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Ensaios Mecânicos de Materiais

Aula 14 – Líquido Penetrante

Prof. MSc. Luiz Eduardo Miranda J. Rodrigues

Tópicos Abordados Nesta Aula

� Ensaio de Líquido Penetrante.� Propriedades Avaliadas do Ensaio.� Metodologia de Ensaio.

Prof. MSc. Luiz Eduardo Miranda J. RodriguesAula 14


Definição do Ensaio


Depois do ensaio visual, o ensaio por líquidos penetrantesé o ensaio não destrutivo mais antigo. Ele teve início nasoficinas de manutenção das estradas de ferro, em váriaspartes do mundo.Naquela época, começo da era industrial, não se tinhaconhecimento do comportamento das descontinuidades

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conhecimento do comportamento das descontinuidadesexistentes nas peças.E quando estas eram colocadas em uso, expostas aesforços de tração, compressão, flexão e, principalmente,esforços cíclicos, acabavam se rompendo por fadiga.

Desenvolvimento do Método


Era relativamente comum o aparecimento de trincas e atéa ruptura de peças de vagões, como eixos, rodas, partesexcêntricas etc., sem que os engenheiros e projetistas daépoca pudessem determinar a causa do problema.

Algumas trincas podiam ser percebidas, mas o ensaio

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Algumas trincas podiam ser percebidas, mas o ensaiovisual não era suficiente para detectar todas elas, peladificuldade de limpeza das peças.

Foi desenvolvido então um método especial nãodestrutivo para detectar rachaduras em peças de vagõese locomotivas, chamado de método do óleo e giz.

Método do Óleo e GizProf. MSc. Luiz Eduardo Miranda J. Rodrigues

Neste método, as peças, depois de lavadas em água fervendo ou comuma solução de soda cáustica, eram mergulhadas num tanque deóleo misturado com querosene, no qual ficavam submersas algumashoras ou até um dia inteiro, até que essa mistura penetrasse nastrincas porventura existentes nas peças.Depois desta etapa, as peças eram removidas do tanque, limpas comestopa embebida em querosene e colocadas para secar. Depois desecas, eram pintadas com uma mistura de giz moído e álcool; dessa

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secas, eram pintadas com uma mistura de giz moído e álcool; dessapintura resultava uma camada de pó branco sobre a superfície dapeça.Em seguida, martelavam-se as peças, fazendo com que a mistura deóleo e querosene saísse dos locais em que houvesse trincas,manchando a pintura de giz e tornando as trincas visíveis.


Técnica do Líquido Penetrante


Somente em 1942, nos Estados Unidos,Roberto C. Switzer, aperfeiçoando o teste doóleo e giz., desenvolveu a técnica de líquidospenetrantes, pela necessidade que a indústriaaeronáutica americana tinha de testar as peças

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aeronáutica americana tinha de testar as peçasdos aviões, que são até hoje fabricadas comligas de metais não ferrosos, como alumínio etitânio, e que, conseqüentemente, não podemser ensaiados por partículas magnéticas.

Descrição do Ensaio


O ensaio por líquidos penetrantes, além de seraplicado em peças de metais não ferrosos,também é utilizado para outros tipos de materiaissólidos, como metais ferrosos, cerâmicasvitrificadas, vidros, plásticos e outros que não

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vitrificadas, vidros, plásticos e outros que nãosejam porosos.

Sua finalidade é detectar descontinuidadesabertas na superfície das peças, como trincas,poros, dobras, que não sejam visíveis a olho nu.

Aplicação do Líquido Penetrante


O ensaio consiste em aplicar um líquido penetrantesobre a superfície a ser ensaiada. Após remover oexcesso da superfície, faz-se sair dadescontinuidade o líquido penetrante retido,utilizando-se para isso um revelador.

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utilizando-se para isso um revelador.

A imagem da descontinuidade, ou seja, o líquidopenetrante contrastando com o revelador, ficaentão visível.

