Baixe Aula 19: Líquidos Penetrantes, Ensaios de Materiais (Telecurso 2000) e outras Notas de estudo em PDF para Engenharia Mecânica, somente na Docsity! 19 A U L A 19 A U L Depois do ensaio visual, o ensaio por líqui- dos penetrantes é o ensaio não destrutivo mais antigo. Ele teve início nas oficinas de manutenção das estradas de ferro, em várias partes do mundo. Naquela época, começo da era industrial, não se tinha conhecimento do comportamento das descontinuidades existentes nas peças. E quando estas eram colocadas em uso, expostas a esforços de tração, compressão, flexão e, principal- mente, esforços cíclicos, acabavam se rompendo por fadiga. Era relativamente comum o aparecimento de trincas e até a ruptura de peças de vagões, como eixos, rodas, partes excêntricas etc., sem que os engenheiros e projetistas da época pudessem determinar a causa do problema. Algumas trincas podiam ser percebidas, mas o ensaio visual não era sufi- ciente para detectar todas elas, pela dificuldade de limpeza das peças. Foi desenvolvido então um método especial não destrutivo para detectar rachaduras em peças de vagões e locomotivas, chamado de método do óleo e giz. Neste método, as peças, depois de lavadas em água fervendo ou com uma solução de soda cáustica, eram mergulhadas num tanque de óleo misturado com querosene, no qual ficavam submersas algumas horas ou até um dia inteiro, até que essa mistura penetrasse nas trincas porventura existentes nas peças. Depois desta etapa, as peças eram removidas do tanque, limpas com estopa embebida em querosene e colocadas para secar. Depois de secas, eram pintadas com uma mistura de giz moído e álcool; dessa pintura resultava uma camada de pó branco sobre a superfície da peça. Em seguida, martelavam-se as peças, fazendo com que a mistura de óleo e querosene saísse dos locais em que houvesse trincas, manchando a pintura de giz e tornando as trincas visíveis. Este teste era muito passível de erros, pois não havia qualquer controle dos materiais utilizados - o óleo, o querosene e o giz. Além disso, o teste não conseguia detectar pequenas trincas e defeitos subsuperficiais. Líquidos penetrantes Introdução 19 A U L ATestes mais precisos e confiáveis só apareceram por volta de 1930, quando o teste do óleo e giz foi substituído pelo de partículas magnéticas. Somente em 1942, nos Estados Unidos, Roberto C. Switzer, aperfeiçoando o teste do óleo e giz, desenvolveu a técnica de líquidos penetrantes, pela necessidade que a indústria aeronáutica americana tinha de testar as peças dos aviões, que são até hoje fabricadas com ligas de metais não ferrosos, como alumínio e titânio, e que, conseqüentemente, não podem ser ensaiados por partículas magnéticas. Agora que você já está por dentro da história deste importante ensaio, vamos conhecer a sua técnica. Descrição do ensaio Hoje em dia, o ensaio por líquidos pene- trantes, além de ser aplicado em peças de metais não ferrosos, também é utilizado para outros tipos de materiais sólidos, como metais ferrosos, cerâmicas vitrificadas, vidros, plásticos e ou- tros que não sejam porosos. Sua finalidade é detectar descontinuidades abertas na superfí- cie das peças, como trincas, poros, dobras, que não sejam visíveis a olho nu. O ensaio consiste em aplicar um líquido penetrante sobre a superfície a ser ensaiada. Após remover o excesso da superfície, faz-se sair da descontinuidade o líquido penetrante retido, utilizando-se para isso um revelador. A imagem da descontinuidade, ou seja, o líquido penetrante contrastando com o revelador, fica então visível. Vamos agora conhecer as etapas deste ensaio: a) Preparação e limpeza da superfície A limpeza da superfície a ser ensaiada é fundamental para a revelação precisa e confiável das descontinuidades porventura existentes na superfície de ensaio. O objetivo da limpeza é remover tinta, camadas protetoras, óxidos, areia, graxa, óleo, poeira ou qualquer resíduo que impeça o penetrante de entrar na descontinuidade. Nossa aula 19 A U L