipo de osciloscpio. Os sinais eltricos recebidos do transdutor so tratados eletronicamente no aparelho e mostrados numa tela, a partir da qual o tcnico em ultra-som interpreta os resultados.

Na tela, vemos na vertical a intensidade do sinal eltrico de sada do eco e de retorno e, na horizontal, o intervalo entre a emisso e a recepo do pulso.

Alm de operar como osciloscpio, efetuando medies (fonte receptora), o aparelho possui tambm uma fonte emissora de sinais eltricos, para gerar o ultra-som atravs dos transdutores.Na prtica, o valor numrico dessas medidas propriamente ditas no nos interessa, pois trabalhamos por meio de comparaes. Comparamos as alturas e as distncias entre os pulsos na tela com outros conhecidos, ajustados previamente na calibrao do equipamento. Vejamos o que isso significa.

Tomemos novamente o exemplo da chapa de ao com 50 mm de espessura. O procedimento para acerto da escala da tela consiste em ajustar as 10 divises horizontais da tela, a partir de um padro confeccionado do mesmo tipo de material a ser ensaiado.

Neste caso, usaremos um bloco de ao, que apresenta uma das suas dimenses equivalente a 100 mm. Portanto, cada diviso da tela ter 10 mm (100 mm/10 divises = 10 mm por diviso). Logo, o valor do tempo (16,8 ms) no nos interessa, mas sim que este tempo relativo a 50 mm de pea, isto , a distncia entre o pulso de sada e o de retorno na tela, corresponde a 50 mm.Sendo nossa escala de 0 a 100 mm, o pulso de resposta da parede oposta da chapa eco de fundo aparecer na tela na quinta diviso. Como a espessura cabe duas vezes na tela ajustada para 100 mm, aparecer mais um pulso na dcima diviso. Essa a metodologia utilizada para o ajuste da escala.

Observe que os pulsos, embora sejam da mesma superfcie refletora, diminuem de tamanho. Essa atenuao causada pela distncia que o som percorre no material, ou seja, quanto maior a distncia percorrida dentro da pea, menor a intensidade do sinal de retorno, devido aos desvios e absoro do ultra-som pelo material.O ensaio propriamente dito

Por tratar-se de uma nica pea plana (bom acoplamento), de dimenses considerveis, voc pode optar pela tcnica pulso-eco com o transdutor normal. Como a velocidade de propagao do ultra-som diferente para cada material, necessitamos de um padro para calibrar o equipamento, isto , para ajustar os pulsos de resposta na tela do aparelho.Neste caso, usamos o bloco-padro V1, em ao, o mesmo material da pea. Este bloco traz marcaes para facilitar o ajuste.Calibrao

A calibrao efetuada para atender aos critrios de aceitao preestabelecidos pela engenharia da fbrica. Afinal, nem toda descontinuidade representa um defeito, lembra-se? No caso do bloco de ao que vamos analisar, vamos imaginar que o critrio de aceitao determinado : sero considerados defeitos as descontinuidades com dimetros superiores a 1,5 mm.Ajuste da escala (distncia)

Iniciamos a calibrao ligando o aparelho e conectando o cabo coaxial ao transdutor escolhido e ao aparelho.Selecionamos a funo para operao com transdutor monocristal pulso-eco.

Os aparelhos de ultra-som possuem escalas de medio para ajuste da tela, ou seja, ajuste do tempo de resposta para jogar o pulso na tela.

Exemplo de escalas que um aparelho pode possuir:

0 a 50 mm

0 a 100 mm

0 a 200 mm

0 a 500 mm

0 a 1.000 mm

Para ensaiarmos a pea em questo (80 80 40 mm), podemos selecionar a escala de 0 a 100 mm. Se a tela possuir 10 divises, cada diviso da tela ter 10 mm (fator de escala K).

O fator K conhecido a partir das seguintes relaes

K = escala/diviso da tela

K = 100/10

K = 10 mm

O passo seguinte acoplar o transdutor sobre o bloco-padro na espessura de 25 mm.

Devero aparecer na tela 4 pulsos, pois na escala de 0 a 100 mm cabe 4 vezes a espessura de 25 mm.

Nmero de pulsos = escala de profundidade/espessura de calibrao

Nmero de pulsos = 100/25

Nmero de pulsos = 4

Para conseguir melhor preciso da escala, devemos ajustar os pulsos nas seguintes localizaes da tela:

1 pulso = 25 mm/K posio na tela = 2,5

2 pulso = 50 mm/K posio na tela = 5,0

3 pulso = 75 mm/K posio na tela = 7,5

4 pulso = 100 mm/K posio na tela = 10

A escala para peas de ao de at 100 mm est pronta e calibrada.

