Aula 18 - Ensaio de Ultra-Som

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Introduo O ensaio ultra-snico baseia-se no fenmeno de reflexo de ondas acsticas quando encontram obstculos sua propagao, dentro do material. A onda ser refletida retornando at a sua fonte geradora, se o obstculo estiver numa posio normal (perpendicular) em relao ao feixe incidente.Prof. Brenno Ferreira de Souza Engenheiro Metalrgico2

O Ensaio O ultra-som o mtodo de ensaio no destrutivo mais utilizado mundialmente para o ensaio de descontinuidades internas nos materiais. Ultra-som so ondas acsticas com freqncias acima do limite audvel. Normalmente, as freqncias ultra-snicas situam-se na faixa de 0,5 a 25 Mhz.Prof. Brenno Ferreira de Souza Engenheiro Metalrgico3

Como feito? O pulso ultra-snico transmitido para o material atravs de um transdutor especial, usualmente denominado de cabeote. Os pulsos ultra-snicos refletidos por uma descontinuidade, ou pela superfcie oposta da pea ( ecos de fundo ), so captados pelo transdutor, convertidos em sinais eletrnicos e mostrados na tela plana de cristal lquido do aparelho.Prof. Brenno Ferreira de Souza Engenheiro Metalrgico4

A medio Geralmente, as dimenses reais de uma descontinuidade interna podem ser estimadas com uma razovel preciso atravs da altura dos ecos refletidos, fornecendo meios para que a pea possa ser aceita, ou rejeitada, baseando-se nos critrios de aceitao da norma aplicvel.

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Aplicao As maiores aplicaes deste ensaio so os ensaios em soldas, laminados, forjados, fundidos, materiais compostos, medio de espessura, corroso, etc. O ensaio ultra-snico , sem sombra de dvidas, o mtodo de ensaio no destrutivo mais utilizado e o que apresenta o maior crescimento, para a deteco de descontinuidades internas.Prof. Brenno Ferreira de Souza Engenheiro Metalrgico6

Aplicao Isto se deve a: facilidade na execuo do ensaio; baixo investimento. velocidade de realizao; alta sensibilidade; ampla gama de espessuras que podem ser ensaiadas (acima de 10mm em ao)

Por muito tempo o ultra-som tem sido empregado nos ensaios de aprovao, controle de processo, inspeo de aeronaves e nas indstrias nuclear, petroqumica e siderurgia.Prof. Brenno Ferreira de Souza Engenheiro Metalrgico7

Aplicao utilizado na caracterizao de materiais; um exemplo tpico a avaliao da resistncia do cimento baseada na velocidade de propagao do som, ou na determinao do grau de nodularizao de ferro fundido nodular utilizado em pontas de eixo da industria automobilstica. As aplicaes mais recentes ocorrem no controle da qualidade de materiais compostos, no ensaio de unies coladas de madeira, plsticos, metais e no controle de solda a ponto.Prof. Brenno Ferreira de Souza Engenheiro Metalrgico8

Equipamento A escolha do equipamento, transdutores e os procedimentos de ensaio requerem um cuidadoso estudo para que se obtenha o nvel de sensibilidade requerido e a correta interpretao do resultado. Equipamento de transdutor por transparncia; Equipamento de transdutor monocristal(pulsoeco); Equipamento de transdutor duplo-cristral; Equipamento de transdutor angular.Prof. Brenno Ferreira de Souza Engenheiro Metalrgico9

Equipamento

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Tcnica por Transparncia A tcnica por transparncia simples, no havendo descontinuidades no material, o receptor recebe aproximadamente 100% do sinal emitido. Havendo descontinuidades, o receptor recebe uma porcentagem inferior ao sinal emitido.Prof. Brenno Ferreira de Souza Engenheiro Metalrgico11

Tcnica por Transparncia 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.Prof. Brenno Ferreira de Souza Engenheiro Metalrgico12

Tcnica por Monocristal 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.Prof. Brenno Ferreira de Souza Engenheiro Metalrgico13

Tcnica por Monocristal 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.Prof. Brenno Ferreira de Souza Engenheiro Metalrgico14

Tcnica por Monocristal 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.

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Transdutor Angular Imagine a colocao de transdutores planos sobre um cordo de solda ou tubos. No teramos acoplamento suficiente para o ensaio. Neste caso, usamos os transdutores angulares, que possibilitam um acoplamento perfeito e a deteco das descontinuidades.

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Tcnicas de Ensaio As tcnicas ultra-snicas so, basicamente, divididas em duas: tcnicas de contato e tcnicas sem contato (imerso).

Na tcnica de contato o transdutor diretamente aplicado no objeto usando-se gua, leo ou outros agentes que sirvam de meio acoplante; Na tcnica sem contato o transdutor manipulado a uma certa distncia do objeto de ensaio, dentro de um meio que pode ser gua ou leo leve; isto traz vantagens por eliminar a influncia da variao do acoplamento.Prof. Brenno Ferreira de Souza Engenheiro Metalrgico18

Tcnicas de Ensaio A escolha da tcnica dever ser feita levando-se em considerao a sensibilidade, forma geomtrica da pea, tipo e orientao da descontinuidade, simplicidade de operao, velocidade necessria para a inspeo, etc.. A tcnica de contato mais aplicada a produtos de grandes dimenses e estruturas soldadas, ao passo que a tcnica de imerso utilizada para o ensaio de grandes lotes de peas pequenas e idnticas atravs de sistemas automatizados, especialmente na indstria automobilstica e aeronutica onde se exige alta sensibilidade no ensaio. Em ambos os casos a avaliao da descontinuidade baseada na comparao entre os sinais obtidos atravs dos blocos de calibrao com descontinuidades artificiais com dimenses e localizaes conhecidas, com aqueles obtidos da pea ensaiada.Prof. Brenno Ferreira de Souza Engenheiro Metalrgico19

O Resultado As descontinuidades se tornam visveis na tela de cristal liquido sob a forma de um ecograma produzido por um sinal eletrnico (sinal do eco x tempo). Alm deste tipo de apresentao, o qual o mais comum, existem outros mtodos mais sofisticados tais como o que mostra toda uma seco da pea com todas as suas relativas descontinuidades.Prof. Brenno Ferreira de Souza Engenheiro Metalrgico20

O Resultado

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O Resultado

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Limitao Materiais com alta atenuao acstica (madeira, concreto, certos fundidos e metais no ferrosos), ou a alta temperatura, so ensaios de difcil realizao; Peas com formato complexo; A sensibilidade do ensaio afetada pela condio superficial do objeto; A relativa dificuldade na interpretao do sinal, a qual requer um longo treinamento.Prof. Brenno Ferreira de Souza Engenheiro Metalrgico23

OBRIGADO!Niquelndia, 2011 [email protected] Brenno Ferreira de Souza Engenheiro Metalrgico24