Etapas do Ensaio


a) Limpeza da Superfícieb) Aplicação do Líquido Penetrantec) Remoção do Excesso de Penetranted) Revelaçãoe) Inspeçãof) Limpeza

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f) Limpeza

Limpeza da SuperfícieProf. MSc. Luiz Eduardo Miranda J. Rodrigues

A limpeza da superfície a ser ensaiada éfundamental para a revelação precisa e confiáveldas descontinuidades porventura existentes nasuperfície de ensaio.

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O objetivo da limpeza é remover tinta, camadasprotetoras, óxidos, areia, graxa, óleo, poeira ouqualquer resíduo que impeça o penetrante deentrar na descontinuidade.

Aplicação do Líquido Penetrante


Consiste em aplicar, por meio de pincel, imersão, pistola ouspray, um líquido, geralmente de cor vermelha oufluorescente, capaz de penetrar nas descontinuidadesdepois de um determinado tempo em contato com asuperfície de ensaio.

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Remoção do Excesso


Decorrido o tempo mínimo de penetração, deve-se remover o excessode penetrante, de modo que a superfície de ensaio fique totalmenteisenta do líquido - este deve ficar retido somente nas descontinuidades.Esta etapa do ensaio pode ser feita com um pano ou papel seco ouumedecido com solvente em outros casos, lava-se a peça com água,secando-a posteriormente, ou aplica-se agente pós-emulsificável,fazendo-se depois a lavagem com água.

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fazendo-se depois a lavagem com água.Uma operação de limpeza deficiente pode mascarar os resultados,revelando até descontinuidades inexistentes.

RevelaçãoProf. MSc. Luiz Eduardo Miranda J. Rodrigues

Para revelar as descontinuidades, aplica-se o revelador,que nada mais é do que um talco branco.Esse talco pode ser aplicado a seco ou misturado em algumlíquido.

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InspeçãoProf. MSc. Luiz Eduardo Miranda J. Rodrigues

No caso dos líquidos penetrantes visíveis, a inspeção éfeita sob luz branca natural ou artificial. O revelador,aplicado à superfície de ensaio, proporciona um fundobranco que contrasta com a indicação da descontinuidade,que geralmente é vermelha e brilhante.

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Para os líquidos penetrantes fluorescentes, as indicaçõesse tornam visíveis em ambientes escuros, sob a presençade luz negra, e se apresentam numa cor amareloesverdeado, contra um fundo de contraste entre o violeta eo azul.

Limpeza


Após a inspeção da peça e a elaboração dorelatório de ensaio, ela deve ser devidamentelimpa, removendo-se totalmente os resíduos doensaio; esses resíduos podem prejudicar umaetapa posterior no processo de fabricação do

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etapa posterior no processo de fabricação doproduto ou até o seu próprio uso, caso estejaacabado.

Vantagens do Ensaio


A principal vantagem deste método é sua simplicidade,pois é fácil interpretar seus resultados.O treinamento é simples e requer pouco tempo dooperador.Não há limitações quanto ao tamanho, forma das peças aserem ensaiadas, nem quanto ao tipo de material.

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serem ensaiadas, nem quanto ao tipo de material.O ensaio pode revelar descontinuidades extremamentefinas, da ordem de 0,001 mm de largura, totalmenteimperceptíveis a olho nu.

Limitações de Ensaio


O ensaio só detecta descontinuidades abertas e superficiais, já que olíquido tem de penetrar na descontinuidade. Por esta razão, adescontinuidade não pode estar preenchida com qualquer materialestranho.

A superfície do material a ser examinada não pode ser porosa ouabsorvente, já que não conseguiríamos remover totalmente o excesso

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absorvente, já que não conseguiríamos remover totalmente o excessode penetrante, e isso iria mascarar os resultados.

O ensaio pode se tornar inviável em peças de geometria complicada,que necessitam de absoluta limpeza após o ensaio, como é o caso depeças para a indústria alimentícia, farmacêutica ou hospitalar.

