Ensaio por partículas magnéticas - parte 3

Escolha dos tipos de partículas

A escolha da cor das partículas fica associada ou definida em função da cor de fundo, cor da superfície da peça em exame. E procuramos usar uma partícula cuja cor produza com a superfície o melhor contraste possível, garantido  dessa forma maior sensibilidade visual. A cor da partícula é uma pigmentação que tem também a finalidade de promover um balanceamento das condições de densidade da mesma. No caso das partículas para aplicação pelo método de via úmida é importante que a pigmentação ou recobrimento da partícula acumulada nas indicações sem cor que produza contraste suficiente com a superfície em exame.

No mercado podemos encontrar partículas a serem aplicadas por via seca nas cores: branca, cinza, amarela, vermelha e preta, conhecidas como partículas para observação sob luz negra ou ultravioleta. Também sob as mesmas condições de luz, as partículas por via úmida nas cores, preto, vermelho e fluorescente. As fluorescentes podem, de acordo com o fabricante, apresentaram-se nas cores amarelo esverdeado ou alaranjado. Com a finalidade de promover melhor visualização das partículas, foram desenvolvidos mais recentemente os líquidos de contraste, que é uma tinta branca em embalagem spray que é aplicada de forma uniforme sobre a superfície de teste, garantindo um fundo uniforme que vai contrastar com a cor da partícula, aumentando-se a sensibilidade da visualização. A tinta de contraste é aplicada de maneira a criar um fundo branco sem no entanto interferir na mobilidade das partículas ou mesmo na intensidade dos campos de fuga. A espessura do filme de tinta após seco é da ordem de 15 µm .

Procedimento para ensaio

Sequência Básica para Aplicação do Ensaio:

• Preparação da Superfície: De acordo com a sequência de execução do ensaio, o ensaio por Partículas Magnéticas, começa pela limpeza e/ou preparação da superfície. O método de preparação da superfície depende do tipo de peça, tamanho e quantidade. São métodos de limpeza:

• Jato de areia ou granalha,

• Escova de aço,

• Solvente e panos umedecidos em solventes ou secos;

• Limpeza química ;

• Vapor desengraxante;

• Esmerilhamento.

O objetivo desses métodos de limpeza é de retirar da superfície em exame toda a sujeira, oxidação, carepas, respingos ou inclusões superficiais que prejudiquem o ensaio com a formação de campos de fuga falsos, ou que, contaminem a suspensão, caso o ensaio seja executado com via úmida , ou ainda que dificultem a mobilidade das partículas sôbre a superfície. O jato de areia ou granalha é comumente utilizados na preparação de peças automotivas ou componentes de máquinas, que, são colocados em cabines para jateamento ou por tamboreamento. Escovas de aço que tanto podem ser rotativas, ou manuais são mais utilizadas na preparação de peças soldadas. O solvente é empregado como uma complementação aos métodos de limpeza anteriores, com o objetivo de promover na região a ser inspecionada uma superfície isenta de graxas, óleo ou outro tipo de contaminante que impeça ou prejudique o ensaio, mascarando os resultados. É necessário garantir uma boa mobilidade das partículas. Caso as partículas sejam aplicadas dispersas em água, a superfície deve estar isenta de óleo ou graxa, caso contrário a peça não ficará “molhada”

• Seleção do Equipamento para Magnetização e das Partículas Magnéticas:

Como vimos, a escolha do equipamento para magnetização e do tipo de partículas magnéticas, dependerá da forma da peça a ser ensaiada, do local para execução do ensaio, do acabamento superficial da peça, e da especificação técnica para inspeção. O ensaio por partículas magnéticas deve ser sempre executado com base a um procedimento qualificado e aprovado, com finalidade de estabelecer e fixar as variáveis essenciais do ensaio. Assim, a técnica de magnetização, o método de ensaio, e outros, não necessitam serem determinadas pelo inspetor responsável, no momento do ensaio. A recomendação básica de todo sistema de garantia da qualidade, é que todos os instrumentos de ensaio precisam estar calibrados. Para os equipamentos que incorporam miliamperímetros, estes devem estar calibrados ; por outro lado os Yokes devem ser calibrados com o teste de elevação de carga.