A d) Revelação Para revelar as descontinuidades, aplica-se o revelador, que nada mais é do que um talco branco. Esse talco pode ser aplicado a seco ou misturado em algum líquido. O revelador atua como se fosse um mata-borrão, sugando o penetrante das descontinuidades e reve- lando-as. Da mesma forma que na etapa de penetração, aqui também deve-se prever um tempo para a revelação, em função do tipo da peça, do tipo de defeito a ser detectado e da temperatura ambiente. Geralmente faz-se uma inspeção logo no início da secagem do revelador e outra quando a peça está totalmente seca. e) Inspeção No caso dos líquidos penetrantes visíveis, a inspeção é feita sob luz branca natural ou artificial. O revelador, aplicado à superfície de ensaio, proporciona um fundo branco que contrasta com a indicação da descontinuidade, que geralmente é vermelha e brilhante. Para os líquidos penetrantes fluorescentes, as indicações se tornam visíveis em ambientes escuros, sob a presença de luz negra, e se apresentam numa cor amarelo esverdeado, contra um fundo de contraste entre o violeta e o azul. f) Limpeza Após a inspeção da peça e a elaboração do relatório de ensaio, ela deve ser devidamente limpa, removendo- se totalmente os resíduos do ensaio; esses resíduos podem prejudicar uma etapa posterior no processo de fabricação do produto ou até o seu próprio uso, caso esteja acabado. Aprenda mais esta A luz negra, popularizada em discotecas, boates e casas de espetáculos, tem comprimento de onda menor do que o menor comprimento de onda da luz visível. 19 A U L AA luz negra tem a propriedade de causar o fenômeno da fluorescência em certas substâncias. Sua radiação não é visível. É produzida por um arco elétrico que passa pelo vapor de mercúrio. Entre os eletrodos forma-se um arco elétrico que passa pelo vapor de mercúrio, resultando na luz negra. Fluorescência é a capacidade que certas substâncias têm de absorver radiações não visíveis (luz não visível) de uma determinada fonte e convertê-la em radiações visíveis (luz visível). Vantagens e limitações Agora que você já sabe onde pode aplicar o método de inspeção por líquidos penetrantes e já conhece as etapas de execução deste ensaio, vamos estudar suas vantagens e limitações. Vantagens · Podemos dizer que a principal vantagem deste método é sua simplicidade, pois é fácil interpretar seus resultados. · O treinamento é simples e requer pouco tempo do operador. · Não há limitações quanto ao tamanho, forma das peças a serem ensaiadas, nem quanto ao tipo de material. · O ensaio pode revelar descontinuidades extremamente finas, da ordem de 0,001 mm de largura, totalmente imperceptíveis a olho nu. Limitações · O ensaio só detecta descontinuidades abertas e superficiais, já que o líquido tem de penetrar na descontinuidade. Por esta razão, a descontinuidade não pode estar preenchida com qualquer material estranho. · A superfície do material a ser examinada não pode ser porosa ou absorvente, já que não conseguiríamos remover totalmente o excesso de penetrante, e isso iria mascarar os resultados. · O ensaio pode se tornar inviável em peças de geometria complicada, que necessitam de absoluta limpeza após o ensaio, como é o caso de peças para a indústria alimentícia, farmacêutica ou hospitalar. 19 A U L A Um bom líquido penetrante O líquido penetrante é formado pela mistura de vários líquidos, e deve apresentar uma série de características, indispensáveis ao bom resultado do ensaio. Vejamos quais são essas características: a) ter capacidade de penetrar em pequenas aberturas; b) ser capaz de manter-se em aberturas relativamente grandes; c) ser removível da superfície onde está aplicado; d) ter capacidade de espalhar-se em um filme fino sobre a superfície de ensaio; e) apresentar grande brilho; f) ser estável quando estocado ou em uso; g) ter baixo custo; h) não deve perder a cor ou a fluorescência quando exposto ao calor, luz branca ou luz negra; i) não deve reagir com o material em ensaio, e nem com a sua