Características do Líquido Penetrante


a) ter capacidade de penetrar em pequenas aberturas;b) ser capaz de manter-se em aberturas relativamente grandes;c) ser removível da superfície onde está aplicado;d) ter capacidade de espalhar-se em um filme fino sobre a superfície de ensaio;e) apresentar grande brilho;f) ser estável quando estocado ou em uso;g) ter baixo custo;h) não deve perder a cor ou a fluorescência quando exposto ao calor, luz branca

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h) não deve perder a cor ou a fluorescência quando exposto ao calor, luz brancaou luz negra;i) não deve reagir com o material em ensaio, e nem com a sua embalagem;j) não pode ser inflamável;l) não deve ser tóxico;m) não deve evaporar ou secar rapidamente;n) em contato com o revelador, deve sair em pouco tempo da cavidade ondetiver penetrado.

Tipos de Líquidos Penetrantes


Os líquidos penetrantes são classificados quanto à visibilidade e quantoao tipo de remoção de excesso.

Quanto à visibilidade podem ser:Fluorescentes (método A)Constituídos por substâncias naturalmente fluorescentes, são ativados eprocessados para apresentarem alta fluorescência quando excitados

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processados para apresentarem alta fluorescência quando excitadospor raios ultravioleta (luz negra).

Visíveis coloridos (método B)Esses penetrantes são geralmente de cor vermelha, para que asindicações produzam um bom contraste com o fundo branco dorevelador.

Características do ReveladorAula 14 Prof. MSc. Luiz Eduardo Miranda J. Rodrigues

a) quando aplicado, deve cobrir a superfície deexame, promovendo assim o contraste;b) precisa ter granulação fina;c) tem de ser fácil de aplicar, resultando numacamada fina e uniforme;


camada fina e uniforme;d) deve ser umedecido facilmente pelo penetrante;e) deve ser de fácil remoção, para a limpeza final;f) deve aderir à superfície;g) não deve ser tóxico, nem atacar a superfície deexame.

Descontinuidades� Peças submetidas a grandes esforços de

Tração, Compressão, Flexão eprincipalmente Esforços Cíclicos (fadiga)podem apresentar DESCONTINUIDADESsuperficiais que comprometem o

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superficiais que comprometem odesempenho e podem causar ruptura.


Descontinuidades

� As descontinuidades podem surgirdurante a fabricação da peça, issodependerá do processo, podem ser:bolhas de gás, porosidade, inclusão,


bolhas de gás, porosidade, inclusão,contração, dobras, costura, *delaminação,trincas e etc..

*(Delaminação é o processo de separar fisicamente o metal do

plástico através da aplicação de uma onda de choque e calor na

parte metálica)


Necessidade do Ensaio� Nem todas as descontinuidades

superficiais podem ser vistas a olho nu.� Então existe a necessidade do ensaio por

Líquido Penetrante, que não danifica aspeças e revela trincas, corrosão,


peças e revela trincas, corrosão,porosidade etc. da ordem de 0,001mm delargura

� Aplicação na indústria automotiva,petroquímica, nuclear, naval, aeronáutica,siderúrgica e muitas outras


Como Surgiu o ensaio� Surgiu na indústria ferroviária do século

passado. Mesmo após detalhada inspeçãovisual, peças de vagões e trilhos ainda serompiam.


� Utilizou-se então o método de revelação detrincas usando Óleo e Pó de Giz com Álcool.


Método Antigo: Óleo e Giz

� As peças eram lavadas em água fervente ouSoda Cáustica.

� Mergulhadas por horas numa solução de Óleo eQuerosene.Depois de secas, pintadas com uma mistura de


� Depois de secas, pintadas com uma mistura deálcool e pó de giz.

� As peças eram depois marteladas e o óleo saiadas descontinuidades manchando a pintura degiz e revelando os pontos onde poderiamocorrer a ruptura.


Aperfeiçoamento� Em 1942, nos Estados Unidos, Roberto C. Switzer

desenvolveu a técnica de líquidos penetrantes, pelanecessidade que a indústria aeronáutica americanatinha de testar as peças dos aviões, que são até hojefabricadas com ligas de metais não ferrosos,comoalumínio e titânio, e que, conseqüentemente, não podemser ensaiados por partículas magnéticas.


ser ensaiados por partículas magnéticas.

Protótipos Americanos da década de 40


Ensaio com Líquido Penetrante� Hoje em dia se utilizam outros elementos mas o

procedimento básico continua o mesmo doséculo passado:Limpeza, aplicação do Líquido Penetrante,remoção do excesso, aplicação do revelador,


remoção do excesso, aplicação do revelador,inspeção e Limpeza Final.

