resumo do ensaio de ultrassom

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Resumo de gráficos e imagens no ensaio de ultrassom industrial. Conteúdo para profissionais com conhecimento básico do ensaio

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1Qualidade e Ensaio de Materiais, Carlos Dias 03-04, http://sme.dcm.fct.unl.pt/u/dias/docencia/Ensaios No Destrutivos (END). Ultrasons.ULTRASONSFrequncia acima do audvel (i.e. f >20 kHz)Frequncias utlizadas em testes no destrutivos ultrasnicos : 300 kHz - 15 MHzRelao frequncia comprimento de onda Tipos de ondas existentes em slidosOndas longitudinais (ou primrias, ondas P)Ondas transversais (ou secundrias, ondas S)Ondas acsticas superficiais (ondas de Rayleigh, Lamb, Love, Stoneley ..)2Qualidade e Ensaio de Materiais, Carlos Dias 03-04, http://sme.dcm.fct.unl.pt/u/dias/docencia/Exemplo de um ensaio ultrasnico3Qualidade e Ensaio de Materiais, Carlos Dias 03-04, http://sme.dcm.fct.unl.pt/u/dias/docencia/Velocidade do som em alguns materiais( )( )( ) 2 1 11 +=Evc( ) +=1 2EvtVelocidade longitudinalVelocidade transversalE o mdulo de Young o mdulo de Poisson4Qualidade e Ensaio de Materiais, Carlos Dias 03-04, http://sme.dcm.fct.unl.pt/u/dias/docencia/Ondas numa interfaceImpedncia acstica especfica: Ao46.3 MRaylAluminio17.0 MRaylPerspex3.19 MRaylgua1.49 MRaylAr?v Z =Nota: Em cristais existe anisotropia na velocidadeEnergia transmitida,Energia reflectida,( )22 12 14Z ZZ ZET+=22 12 1||.|

\|+=Z ZZ ZER5Qualidade e Ensaio de Materiais, Carlos Dias 03-04, http://sme.dcm.fct.unl.pt/u/dias/docencia/Ondas numa interface (cont.)Energia transmitida,Energia reflectida,( )22 12 14Z ZZ ZET+=22 12 1||.|

\|+=Z ZZ ZErPode-se concluir que a mxima transmisso (ou minima reflexo) ocorre quando Z1=Z2.Quando as impedncias acsticas diferem muito existe uma fraca eficincia de transmisso acstica.Quando h trs camadas A, B e C, qual dever ser a impedncia da camada intermdia (B) para que a transferncia de energia seja mxima.Nessas condies qual o valor da energia transferida?6Qualidade e Ensaio de Materiais, Carlos Dias 03-04, http://sme.dcm.fct.unl.pt/u/dias/docencia/Camada de acoplamentoCasos importantes de interfacesInterface ponta de prova - pea a inspeccionar:Ponta de provaar aogua (gel ou leo)ao Et=88%. Deve portanto existir uma camada de acoplamento entre a ponta de prova e a pea.Fissura no interior do material. Uma gap de 1 mm no ao reflecte aproximadamente cerca de 70% da energia.Esta pois e aproximadamente, a resoluo desta tcnica.7Qualidade e Ensaio de Materiais, Carlos Dias 03-04, http://sme.dcm.fct.unl.pt/u/dias/docencia/Ondas com incidncia obliquaBAVV=sinsinLei de SnellQuando VB>VAexiste um ngulo crtico de reflexo totalPara o caso gua-ao 15BAcVV= sin8Qualidade e Ensaio de Materiais, Carlos Dias 03-04, http://sme.dcm.fct.unl.pt/u/dias/docencia/Caso GeralQuando a incidncia obliqua pode haver uma converso do modo de vibrao da onda.Assim uma onda longitudinal incidente dar origem a duas ondas reflectidas (uma longitudinal e outra transversal) e duas ondas transmitidas (uma longitudinal e outra transversal)A lei de Snell passa a ser:( ) ( ) () ()sbscbccaccaV tV tV rV i sin sin sin sin= = =As amplitudes das ondas reflectidas e transmitidas dependem do ngulo de incidncia de uma forma complexa. abisrctstcr9Qualidade e Ensaio de Materiais, Carlos Dias 03-04, http://sme.dcm.fct.unl.pt/u/dias/docencia/Ondas de incidncia obliqua (exemplo)Para a interface perspex-aluminio obtm-se para as vrias amplitudes das ondas reflectidas e transmitidas:Se se pretender inspeccionar uma pea usando ondas longitudinais deve-se utilizar um ngulo de incidncia que seja menor do que 25Para ondas transversais conveniente utilizar ngulos entre 25 e 58 quando a amplitude da onda transversal transmitida maior.PerspexAluminio10Qualidade e Ensaio de Materiais, Carlos Dias 03-04, http://sme.dcm.fct.unl.pt/u/dias/docencia/Atenuao e espalhamentoA diminuio na amplitude da onda ultrasonora num material tem duas causas:Atenuao verdadeiraDisperso ou espalhamento da ondaA atenuao verdadeira segue uma lei exponencialO espalhamento depende dos detalhes geomtricos da onda.11Qualidade e Ensaio de Materiais, Carlos Dias 03-04, http://sme.dcm.fct.unl.pt/u/dias/docencia/Configurao para uma sonda longitudinal12Qualidade e Ensaio de Materiais, Carlos Dias 03-04, http://sme.dcm.fct.unl.pt/u/dias/docencia/Efeito piezoelctricoO efeito piezoelctrico consiste na deformao elstica de um material pela aplicao de um campo elctrico.v f mas do oo= = ,2dvfo2=dMateriais piezoelctricos: quartzo, PZT, PVDF...A frequncia fundamental de vibrao longitudinal, corresponde a haver exactamente meio comprimento de onda na espessura da amostra.13Qualidade e Ensaio de Materiais, Carlos Dias 03-04, http://sme.dcm.fct.unl.pt/u/dias/docencia/Sondas longitudinais (cont.)14Qualidade e Ensaio de Materiais, Carlos Dias 03-04, http://sme.dcm.fct.unl.pt/u/dias/docencia/Campo ultrasnico frente de uma sonda|||.|

