Ensaios Não Destrutivos

Ultrasom

Escola Profissionalizante ParceirosTécnico em Metalurgia/Sistemas de Soldagem

Ensaios Mecânicos e ENDMódulo 1

Ultrasom

Eng. Pedro Cunha

pedrohcunha@hotmail.com

Ultra-som

Ondas sonoras cuja frequência está situada acima da frequência audível pelo ouvido humano:

Frequência audível: entre 20 e 20000 HzFrequência ultra-sons: acima de 20000 Hz

Princípio físico do ensaio: reflexão das ondas sonoras

Objetivos do ensaio

Defeitos como bolhas de gás, micro-trincas, escórias, entre outros, podem surgir nos componentes metálicos em decorrência dos processos de soldagem...

O ensaio por ultra-som, caracteriza-se num método não destrutivo que tem por objetivo a detecção de defeitos ou descontinuidades internas, presentes nos mais variados tipos ou forma de materiais ferrosos ou não ferrosos;ferrosos;

Diminui grau de incerteza para a utilização de peças de responsabilidade;

Permite a inspeção de todo o volume da peça

Objetivos do ensaio

Campo de aplicação:

O exame ultrasônico constitui uma ferramenta indispensável para garantia da qualidade de peças de grandes espessuras, geometria complexa de juntas soldadas, chapas.

Na maioria dos casos, os ensaios são aplicados em aços-carbonos, em menor porcentagem em aços inoxidáveis; menor porcentagem em aços inoxidáveis;

Materiais não ferrosos são difíceis de serem examinados, e requerem procedimentos especiais.

Propriedades de uma onda

Comprimento

Amplitude

Frequência (Hz): é o número de ciclos por unidade de tempo e depende da fonte emissora; A forma mais comum de produzir o ultra-som para os ensaios não destrutivos é a que utiliza transdutores com cristais piezelétricos.

Propriedades de uma onda

Velocidade de propagação: a velocidade de propagação de uma ondaé função do meio que ela percorre. Para diferentes materiais temos diferentes velocidades de propagação:

Comprimento de onda: = velocidade de propagação/frequência

Se o comprimento da onda é de , defeito com diâmetro menor que /2 não será detectado.

Realização do ensaio

O ensaio consiste em fazer com que o ultra-som, emitido por um transdutor, percorra o material a ser ensaiado, efetuando-se a verificação dos ecos recebidos de volta, pelo mesmo ou por outro transdutor.

No ensaio de ultra-som, os transdutores convertem a energia elétrica em energia mecânica de vibração (ultra-som) e vice-versa para a recepção.

Tipos de transdutores

Quanto ao ângulo de emissão e recepção das ondas:

• Transdutores retos: inspeção de peças com superfícies paralelas ou quando se deseja detectar descontinuidade na direção perpendicular à superfície da peça.

• O transdutor angular: cristal piezoelétrico forma ângulo com a superfície a ser inspecionada. Muito utilizado na inspeção de soldas e quando a descontinuidade está orientada perpendicularmente à quando a descontinuidade está orientada perpendicularmente à superfície da peça.

Tipos de transdutores

Quanto à função:

• Monocristal: somente emissão de ondas; somente recepção de ondas; mesmo cristal emite e recebe ondas;

• Duplo-Cristal: mesmo transdutor possui um cristal para emissão e outro para recepção;

Acoplantes

Como o ultra-som deve passar do transdutor para a peça com o mínimode interferência, há necessidade de colocar um elemento, o acoplante, quefaça esta ligação, evitando o mau contato.Este acoplante pode ser óleo, água, glicerina, graxa etc.

Técnicas de Inspeção

Método Pulso-Eco: somente um transdutor emite e recebe as ondas ultra-sônicas que se propagam no material, pode ser verificada a profundidade, da descontinuidade , suas dimensões, e localização na peça.

Técnicas de Inspeção

Método Transparência: É uma técnica onde é utilizado dois transdutores separados, um transmitindo e outro recebendo as ondas ultra-sônicas. Neste caso é necessário acoplar os transdutores nos dois lados da peça, de forma que estes estejam perfeitamente alinhados.

Este tipo de inspeção, não se pode determinar a posição da descontinuidade, sua extensão, ou localização na peça, é somente um ensaio do tipo passa-não passa.

Aparelhagem

Descrição do Aparelho Básico de ultra-som:

Um transdutor ultra-sônico acoplado numa peça com espessura de 8 mm, e a tela

ao lado do aparelho mostrando o eco "E2" , proveniente da espessura da peça.

O que está ocorrendo:1 -O cristal piezelétrico do transdutor transmite à peça uma onda ultra-sônica perpendicularmente à superfície que percorre a espessura total de 8 mm do metal;

Aparelhagem

Descrição do Aparelho Básico de ultra-som:

Um transdutor ultra-sônico acoplado numa peça com espessura de 8 mm, e a tela

ao lado do aparelho mostrando o eco "E2" , proveniente da espessura da peça.

2 - A onda incide na interface no fundo da peça, retorna ao cristal e este produz um sinal elétrico que será amplificado e registrado na tela do aparelho na forma do pulso ou eco, identificado na figura como "E2";

Aparelhagem

Descrição do Aparelho Básico de ultra-som:

Um transdutor ultra-sônico acoplado numa peça com espessura de 8 mm, e a tela

ao lado do aparelho mostrando o eco "E2" , proveniente da espessura da peça.

3 - O caminho do som percorreu a espessura de 8 mm de ida e mais 8 mm na volta - isto sempre ocorre na inspeção por ultra-som os circuitos do aparelho compensam este fenômeno dividindo por 2 os registros na tela.

Vantagens e desvantagens do ensaio por ultra-som

O ensaio por ultra-som, comparado com outros métodos não destrutivos,apresenta as seguintes vantagens:- localização precisa das descontinuidades existentes nas peças, sem processosintermediários, como, por exemplo, a revelação de filmes;- alta sensibilidade ao detectar pequenas descontinuidades;- maior penetração para detectar descontinuidades internas na peça;- respostas imediatas pelo uso de equipamento eletrônico.Como desvantagens podemos citar:Como desvantagens podemos citar:- exigência de bons conhecimentos técnicos do operador;- atenção durante todo o ensaio;- obediência a padrões para calibração do equipamento;- necessidade de aplicar substâncias que façam a ligação entre o equipamentode ensaio e a peça (acoplantes).