� Ao invés de óleo e giz, se usa uma substânciaespecífica para cada tipo de peça inspecionada.


ProcedimentoLimpeza:

� É importante para a Remoção de resíduos que empeçam a penetração do Líquido

� Em alguns casos a limpeza é feita com


� Em alguns casos a limpeza é feita com Escova de aço e Solventes


ProcedimentoAplicação do líquido penetrante pode ser:� Por Mergulho em tanque,� Spray ou Pistola,� Pincel.


Normalmente tem cor vermelha para facilitara visualização.


Remoção do excesso:� Após o tempo necessário (dados

normalizados), é feita a Remoção do excesso com uso de água ou solvente) e

toda a superfície

ProcedimentoAula 14 Prof. MSc. Luiz Eduardo Miranda J. Rodrigues

toda a superfície de ensaio deve estar isenta do Líquido


Aplicação do Revelador:� O revelador é composto por talco branco e

funciona como o giz de antigamente, ele suga olíquido das descontinuidades e mancha asuperfície.

� Após a secagem é feita a inspeção.

ProcedimentoAula 14 Prof. MSc. Luiz Eduardo Miranda J. Rodrigues

� Após a secagem é feita a inspeção.


Quanto a forma de remoção:� Com Água (diretamente)� Com Solvente (primeiramente com estopa seca

Diferenças entre os Líquidos penetrantes


e depois com solvente)� Com Emulsificante (para penetrantes a base

de óleo insolúveis em água), aplica-se oemulsificante depois lava-se com água.


Diferenças entre os Líquidos penetrantesQuanto a revelação:� Visíveis:

Cor avermelhada e visualização direta


Cor avermelhada e visualização direta� Fluorescentes:

- Aplicação, remoção e revelador iguais ao dos Visíveis;- Visualização com uso de Luz Negra.


Luz Negra� Faz o Líquido penetrante emitir luz facilitando a

visualização, tem maior precisão, porém maiscaro.

� Ensaio feito em ambiente sem iluminação� A lâmpada deve estar acesa pelo menos 5

(cinco) minutos antes do início do ensaio ou até


(cinco) minutos antes do início do ensaio ou atéatingir a intensidade de 1.000 micro watts/cm².


Reveladores

� Pó Seco:- É uma mistura de Sílica e Talco. Deveser mantido sempre seco para não perder


ser mantido sempre seco para não perdersua eficiência.- Não é muito usado pois não reveladescontinuidades muito pequenas.


� Revelador Úmido Não Aquoso:- Mais eficiente que o de Pó Seco,- Possui na composição solvente (Álcoolou Nafta).

ReveladoresAula 14 Prof. MSc. Luiz Eduardo Miranda J. Rodrigues

ou Nafta).- O solvente facilita a aplicação e aceleraa secagem.


� Revelador Úmido Aquoso:- Possui Água no lugar de solvente.- Peça precisa ser aquecida ou ir para o

Reveladores


- Peça precisa ser aquecida ou ir para o forno para secagem.


� Revelador em Película:- Possui uma Película Adesiva comorevelador.

ReveladoresAula 14 Prof. MSc. Luiz Eduardo Miranda J. Rodrigues

revelador.- Tem a vantagem de se arquivar o resultado,pois a película após ser destacada, fica coma forma e a posição da descontinuidade.


Seleção do Tipo de Penetrante� Selecionar o TIPO de penetrante e o MÉTODO de

remoção, requer algum conhecimento sobre osprocessos de fabricação da peça, as condições de cadasuperfície, as descontinuidades esperadas, o material, otamanho e o peso de cada peça e, ainda, adisponibilidade de água, eletricidade, ar comprimido,etc..


etc..� Em caso de dúvidas, utilizar o mais sensível, aliado ao

melhor método de remoção do excesso, de acordo como tipo de material, processo de fabricação e acabamentosuperficial.


