Aula Ensaios Por Ultrassom - [PPT Powerpoint]
Quando as ondas sonoras tm freqncia entre 20 Hz e 20.000 Hz, so audveis = SOMQuando as ondas sonoras tm freqncias inferiores a 20 Hz so inaudveis = INFRA-SOM.Quando as ondas sonoras tm freqncias superiores a 20.000 Hz so tambm inaudveis = ULTRASSOM.Para aplicao no ensaios de materiais por ultra-som, a faixa de freqncia geralmente utilizada est entre 0,5 MHz e 20 MHz.Som, Infrasssom e Ultrassom
O ensaio de ultrassom um mtodo de ensaio no-destrutivo baseado em ondas de ultrassom para deteco interna de defeitos em materiais ou para a medio de espessura de paredes e deteco de corroso.
O ensaio por ultrassom, caracteriza-se num mtodo no destrutivo que tem por objetivo a deteco de defeitos ou descontinuidades internas, presentes nos mais variados tipos ou forma de materiais ferrosos ou no ferrosos.
Com o ensaio de ultrassom, uma onda de som ultrassnica enviada atravs do material.
Esta onda ser interrompida e ento parcialmente devolvida, de pontos com imperfeio interna ou da parte posterior da parede do material respectivamente, capturar e analisar o retorno do som junto informao til coletada para fornecer informao sobre a localizao e orientao de imperfeio e a espessura da parede do material. Os critrios de aceitao definem se a indicao ou no no-aceitvel (um defeito).
O que necessrio para o ensaio
- Operador treinado e qualificado- Norma tcnica, manuais e procedimentos- Um aparelho- Transdutores ou cabeotes- Acoplante- Blocos de calibrao e de referncia- Material a ser ensaiado
HISTRICO1929: o cientista Sokolov, fazia as primeiras aplicaes da energia snica para atravessar materiais metlicos; 1942 Firestone, utilizaria o princpio da ecossonda para exames de materiais; l945 o ensaio ultrassnico iniciou sua caminhada em escala industrial, impulsionado pelas necessidades e responsabilidades cada vez maiores
Campo de Aplicao Na maioria dos casos, os ensaios so aplicados em aos-carbonos, em menor porcentagem em aos inoxidveis. Materiais no ferrosos so difceis de serem examinados, e requerem procedimentos especiais.
Vantagens em relao a outros ensaios
O mtodo ultra-snico possui alta sensibilidade na detectabilidade de pequenas descontinuidades internas, por exemplo: Trincas devido a tratamento trmico, fissuras e outros de difcil deteco por ensaio de radiaes penetrantes (radiografia ou gamagrafia).Para interpretao das indicaes, dispensa processos intermedirios, agilizando a inspeo.
No caso de radiografia ou gamagrafia, existe a necessidade do processo de revelao do filme, que via de regra demanda tempo do informe de resultados.
Limitaes em relao a outros ensaiosRequer grande conhecimento terico e experincia por parte do inspetor.O registro permanente do teste no facilmente obtido.Faixas de espessuras muito finas, constituem uma dificuldade para aplicao do mtodo. Requer o preparo da superfcie para sua aplicao. Em alguns casos de inspeo de solda, existe a necessidade da remoo total do reforo da solda, que demanda tempo de fbrica.
Velocidades de Propagao das Ondas Longitudinais
Material Velocidade m/sAr 330Alumnio 6300Cobre 4700Ao inoxidvel 5800Nylon 2600gua 1480Prata 3600Nquel 5600Tungstnio 5200Magnsio 5.800Acrlico 2.700Ao Fundido 4.800
Freqncia , Velocidade e Comprimento de Onda
Freqncia:As ondas acsticas ou som propriamente dito, so classificados de acordo com suas freqncias e medidos em ciclos por segundo, ou seja o nmero de ondas que passam por segundo pelo nossos ouvidos. A unidade ciclos por segundos normalmente conhecido por Hertz, abreviatura Hz. Assim sendo se tivermos um som com 280 Hz, significa que por segundo passam 280 ciclos ou ondas por nossos ouvidos. Note que freqncias acima de 20.000 Hz so inaudveis denominadas freqncia ultrassnica.
Existem vrias maneiras de uma onda snica se propagar, e cada uma com caractersticas particulares de vibraes diferentes.Definimos Velocidade de propagao como sendo a distncia percorrida pela onda snica por unidade de tempo. importante lembrar que a velocidade de propagao uma caracterstica do meio, sendo uma constante, independente da freqncia.
Quando atiramos uma pedra num lago de guas calmas, imediatamente criamos uma perturbao no ponto atingido e formando assim, ondas superficiais circulares que se propagam sobre a gua.
