Introdução aos Ensaios Não Destrutivos em Materiais de Construção Mecânica

Prof Eng Me Paulo C Wanderley 1ª Aula MCMA 04 e 180822 END Ensaios não destrutivos Prof Eng Me Paulo C Wanderley END Ensaios não destrutivos EMENTA 1Ensaios não destrutivos 2Ensaios mecânicos nos materiais metálicos 3Ruptura nos metais 4Transformações em ligas ferrocarbono 5Noções de tratamentos térmicos 6Ferros fundidos 7Metais e ligas não ferrosas 8Cerâmicas e suas propriedades 9Polímeros e suas propriedades DISCIPLINA Materiais de Construção Mecânica Aplicada Prof Eng Me Paulo C Wanderley END Ensaios não destrutivos BIBLIOGRAFIA Bibliografia Básica CALLISTER Jr W D FUNDAMENTOS DA CIÊNCIA E ENGENHARIA DE MATERIAIS LTC Editora 6ª Edição 2006 CHIAVERINI V AÇOS E FERROS FUNDIDOS São Paulo Associação Brasileira de Metalurgia e Materiais 2005 CALLISTER Jr W D CIÊNCIA E ENGENHARIA DE MATERIAISUMA INTRODUÇÃO LTC Editora 5ª Edição 2002 Bibliografia Complementar GARCIA A SPIM J A SANTOS C A dos ENSAIOS DOS MATERIAIS Rio de Janeiro LTC Editora 2000 CHIAVERINI V TRATAMENTO TERMICO DAS LIGAS METALICAS São Paulo Associação Brasileira de Metalurgia e Materiais 2003 CHIAVERINI V METALURGIA DO PÓ São Paulo Associação Brasileira de Metalurgia e Metais 2001 COLPAERT H Metalografia dos produtos siderúrgicos comuns 4ª Edição São Paulo Edgard Blucher 2008 Van Vlack L H Princípios de Ciência dos Materiais São Paulo Edgard Blucher 2003 Ensaios destrutivos e ensaios não destrutivos normas ABNT e ASTM Objetivos de aprendizagem Ao final deste texto você deve apresentar os seguintes aprendizados Identificar quando se aplica um ou outro tipo de ensaio Analisar casos de ensaios destrutivos e não destrutivos em componentes que não podem ser levados até o laboratório Elaborar um relatório de ensaio dentro das normas técnicas Prof Eng Me Paulo C Wanderley Introdução Em razão da necessidade de detectar e entender falhas e propriedades de diferentes tipos de materiais e produtos em diferentes situações foram criados os ensaios mecânicos destrutivos e os não destrutivos cada tipo aplicado a objetivos específicos Vamos aprender quando aplicar cada um dos tipos de ensaio veremos exemplos de ensaios que não podem ser levados até o laboratório e noções de como preparar um relatório de ensaios mecânicos obedecendo às normas técnicas Prof Eng Me Paulo C Wanderley Ensaios destrutivos e ensaios não destrutivos Quando aplicar ensaios destrutivos e ensaios não destrutivos Os ensaios destrutivos segundo Garcia Spim e Santos 2000 são empregados para determinar as propriedades mecânicas dos materiais e medir sua capacidade de suportar esforços São extremamente importantes e muito utilizados pela indústria para verificar se as propriedades dos materiais os tornam adequados ao uso Dessa forma temse o controle de qualidade do produto garantindo confiabilidade e segurança para o cliente Já os ensaios não destrutivos ainda conforme Garcia Spim e Santos 2000 realizados sobre peças acabadas ou semiacabadas são utilizados como testes para controle da qualidade e detecção de falhas como as que se mostram na Figura 1 Esses tipos de ensaio também são muito utilizados para inspeção e monitoramento das condições de operações de máquinas Sua principal vantagem é que não resultam no descarte do material em teste Prof Eng Me Paulo C Wanderley Ensaios destrutivos e ensaios não destrutivos Ensaios destrutivos e ensaios não destrutivos Prof Eng Me Paulo C Wanderley OBS Falhas são imperfeições que podem ou não interferir no funcionamento do equipamento Os ensaios mecânicos não destrutivos também são utilizados para qualificar a importância da falha encontrada O que vocês acham qual o pior defeito Como acham que foi detectado Prof Eng Me Paulo C Wanderley Ensaios não destrutivos constituem uma das principais ferramentas do Controle da Qualidade e são utilizados na inspeção de produtos soldados fundidos forjados laminados entre outros com vasta