• Planejamento do Ensaio e Magnetização da Peça:

Escolhida a técnica de magnetização a ser empregada ou disponível para o ensaio, é importante que o Inspetor procure visualizar ou esquematizar a peça, como será o campo magnético formado, se longitudinal ou circular. Essa visualização é importante pois como não conhecemos a orientação das descontinuidades vamos começar a fazer o ensaio por um ponto e, para garantirmos que a inspeção foi adequada, capaz de detectar qualquer descontinuidade em qualquer orientação, é preciso que, de acordo com a técnica de magnetização utilizada, uma outra varredura, defasada de mais ou menos 90° do eixo da anterior, seja realizada na mesma região. A técnica de varredura descrita anteriormente é empregada na inspeção de peças utilizando-se de um Ioque ou através da técnica de eletrodos, onde recomenda-se, para garantir uma varredura perfeita e com sobreposição adequada entre uma e outra varredura, que o inspetor trace com giz de cera na peça os pontos onde serão apoiadas as pernas do Ioque ou eletrodos, obtendo-se assim, uma varredura sequencial e com garantia de inspeção em 100% da região de interesse, a posição dos polos de contato 1-1 e 4-4 ou 2-2 e 3-3. Já nas máquinas estacionárias, onde as peças a serem inspecionadas, como por exemplo: pinos, bielas, engrenagens, disco, virabrequins, são submetidas, na maioria das vezes, a dois campos magnéticos aplicados simultaneamente, sendo um por corrente alternada - CA e outro, por corrente alternada retificada, ou ambos por correntes alternadas defasadas, é necessário garantir a varredura de toda a peça ou de uma região de interesse. Nesse caso, é importante verificar se a intensidade do campo é adequada para se fazer a inspeção de toda a peça de uma vez só. Caso isso não seja possível, é necessário inspecionar peça em partes, ou seções. Portanto, de acordo com o equipamento disponível, em função de seus recursos e capacidade, fazemos os ajustes nos campos de modo a obter um balanceamento ótimo. Notar descontinuidade que podemos e devemos trabalhar ora com um campo ora com outro para perfeita detecção e descontinuidade transversais ou longitudinais. A varredura insuficiente ou inadequada torna o ensaio sem confiabilidade.

• Aplicação das Partículas e Observação das Indicações: A aplicação das partículas ferromagnéticas deve ser feita de forma que seja coberta toda a área de interesse, quer seja por via seca ou úmida. A remoção do excesso de partículas sobre a superfície deve ser feita de modo a não eliminar as indicações que se formam. Se as partículas forem por via seca, um leve sopro deve ser aplicado. Se as partículas forem via úmida, o próprio veículo promove o arrasto do excesso das partículas. A observação das indicações se dará pela visualização dos pontos de acúmulo do pó ferromagnético. Esta fase não é tão fácil, pois o inspetor pode confundir um acúmulo de pó devido a uma ranhura ou mordedura , com uma descontinuidade, levando a erros no julgamento dos resultados.

• Avaliação e Registro dos Resultados: Como um ensaio por partículas magnéticas é um tanto quanto subjetivo, torna-se necessário que, mesmo seguidos os critério e requisitos recomendados para o ensaio com base nas normas aplicáveis, os resultados obtidos no ensaio na mesma peça sob as mesmas condições. Para tal, além de ser seguido um procedimento específico para cada tipo de trabalho que se fez, torna-se necessário implementar uma correlação entre o mapa de registro dos resultados e os relatórios emitidos, bem como a localização física da peça ou equipamento submetido ao ensaio. Como orientação, sugerimos que seja elaborado um relatório detalhando todas as características e parâmetros do ensaio, tais como:

• Peça ensaiada ,desenho, posição , etc.. ;

• Área de interesse ;

• Norma de aceitação;

• Aparelho de magnetização;

• Tipo e intensidade da corrente elétrica utilizada ;

• Tipo de pó magnético usado;

• Veículo, se aplicável

• Concentração das partículas , se aplicável;

• Croquis da peça e das indicações observadas;

• Assinatura e identificação do inspetor responsável.

Uma das formas adequadas de registro das descontinuidades no caso de soldas, é a de desenhá-las em fita crepe ou, se dispuser de maiores recursos utilizar-se de fotografias. Conforme já mencionado, desde que todos os requisitos do ensaio, forem cumpridos, torna-se fácil avaliação das indicações. O inspetor deverá, naturalmente, estar familiarizado com os requisitos ou critérios de aceitação recomendados pela norma aplicável. A observação e avaliação das indicações é processada imediatamente após a aplicação da suspensão ou do pó e durante a remoção do excesso, uma vez que o comportamento da mobilidade das partículas, distribuição, contraste, etc., indicará a necessidade ou não de reinspeção da área. Notar que muitas vezes poderão surgir indicações falsas ou não relevantes, sendo recomendado ao inspetor muito cuidado na perfeita avaliação dos resultados obtidos. As condições de iluminação são essenciais para êxito desta etapa.

Critério de aceitação das indicações

O critério de aceitação que segue abaixo , é uma tradução do Código ASME Sec. VIII Div.1 Apêndice 7 , é aplicável para soldas inspecionadas por partículas magnéticas Avaliação das indicações:

Uma indicação é uma evidência de uma imperfeição mecânica.

 Somente indicações com dimensões maiores que 1/16 pol. ( 1,5 mm) deve ser considerada como relevante.