Neste simples exemplo, podemos imaginar o que definimos anteriormente de freqncia como sendo o nmero de ondas que passam por um observador fixo, tambm podemos imaginar a velocidade de propagao pela simples observao e ainda podemos estabelecer o comprimento entre dois picos de ondas consecutivos. A esta medida denominamos comprimento de onda, e representaremos pela letra grega Lambda .
Relaes entre velocidade, comprimento de onda e freqncia
Considerando uma onda snica se propagando num determinado material com velocidade V, freqncia f, e comprimento de onda , podemos relacionarestes trs parmetros como segue:
Uma onda longitudinal ultra-snica, com freqncia 2 MHz utilizada para examinar uma pea de ao. Qual o comprimento de onda gerado no material ?
O conhecimento do comprimento de onda de significante importncia, pois relaciona-se diretamente com o tamanho do defeito a ser detectado. Em geral, o menor dimetro de uma descontinuidade a ser detectada no material deve ser da ordem de /2. Assim se inspecionarmos um material de velocidade de propagao de 5900 m/s com uma freqncia de 1 MHz , a mnima descontinuidade quepoderemos detectar ser de proximadamente 2,95 mm de dimetro.
Nvel de Intensidade Sonora:
O Bell abreviado B uma grandeza que define o nvel de intensidade sonora (NIS) que compara as intensidades de dois sons quaisquer, como segue:N.I.S. = log (I / Io )B
Onde I e Io so duas intensidades sonoras medidas em Watts por centmetros quadrados (W/cm2).
Um Decibell equivale a 1/10 do Bell e em geral normalmente utilizado para medidas de N.I.S., e portanto a equao ser:
N.I.S. = 10 log (I/ Io) dB
Entretanto, a teoria dos movimentos harmnicos na propagao ondulatria nos ensina que a intensidade de vibrao proporcional ao quadrado da amplitude sonora , I = (A)2 ,e portanto devemos rescrever na forma de N.A.S (nvel de amplitude sonora):
N.A.S. = 10log (A)2/(A0)2 dB (Nvel de amplitude sonora).
N.A.S. = 20 log A/Ao dB
Os transdutores so responsveis pela emisso das ondas ultrassnicas. Dentro deles est localizado o cristal piezeltrico que vibrar quando estimulado por pulsos eltricos vindos de um dispositivo controlador de pulsos, localizado no aparelho de ultrassom.
(Piezoeletricidade a capacidade de alguns cristais gerarem corrente eltrica por resposta a uma presso mecnica)
Os pulsos eltricos so levados aos transdutores por cabos coaxiais.(Tipo de cabo condutor usado para transmitir sinais. Este tipo de cabo constitudo por diversas camadas concntricas de condutores e isolantes, da o nome coaxial).
O campo prximo uma regio de distrbios onde as indicaes no so confiveis.
Transdutores Normais: so aqueles que trabalham com ondas longitudinais no interior das peas. So encontrados em vrios dimetros e freqncias. O cristal circular.Transdutores com duplo cristal (S/E ou T/R): so transdutores que trabalham com ondas longitudinais no interior das peas. So encontrados em vrios dimetros e freqncias. Os cristais numa pequena inclinao.O S/E foi projetado para suprir as deficincias do transdutor normal. um transdutor muito utilizado quando a varredura com um transdutor normal no possvel devido ao campo prximo, comum aos transdutores de apenas um cristal.
Transdutores angulares: so aqueles que trabalham com ondas transversais no interior das peas. So encontrados em vrios tamanhos de carcaa e cristais. O cristal deste transdutor retangular.Sua construo bastante similar aos outros, tendo em seu interior os mesmos dispositivos. O que difere a forma do cristal e seu posicionamento pois, devem ser inclinados num angulo pr estabelecido.Os transdutores angulares so encontrados na faixa de ngulos de 30o a 80o. Os mais utilizados so os de 45o , 60o e 70o.
Ajuste de ganho (dB): considerado o mais importante, juntamente com o controle de escala.Existem dois controles de ganho. Um que permite aumentar ou diminuir o ganho em posies de 10 em 10dB ou de 20 em 20 dB e um outro controle ou ajuste fino que permite aumentar ou diminuir em 1dB ou 2 dB de cada vez.Tem a funo de regular a recepo do sinal de uma reflexo. Compara-se ao controle de volume de um rdio.
Quanto maior for o ganho, maior ser a altura do eco na tela do aparelho, que poder ser aumentado ou diminudo, simplesmente aumentando ou diminuindo o ganho.Determinar a amplitude de todas as reflexes na tela e permitir quantificar as reflexes e diferenas entre as amplitudes dos sinais recebidos.
Curva de refernciaComo o ensaio por ultrassom baseia-se na comparao das reflexes obtidas das descontinuidades com alguma referncia calibrada, traar uma curva d