aplicação nos setores petroquímico nuclear aeroespacial siderúrgico naval de autopeças e ferroviário Segundo Garcia Spim e Santos 2000 a escolha do ensaio não destrutivo adequado para a verificação depende da seguinte série de fatores características magnéticas do material processo de fabricação aplicado à peça geometria da peça falhas possíveis esperadas estágio em que aparece a falha na elaboração da matéria prima na fabricação da peça ou na utilização da peça Prof Eng Me Paulo C Wanderley A aplicação dos ensaios não destrutivos nas indústrias é determinada a partir do ponto de vista técnico econômico ou seja selecionase o método mais eficaz na observação de falhas associado a considerações econômicas como os custos a partir dos seguintes fatores número de peças que serão inspecionadas tamanho e peso das peças facilidade de manejo das peças no interior da fábrica sistemas de inspeção adotados manuais ou mecânicos sensibilidade do ensaio porcentagem de peças com falha encontradas pela aplicação do ensaio grau de instrução dos operadores e inspetores TESTE DE ENSAIOS MECÂNICOS Ao realizar o acompanhamento de teste dos cilindros hidráulicos de uma escavadeira modular de grande porte você identificou que houve travamento da haste na realização dos testes Os principais componentes do cilindro hidráulico Cilindro hidráulico onde se constatou o travamento Embolo Haste Camisa Olhal Devido a problemas com a pressão interna você notou que houve um leve estufamento na camisa do cilindro e por conta disso você sabe que há falhas no material da camisa Para identificar o problema ocorrido quais ensaios mecânicos você proporia Realização de ensaios não destrutivos com o intuito de identificar trincas que não podem ser vistas a olho nu Exemplos Ensaio por partículas magnéticas Ensaio por líquidos penetrantes Ensaio por ultrassom Ensaio por radiografia Realização de ensaios destrutivos com o objetivo de identificar se as propriedades mecânicas atendem ao projeto Ensaio de tração próximo aos locais das trincas no sentido longitudinal e transversal ao cilindro Ensaio de dureza para obtenção da resistência ao desgaste Prof Eng Me Paulo C Wanderley Os ensaios mecânicos podem ser classificados segundo a integridade geométrica e dimensional do componente sendo eles os ensaios destrutivos e os ensaios não destrutivos Veja no Infográfico a seguir uma representação quanto à aplicação dos dois tipos de ensaios segundo o seu objetivo final Prof Eng Me Paulo C Wanderley Prof Eng Me Paulo C Wanderley Tração ou compressão Os relatórios técnicos são a forma de comunicação entre projetista técnicos e engenheiros Sendo assim esses documentos devem seguir normas e estruturas bem definidas Norma ABNT NBR 10719 Entenda melhor a construção de um relatório técnico de ensaio e a sua importância COPIAR Prof Eng Me Paulo C Wanderley Na prática Uma empresa de laminação apresentou problemas com os produtos laminados Por conta disso foi solicitado um ensaio por inspeção visual nos cilindros de laminação Com a realização desse ensaio mecânico foi levantado como resultado a presença de microtrincas na superfície de um dos cilindros A partir do processo executado foi possível levantar todas as características necessárias e a empresa verificou que esse cilindro apresentou problemas em seu processo de fabricação o qual não atendia às especificações de projeto necessárias Com isso e por conta da garantia do fabricante a empresa adquiriu um novo produto Prof Eng Me Paulo C Wanderley RELATÓRIO TÉCNICO Para identificar a origem dessas falhas a empresa solicitou ensaios de tração e de dureza A sequência de procedimentos realizados é a seguinte Laminadora com cilindros de laminação de 35 toneladas Problemas com os produtos Inspeção visual no cilindro Corpos de prova para o ensaio de tração retirados próximos às trincas Amostras para ensaio de dureza para verificação da resistência ao desgaste