(a) Uma indicação linear é aquela tendo um comprimento maior que três vezes a largura.

(b) Uma indicação arredondada é aquela na forma circular ou elíptica com comprimento igual ou menor que três vezes a largura.

(c) Qualquer indicação questionável ou duvidosa , deve ser reinspecionada para determinar se indicações relevantes estão ou não presentes.

Critério de Aceitação: Toda as superfícies devem estar livres de :

(a) indicações relevantes lineares ;

(b) indicações relevantes arredondadas maiores que 3/16 pol. (5,0 mm) ;

(c) quatro ou mais indicações relevantes arredondadas em linha separadas por 1/16 pol. (1,5 mm) ou menos (de borda a borda) ;

(d) uma indicação de uma imperfeição pode ser maior que a imperfeição , entretanto , o tamanho da indicação é a base para a avaliação da aceitação .

OBRAS CONSULTADAS

1. American Society of Mechanical Engineers - ASME Boiler and Pressure Vessel Code , Section V ,

2. Leite, Paulo G.P , “Curso de Ensaios Não Destrutivos” , 8a. edição , Associação Brasileira de Metais-ABM, 1966 ;

3. Krautkramer , “Ultrasonic Testing of Materials” second edition ;

4. Andreucci,Ricardo “Ensaio Não Destrutivo - Ultrassom” , Associação Brasileira de Ensaios Não Destrutivos- ABENDI 5. Eastman Kodak Company , “Radiography in Modern Industry” , 4a Edition , 1980 6. Agfa Gevaert , “Radiografia Industrial”, NV 1989 7. American Society of Mechanical Engineers - ASME Boiler and Pressure Vessel Code , Section VIII Div.1

ENSAIO POR PARTÍCULAS MAGNÉTICAS PARTE 1

Generalidades Descrição e Aplicabilidade do Método

O ensaio por partículas magnéticas é utilizado na localização de descontinuidades superficiais e sub-superficiais em materiais ferromagnéticos. Pode ser aplicado tanto em peças acabadas quanto semi-acabadas e durante as etapas de fabricação. O processo consiste em submeter a peça, ou parte desta, a um campo magnético. Na região magnetizada da peça, as descontinuidades existentes, ou seja a falta de continuidade das propriedades magnéticas do material, irão causar um campo de fuga do fluxo magnético. Com a aplicação das partículas ferromagnéticas, ocorrerá a aglomeração destas nos campos de fuga, uma vez que serão por eles atraídas devido ao surgimento de pólos magnéticos. A aglomeração indicará o contorno do campo de fuga, fornecendo a visualização do formato e da extensão da extensão da descontinuidade.

Magnetismo

Todos nós conhecemos os imãs e dizemos que um material ferromagnético nas proximidades de um imã é por este atraído. O magnetismo é um fenômeno de atração que existe entre esses materiais. Nota-se que por vezes o fenômeno pode ser de repulsão ou de atração. Os imãs podem ser naturais,conhecidos como “pedras-imãs” e os artificiais, fabricados a partir de aços com propriedades magnéticas específicas para esse fim.

Polos magnéticos

Quando estudamos uma barra imantada, verificamos que as características magnéticas da barra não são iguais ao longo da mesma, porém verificamos que ocorre uma concentração da força magnética de atração ou repulsão nas extremidades. A estes pontos onde se manifestam a atração com maior intensidade damos o nome de polos magnéticos. Se dispusermos de duas barras imantadas e colocarmos uma próxima da outra, deixando uma fixa e a outra livre, verificaremos que ocorrerá uma força de atração entre as barras de modo a fazer com que se unam. No entanto, se separarmos as barras e girarmos a barra móvel de 180° e novamente aproximarmos, verificaremos que ao invés de ocorrer a atração, ocorrerá a força de repulsão,o que nos leva a concluir que temos duas espécies de pólos. Uma que promove a atração e o outro que promove a repulsão. Isto é, numa mesma barra os pólos não são iguais. É por isso que se diz que pólos iguais se repelem e pólos diferentes se atraem.

Permeabilidade magnética

A permeabilidade magnética é definida como sendo a facilidade com que um material pode ser magnetizado, e é representado pela letra “µ“. É um número adimensional, isto é, não possui unidade, pois é uma relação entre duas grandezas. A permeabilidade magnética de um material é a relação entre a condutividade magnética do material e a condutividade magnética do ar , ou ainda , a relação entre o magnetismo adquirido pelo material pela presença de um magnetismo externo e a força de magnetização externa. É importante salientar que a permeabilidade magnética de um material não é constante e depende da força externa de magnetização. Porém , o material tornar-se-á saturado, quando a magnetização externa for intensa.