Ajuste da sensibilidade de resposta nesta etapa que ajustamos a sensibilidade do aparelho para detectar as descontinuidades preestabelecidas como defeitos. Vimos que o sinal de retorno atenuado em funo da distncia da

descontinuidade superfcie. Portanto, necessitamos elaborar uma curva de atenuao de sinal para nos

orientarmos. Para isso, podemos tomar como referncia um corpo de prova conhecido, em ao, com furos propositalmente efetuados com 1,5 mm de dimetro que a referncia, em nosso exemplo, em distncias crescentes da superfcie.Traamos ento a curva de atenuao do sinal em funo da espessura da pea, de modo a termos uma intensidade de sinal suficiente mesmo para os furos localizados prximo face inferior da pea.

Agora s adaptar a curva sobre a tela do aparelho e inspecionar o bloco de ao.Localizando as descontinuidades

Agora sim, voc j pode acoplar o transdutor sobre a pea, como mostra a figura seguinte.Depois, s movimentar lentamente o transdutor sobre toda a superfcie a ser ensaiada, efetuando uma varredura na pea. Essa varredura deve ser feita pelo menos em duas superfcies da pea, pois dependendo da posio da descontinuidade (topo, transversal ou longitudinal) o sinal ser maior ou menor.

Qualquer pulso que aparea entre 0 e 8 na tela, acima da curva de atenuao, como no exemplo - S3, ser interpretado como defeito pelo operador. Os que ficarem abaixo, como S4, sero apenas descontinuidades.

H situaes em que o ensaio com transdutores normais no possvel. o caso de uma chapa de ao soldada. A inspeo do cordo de solda praticamente impossvel com os cabeotes normais j vistos. Por isso, devemos usar cabeotes angulares, que enviam pulsos em determinados ngulos com a superfcie do material, como por exemplo 35, 45, 60, 70, 80 etc.

Ensaio com transdutor angular

O processo inicial de calibrao semelhante ao realizado para os transdutores normais. Como exemplo, usaremos a escala 0 a 100 mm, com K = 10 mm e transdutor de 60.

Calibrao

Para essa finalidade, dois blocos padro podem ser utilizados: V1 ou V2. Usaremos, neste caso, o bloco V2.

O primeiro procedimento consiste em acoplar o transdutor sobre o bloco padro V2, focando o raio de 25 mm.

Ajustando o aparelho, na tela aparecero os pulsos:

2,5 divises x K= 25 mm

10 divises x K = 100 mm

Localizando as descontinuidades

Aps os ajustes necessrios no equipamento, s inspecionar a pea. Na tela aparecer a distncia S

entre o cabeote e a descontinuidade. A localizao conseguida por meio da trigonometria, aplicando-se as relaes para o tringulo retngulo.No exemplo, b = 60.

a = sen 60 S

d = cos 60 S

Caso a onda ultra-snica seja refletida antes de atingir a descontinuidade, adotamos outra forma de clculo.

S = S1 + S2

a = S sen 60

d = 2e - S cos 60

Depois, s efetuar a varredura lentamente, ao longo de todo o cordo de solda. Apostamos que, com estas informaes, voc se sairia bem ao realizara inspeo da pea solicitada, em substituio ao operador que faltou.Exerccio

1. O primeiro mtodo de ensaio no destrutivo aplicado pelo homem foi?2. D um exemplo de descontinuidade e defeito

3. Cite alguns fatores que podem distorcer as descontinuidades do ensaio visual

4. Cite as etapas do processo de ensaio de liquido penetrante

5. Para que a imagem da descontinuidade fique visvel, devemos contrastar com o lquido penetrante chamado

6. Cite 2 vantagens e 2 desvantagens no uso do ensaio de liquido penetrante

7. Quais materiais podem ser ensaiados por partculas magnticas:8. O ensaio por partculas magnticas detecta descontinuidades de at ..... mm de profundidade

9. Enumere, de 1 a 5, as etapas de execuo do ensaio por partculas magnticas:

a) ( ) inspeo da pea e limpeza;

b) ( ) aplicao das partculas magnticas;

c) ( ) magnetizao da pea;

d) ( ) preparao e limpeza da superfcie;

e) ( ) desmagnetizao da pea.