Vantagens� Ensaio de peças de tamanhos e formas variadas bem como

pequenas áreas isoladas em uma superfície.� Capaz de detectar descontinuidades muito pequenas, da

ordem de 0,001mm de largura.� Pode ser aplicado em materiais ferrosos, não ferrosos,

cerâmicas de alta densidade, vidros e etc., desde que nãosejam porosos.


sejam porosos.


Vantagens� É relativamente barato e não requer equipamentos

sofisticados, pode-se utilizar um sistema portátil;� O líquido penetrante fornece uma indicação ampliada da

descontinuidade, tornando-a mais visível;� As descontinuidades detectadas são analisadas quanto

a localização, orientação, dimensões, tornando fácil ainterpretação e avaliação;


interpretação e avaliação;� A sensibilidade do ensaio pode ser ajustada,

selecionando os materiais e técnicas de ensaio.


Importante� Este tipo de ensaio só revela

descontinuidades na superfície da peça.



Limitações� As peças devem estar completamente limpas,� Os produtos utilizados no ensaio podem danificar alguns

materiais ou ficarem permanentemente retidos em materiaisporosos;

� Alguns produtos utilizados podem conter enxofre oucompostos halógenos (cloretos, fluoretos, brometos eiodetos). Estes compostos podem causar fragilização outrincas em aços inoxidáveis austeníticos se não forem


trincas em aços inoxidáveis austeníticos se não foremcompletamente removidos antes de tratamentos térmicosou exposição a altas temperaturas. Podem também causarcorrosão em ligas de titânio se não forem completamenteremovidos após o ensaio e a peça for exposta a altastemperaturas.


Segurança do Trabalho

� Os produtos utilizados podem causar irritaçãona pele e olhos se manuseados sem luvas ouóculos;

� A luz negra deve ser usada mantendo-se oscuidados com os olhos e pele.


cuidados com os olhos e pele.


Interpretação e avaliação dos resultados do ensaio� Interpretar significa identificar o que causou a

indicação da descontinuidade ( trinca,porosidade, etc.).

� Avaliar significa fazer a apreciação e, em


� Avaliar significa fazer a apreciação e, emconseqüência, decidir, no caso de existir adescontinuidade, se a peça deve ser aceita,retrabalhada ou condenada.


Indicações� A imagem obtida após a revelação é

chamada de indicação e podem ser de 3naturezas: indicações falsas, indicaçõesnão relevantes e indicações verdadeiras.



Indicações� Indicações Falsas:

Ocorrem mais comumente emconseqüência da permanência deresíduos remanescentes do penetrante


nas superfícies das peças.A causa mais comum da permanênciadesses resíduos é a remoção deficientedo penetrante.


Indicações� Indicações não relevantes:

São as indicações causadas pordescontinuidades superficiais, contudo,inerentes ao projeto e/ou processos defabricação da peça ou montagem.


Não se pode considerar normal ou não relevanteas marcas de ferramentas introduzidas durantea montagem ou desmontagem de umcomponente.


Indicações� Indicações verdadeiras:

São as indicações de descontinuidades reais,que efetivamente podem comprometer aresistência estrutural da peça.Não havendo dúvidas de que é uma indicaçãoverdadeira, inicia-se a etapa de interpretação dacausa responsável pela indicação da


verdadeira, inicia-se a etapa de interpretação dacausa responsável pela indicação dadescontinuidade superficial detectada. Oresultado dessa interpretação permitirá avaliar odestino a ser dado à peça. O inspetor deveráestar familiarizado com cada tipo de indicação.


Registrar uma descontinuidade� Pode-se utilizar o desenho da peça para

indicar a região das descontinuidades.� Pode-se adotar alguns meios de registro,

tais como: líquidos registradores, fitasadesivas transparentes, fotografias digitais


adesivas transparentes, fotografias digitaisfotografias convencionais e etc..


Controle da qualidadePara assegurar a eficiência dos penetrantes,emulsificadores e reveladores, certos controlesdevem ser feitos periodicamente:

� Teor de água no penetrante e emulsificador;� Lavabilidade (Removabilidade) do penetrante


� Sensibilidade do penetrante;� Removabilidade do emulsificador;� Intensidade da luz negra;� Medidores de intensidade luminosa.


Próxima Aula

� Ensaio de Partículas Magnéticas.



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