Classificação magnética dos materiais

De acordo com a permeabilidade magnética podemos classificar os materiais em três grandes grupos:

a) Ferromagnéticos: µ > 1. São assim definidos os materiais que são fortemente atraídos por um imã exemplo: ferro, cobalto e quase todos os tipos de aço. São ideais para inspeção por partículas magnéticas.

b) Paramagnéticos: µ = 1. São os materiais que são levemente atraídos por um imã. Exemplo: platina,alumínio,cromo,estanho,potássio. Não são recomendados para inspeção por partículas magnéticas.

c) Diamagnéticos: µ < 1. São os materiais que são levemente repelidos por um imã. Exemplo: prata, chumbo, cobre, mercúrio. O ensaio por partículas magnéticas não é aplicável a estes materiais.

O campo magnético

É definido como sendo a região do espaço na qual magneto ou material ferromagnético experimenta uma força. Assim quando aproximarmos uma barra imantada de uma pilha de alfinetes, nestes agem uma força de atração. O campo magnético é representado por um conjunto de linhas de fluxo, também denominamos de linhas de força, cujo número e forma dependem de fonte geradora.

O campo de fuga

A interrupção das linhas de força dá origem a novos pólos, provocando a dispersão das linhas de fluxo magnético que dão origem ao “Campo de Fuga”. A figura demonstra como as linhas de força são pertubadas pela presença de uma descontinuidade dando origem ao campo de fuga.

No ensaio por partículas magnéticas, ao aplicarmos um pó ferromagnético, constituído de partículas finamente divididas, as quais denominadas de pó magnético, no local onde surgir um campo de fuga, devido à formação de um dipolo magnético, provocará o agrupamento das partículas, ou seja, as partículas se acumulam em todo contorno de um campo de fuga. Desta forma, poderíamos dizer que o ensaio por partículas magnéticas é um “detector” de campos de fuga, que são “revelados” pela presença de acúmulos de partículas. Verificamos na prática que, para ocorrer um campo de fuga adequado na região das descontinuidades, a intensidade de campo, deve atingir valores adequados e as linhas de força devem ser o mais perpendicular possível ao plano da descontinuidade, caso contrário não será possível o acúmulo das partículas de forma nítida. Enfatizamos que é necessário que haja, na região inspecionada, intensidade de campo suficiente e que as linhas de força do campo magnéticos estejam o mais perpendicular possível em relação ao plano formado pelos contornos da descontinuidade para que ocorra a detecção. Caso contrário, isso não será possível.

Métodos e técnicas de magnetização - Longitudinal

É assim denominado o método de magnetização que produz um campo magnético longitudinal da peça e fechando o circuito através do ar. Portanto, recomendamos para a detecção de descontinuidades transversais na peça A magnetização longitudinal é obtida por indução de campo por bobinas ou eletroimãs.

Métodos e técnicas de magnetização - Circular

Neste método, que pode ser tanto por indução quanto por passagem de corrente elétrica através da peça , as linhas de força que formam o campo magnético circulam através da peça em circuito fechado, não fazendo uma “ponte” através do ar. É usada para a detecção de descontinuidades longitudinais.

Métodos e técnicas de magnetização - Multidirecional

Também conhecida como combinada ou vetorial, é um método em que simultaneamente são aplicados na peça dois campos magnéticos: um pelo método longitudinal e o outro pelo método circular. É portanto a combinação de duas técnicas que produzem um vetor rotativo, que permite observar, de uma só vez, as descontinuidades com diversas orientações. As vantagens dessa técnica são:

• Na inspeção de componentes seriados onde se reduz substancialmente o tempo de inspeção;

• Economia de partículas magnéticas;

• Cada peça ou componente é manuseado apenas uma vez;

• Menor possibilidade de erros por parte do inspetor, uma vez que, observa-se ao mesmo tempo, tanto as decontinuidades longitudinais quanto as transversais.

As desvantagens, entre outras, são:

• Seu emprego é um tanto quanto restrito a peças de geometria simples;

• A detectabilidade de defeitos é menor do que quando os campos são aplicados sequencialmente;

• Não é fácil fazer o equilíbrio magnético entre os campos longitudinal e circular;

• Não é possível utilizar corrente continua para dois campos;

• Não é possível efetuar a inspeção pelo método residual.

Podemos concluir que a magnetização simultânea possibilita menor tempo de execução trazendo como benefício maior produção. Contudo, é limitada pelo ajuste da intensidade dos campos magnéticos que é necessário para obtenção de uma resultante capaz de detectar adequadamente as descontinuidades nas duas direções da peça em ensaio, descontinuidades longitudinais e transversais. Na prática este ajuste é conseguido realizando testes com peças ou corpos de prova contendo defeitos conhecidos. No entanto, ressaltamos que a magnetização simultânea apresenta resultados mais confiáveis na detecção de descontinuidades de diferentes direções. A sua desvantagem é que aumenta mais uma etapa no ensaio.