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\|+ = R RDP Po R2 1224sin 2Presso acstica ao longo do eixo da sonda15Qualidade e Ensaio de Materiais, Carlos Dias 03-04, http://sme.dcm.fct.unl.pt/u/dias/docencia/Pulso ultrasnico16Qualidade e Ensaio de Materiais, Carlos Dias 03-04, http://sme.dcm.fct.unl.pt/u/dias/docencia/Exemplos de sondas longitudinais17Qualidade e Ensaio de Materiais, Carlos Dias 03-04, http://sme.dcm.fct.unl.pt/u/dias/docencia/Sonda transversalngulos de lanamento de sondas transversais: 45, 70 e 80.O ngulo de lanamento depende do material.O material usado no sapato normalmente o Perspex e ocasionalmente o Nylon. necessrio que a onda longitudinal ultrasnica tenha uma velocidade inferior velocidade de uma onda transversal na pea a analisar. Porqu?18Qualidade e Ensaio de Materiais, Carlos Dias 03-04, http://sme.dcm.fct.unl.pt/u/dias/docencia/Modos de varrimentoA-scanQuando se representa uma grandeza elctrica em funo do tempo. Essa grandeza pode ser o sinal de rf tal como gerado pelo receptor piezoelctrico (2) o sinal de rf rectificado ou (3) s a parte negativa ou s a parte positiva.B-scanQuando aps se varrer a pea ao longo de uma linha com a sonda se assinala no ecran a profundidade para as quais o eco ultrapassou um determinado nvel.19Qualidade e Ensaio de Materiais, Carlos Dias 03-04, http://sme.dcm.fct.unl.pt/u/dias/docencia/Varrimento C-scanQuando aps se efectuar um varrimento bi-dimensional se assinala no ecran a amplitude do sinal recebido para um intervalo de tempo fixo.20Qualidade e Ensaio de Materiais, Carlos Dias 03-04, http://sme.dcm.fct.unl.pt/u/dias/docencia/21Qualidade e Ensaio de Materiais, Carlos Dias 03-04, http://sme.dcm.fct.unl.pt/u/dias/docencia/Anlise de defeitos com uma sonda transversal22Qualidade e Ensaio de Materiais, Carlos Dias 03-04, http://sme.dcm.fct.unl.pt/u/dias/docencia/Blocos de calibrao A3 e A523Qualidade e Ensaio de Materiais, Carlos Dias 03-04, http://sme.dcm.fct.unl.pt/u/dias/docencia/Bloco de calibrao A2Calibrao do ndiceCalibrao do ngulo24Qualidade e Ensaio de Materiais, Carlos Dias 03-04, http://sme.dcm.fct.unl.pt/u/dias/docencia/Blocos de calibrao25Qualidade e Ensaio de Materiais, Carlos Dias 03-04, http://sme.dcm.fct.unl.pt/u/dias/docencia/Anlise de uma soldadura por ultrasons26Qualidade e Ensaio de Materiais, Carlos Dias 03-04, http://sme.dcm.fct.unl.pt/u/dias/docencia/Alterao do contedo espectralA onda ultrasnica quando dispersa por uma coliso com um defeito pode alterar o seu contedo espectral dependendo das interaces que tiveram lugar.