httpswwwyoutubecomembedC1YTySXyJY IMPORTANTE Vídeo sobre FRATURA Prof Eng Me Paulo C Wanderley END Ensaios não destrutivos Prof Eng Me Paulo C Wanderley END são utilizados nas etapas de fabricação construção montagem e manutenção Garante a qualidade confiabilidade preservação da vida e do meio ambiente Fator de competitividade Ensaios não destrutivos Prof Eng Me Paulo C Wanderley Ensaios não destrutivos Ensaios não destrutivos Prof Eng Me Paulo C Wanderley Ensaios não destrutivos Ensaios não destrutivos Prof Eng Me Paulo C Wanderley Ensaios não destrutivos Prof Eng Me Paulo C Wanderley Ensaios não destrutivos Ensaios não destrutivos Ensaio por Partículas Magnéticas Prof Eng Me Paulo C Wanderley Ensaios não destrutivos Ensaio por Partículas Magnéticas Prof Eng Me Paulo C Wanderley Ensaios não destrutivos Ensaio por Partículas Magnéticas Esse processo baseiase em colocar a peça ou parte dela em um campo magnético Os defeitos trincas e descontinuidades da peça irão causar um campo de fuga no fluxo magnético Quando aplicarmos as partículas ferromagnéticas surgirá uma aglomeração dessas partículas nos campos de fuga devido ao surgimento de polos magnéticos oriundos dos defeitos Essas partículas aglomeradas mostraram o formato e extensão do defeito Prof Eng Me Paulo C Wanderley Ensaios não destrutivos Ensaio por Partículas Magnéticas Junta de topo cortada transversalmente e o pó magnético relevando a trinca superficial na solda Prof Eng Me Paulo C Wanderley Ensaios não destrutivos Ensaio por Partículas Magnéticas Prof Eng Me Paulo C Wanderley httpswwwyoutubecomwatchv14ZyMTxH1o VIDEO Telecurso 2000 Ensaios de Materiais 20 Partículas magnéticas Ensaios não destrutivos Ensaios não destrutivos Líquido Penetrante Prof Eng Me Paulo C Wanderley Ensaios não destrutivos Ensaios não destrutivos Líquido Penetrante Prof Eng Me Paulo C Wanderley Ensaios não destrutivos Ensaios não destrutivos Líquido Penetrante Prof Eng Me Paulo C Wanderley httpswwwyoutubecomwatchv5HLio0E4bKU VIDEO Telecurso 2000 Ensaios de Materiais 19 Líquidos penetrantes Ensaios não destrutivos Ensaios não destrutivos Prof Eng Me Paulo C Wanderley Através da Emissão Acústica é possível identificar Vazamentos de ArComprimido Vazamentos de Vapor Descargas Elétrica Falhas em Isoladores Etc Ensaios não destrutivos Emissão Acústica Prof Eng Me Paulo C Wanderley Instrumentos utilizados no ensaio por emissão acústica Ensaios não destrutivos Ensaios não destrutivos Prof Eng Me Paulo C Wanderley Ensaios não destrutivos Prof Eng Me Paulo C Wanderley O ensaio por ultrassom caracterizase 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 ANDREUCCI R 2011 Ensaio por ultrassom httpswwwyoutubecomwatchvntyLNwHoxlw VIDEO Telecurso 2000 Ensaios de Materiais 21 Ultra som Ensaios não destrutivos Ensaio Visual Prof Eng Me Paulo C Wanderley Ensaios não destrutivos Ensaio Visual Prof Eng Me Paulo C Wanderley Ensaios não destrutivos Ensaio Visual Prof Eng Me Paulo C Wanderley Ensaios não destrutivos Ensaios Não Destrutivos na Manutenção Industrial Prof Eng Me Paulo C Wanderley Permitem inspecionar 100 de um componente Colaboram para melhorar o projeto de uma peça Previnem a ocorrência de falhas em serviço Permitem a detecção e caracterização de defeitos Permitem fazer a caracterização de materiais Permitem fazer a sua caracterização metrológica por verificação das dimensões Ensaios não destrutivos Vantagens dos Ensaios Não Destrutivos Prof Eng Me Paulo C Wanderley RUPTURA NOS METAIS Fratura Fluência Fadiga Difusão Prof Eng Me Paulo C Wanderley RUPTURA NOS METAIS A prevenção e análise de falhas em equipamentos mecânicos é uma das particularidades da Ciência dos Materiais Prof Eng Me Paulo C Wanderley RUPTURA NOS METAIS Prof Eng Me Paulo C Wanderley RUPTURA NOS METAIS O processo de fratura envolve duas etapas formação das trinca e consequente propagação Ela pode ocorrer de forma dúctil ou frágil A temperatura tem influência Prof