embalagem; j) não pode ser inflamável; l) não deve ser tóxico; m) não deve evaporar ou secar rapidamente; n) em contato com o revelador, deve sair em pouco tempo da cavidade onde tiver penetrado. Como você viu, ser um líquido penetrante não é tão simples assim. É bom saber que nenhuma dessas características, por si só, determina a qualidade do líquido penetrante: a qualidade depende da combinação destas características. Tipos de líquidos penetrantes Os líquidos penetrantes são classificados quanto à visibilidade e quanto ao tipo de remoção de excesso. Quanto à visibilidade podem ser: · Fluorescentes (método A) Constituídos por substâncias naturalmente fluorescentes, são ativados e processados para apresentarem alta fluorescência quando excitados por raios ultravioleta (luz negra). · Visíveis coloridos (método B) Esses penetrantes são geralmente de cor vermelha, para que as indicações produzam um bom contraste com o fundo branco do revelador. Quanto ao tipo de remoção do excesso, podem ser: · Laváveis em água Os líquidos penetrantes deste tipo são elaborados de tal maneira que permitem a remoção do excesso com água; esta operação deve ser cuidadosa; se for demorada ou se for empregado jato de água, o líquido pode ser removido do interior das descontinuidades. · Pós-emulsificáveis Neste caso, os líquidos penetrantes são fabricados de maneira a serem insóluveis em água. A remoção do excesso é facilitada pela adição de um emulsificador, aplicado em separado. Este combina-se com o excesso de penetrante, formando uma mistura lavável com água. Emulsificador é um composto químico complexo que, uma vez misturado ao líquido penetrante à base de óleo, faz com que o penetrante seja lavável pela água. Ele é utilizado na fase de remoção do excesso. 19 A U L A- revelador em película É constituído por uma película adesiva plástica contendo um revelador que traz o líquido penetrante para a superfície. À medida que a película seca, formam-se as indicações das descontinuidades. Este método permite que, após o ensaio, possa destacar-se a película da super- fície e arquivá-la. Dica Hoje já existem no mercado kits que fornecem o produto de limpeza (solvente), o líquido penetrante e um revelador. Estes kits são de grande valia, pois facilitam muito a vida do inspetor. Mas devemos consultar as especificações de ensaio para poder escolher o kit com os produtos mais adequados. Marque com um X a resposta correta: Exercício 1 O ensaio por líquidos penetrantes teve seu início: a) ( ) na fabricação de cascos de navios; b) ( ) nas pontes da África; c) ( ) nas torres de alta tensão americana; d) ( ) nas oficinas de manutenção das estradas de ferro, em várias partes do mundo. Exercício 2 Numere de 1 a 5, a seqüência correta de execução do ensaio por líquidos penetrantes a) ( ) remoção do excesso de líquido penetrante; b) ( ) preparação e limpeza da superfície de ensaio; c) ( ) revelação; d) ( ) aplicação do líquido penetrante; e) ( ) inspeção e limpeza da peça. Exercício 3 Para que a imagem da descontinuidade fique visível, devemos contrastar com o líquido penetrante um: a) ( ) revelador; b) ( ) outro líquido penetrante mais forte; c) ( ) água com soda caústica; d) ( ) líquido incolor. Exercício 4 Assinale com um C as proposições corretas, que exprimam vantagens em usar o ensaio por líquidos penetrantes: a) ( ) o treinamento é simples e requer pouco tempo do operador; b) ( ) o ensaio pode revelar descontinuidades da ordem de até 1 mm; c) ( ) só podemos ensaiar peças de determinado tamanho; d) ( ) a interpretação dos resultados é fácil de fazer. Exercícios 19 A U L A Exercício 5 Escreva abaixo quatro características que um bom líquido penetrante não pode deixar de ter. a) ..................................................................... b) ..................................................................... c) ..................................................................... d) .....................................................................