Eng Me Paulo C Wanderley RUPTURA NOS METAIS Fratura Dúctil A deformação plástica evolui e reduz a área e termina na ruptura Requer muita energia para o movimento das discordâncias do material É observada mais em mateiras CFC Fratura Frágil Há menos energia atuando que a deformação dúctil e praticamente não há deformação plástica É observada mais em mateiras CCC Os mais materiais mais comuns nos empacotamentos esféricos de sistemas atômicos são Cúbica de Corpo Centrado CCC Cúbica de Face Centrada CFC Hexagonal Compacta HC Prof Eng Me Paulo C Wanderley RUPTURA NOS METAIS Prof Eng Me Paulo C Wanderley RUPTURA NOS METAIS ENSAIO DE TRAÇÃO Prof Eng Me Paulo C Wanderley RUPTURA NOS METAIS ENSAIO DE TRAÇÃO Fratura Dúctil Fratura Frágil Prof Eng Me Paulo C Wanderley Exercícios 1 Para determinação de quê são utilizados ensaios mecânicos A Natureza da carga aplicada e duração da aplicação da carga B Propriedades mecânicas dos materiais e medição da capacidade de suportar esforços C Natureza da carga aplicada e medição da capacidade de suportar esforços D Duração da aplicação da carga e propriedades mecânicas dos materiais E Propriedades mecânicas dos materiais e duração da aplicação da carga B Por que esta resposta é a correta Os ensaios destrutivos segundo Garcia 2000 são utilizados para a determinação das propriedades mecânicas dos materiais e para medição da capacidade de suportar esforços Devido a isso são ensaios extremamente importantes e muito utilizados pela indústria para verificar se os materiais apresentam as propriedades que os tornarão adequados ao seu uso Prof Eng Me Paulo C Wanderley 2 Qual das alternativas apresenta dois fatores determinantes para a escolha dos ensaios mecânicos não destrutivos A Processo de fabricação da peça e duração da falha B Falhas possíveis esperadas e esforços suportados C Características magnéticas do material e falhas possíveis esperadas D Falhas possíveis esperadas e duração da falha E Características magnéticas do material e esforços suportados C Por que esta resposta é a correta Segundo Garcia 2000 a escolha do ensaio não destrutivo adequado para a verificação depende de uma série de fatores sendo eles características magnéticas do material processo de fabricação aplicado à peça geometria da peça falhas possíveis esperadas estágio em que aparece a falha na elaboração da matéria prima na fabricação da peça ou na utilização desta Prof Eng Me Paulo C Wanderley 3 Qual o único ensaio destrutivo que pode ser aplicado in loco ou seja no local que o componente se encontra A Ensaio de tração B Ensaio de compressão C Ensaio de flexão D Ensaio de torção E Ensaio de dureza E Por que esta resposta é a correta O único ensaio destrutivo que pode ser realizado fora do laboratório é o ensaio de dureza por meio de um durômetro portátil Ele é muito utilizado segundo Souza 1998 para identificar a resistência à ruptura e a resistência ao desgaste do material Prof Eng Me Paulo C Wanderley 4 Qual das alternativas indica o elemento prétextual obrigatório presente em um relatório técnico A Errata B Agradecimentos C Lista de ilustrações D Sumário E Lista de símbolos D Por que esta resposta é a correta O elemento prétextual obrigatório é o sumário que é a enumeração das principais divisões ou seções constando título e página de localização O sumário deve ser elaborado conforme a norma ABNT NBR 6027 Prof Eng Me Paulo C Wanderley 5 Qual das alternativas indica o elemento póstextual obrigatório presente em um relatório técnico A Referências B Glossário C Apêndice D Anexo E Formulário de identificação A Por que esta resposta é a correta Os elementos póstextuais obrigatórios são as referências que devem ser elaboradas conforme a norma ABNT NBR 6023 Tal norma consiste em um conjunto padronizado de identificação que descreve os documentos utilizados para realização do relatório Prof Eng Me Paulo C Wanderley FIM BOA NOITE Prof Eng Me Paulo C Wanderley