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PARTÍCULAS MAGNÉTICAS

Aula 12a

Conteúdo

Breve descrição do ensaio;

Fundamentos do magnetismo;

Características magnéticas dos materiais;

Características do ensaio por PM;

Métodos e técnicas de magnetização;

Desmagnetização;

Tipos de partículas;

Procedimento de ensaio;

Segurança no ensaio.

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Descrição do ensaio

O ensaio por partículas magnéticas e utilizado na localização de

descontinuidades superficiais e sub-superficiais em materiais

ferromagnéticos.

Pode ser empregado tanto para peças acabadas, semi-acabadas

e/ou em processo de fabricação.

Baseia-se no princípio de que as linhas de campo magnético em

um material ferromagnético são distorcidas por uma

descontinuidade do material gerando campos de fuga.

Ao aplicarmos um pó ferromagnético, há o agrupamento das partículas nos campos de fuga indicando as descontinuidades próximas ou na superfície.

Fundamentos

Magnetismo é o fenômeno de atração ou repulsão entre imãs e materiaisferromagnéticos.

Pólo magnético é o ponto onde a atração/repulsão se dá com maiorintensidade.

Pólos iguais se repelem e pólos diferentes se atraem.

Campo magnético é uma região do espaço que foi modificada pela presençade um imã.

O campo magnético é composto por linhas de fluxo (de indução ou de força).

Videolinhas de campo

magnético

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Fundamentos

A produção de campos magnéticos não se prende somente à presença de imãs.

Em 1820, o físico Hans Christian Oersted descobriu que a passagem de corrente elétrica por um fio condutor também produzia um campo magnético.

Esse campo é chamado de eletromagnético induzido tem forma circular ao redor do fio e intensidade proporcional ao valor da corrente elétrica aplicada.

Características magnéticas dos materiais

A permeabilidade magnética (μ) é definida como sendo a facilidade com que

um material pode ser magnetizado (se orientar conforme as linhas de campo

do imã).

É a relação entre a condutividade magnética do material e a condutividade

magnética do ar.

Materiais Ferromagnéticos (μ>1): fortemente atraídos por um imã. Ex.: ferro,

cobalto e quase todos os tipos de aço. Ideais para inspeção por partículas

magnéticas.

Paramagnéticos (μ=1): Levemente atraídos por um imã. Ex.: platina, alumínio,

cromo, estanho, potássio. Não recomendados para inspeção por partículas

magnéticas.

Diamagnéticos (μ<1): Levemente repelidos pelo imã. Ex.: prata , zinco,

chumbo, cobre, mercúrio. O ensaio por partículas magnéticas não é aplicável a

estes materiais.

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Características magnéticas dos materiais

Retentividade : Habilidade de um material reter uma parte do campo magnético após a interrupção da força magnetizante.

Campo de Fuga: Perturbação nas linhas de força causada pela presença de uma descontinuidade.

Indentificação das descontinuidades

No ensaio por partículas magnéticas, ao aplicarmos um pó ferromagnético, haverá um agrupamento das partículas no local onde surgir um campo de fuga.

Desta forma, o ensaio por partículas magnéticas detecta campos de fuga pela presença de acúmulos de partículas.

Para que o campo de fuga seja detectável a intensidade de campo deve ser alta o suficiente 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.

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Características do ensaio por PM

O campo de fuga só ocorre quando há descontinuidade das características magnéticas do material inspecionado.

O ensaio detecta descontinuidades como trincas, escórias, falta de fusão, porosidade, inclusões , etc, pois possuem características magnéticas bem diferentes do metal base.

O ensaio tem bastante sensibilidade (não há tamanho mínimo de descontinuidade para que ocorra o campo de fuga)

É o métodos de detecção mais eficaz para superfícies para materiais ferromagnéticos.

Vantagens sobre o ensaio de LP:

Rapidez (Tempo penetração, tempo para limpeza, resultado imediato);

Sensibilidade (detecta diversas descontinuidades superficiais e sub-superficias, detecta descontinuidade menores).

Métodos e técnicas de magnetização

Podemos obter campos magnéticos por diversas técnicas,

contudo, o processo de magnetização só é obtido através de

indução de campo magnético (externamente) ou por passagem

de corrente pela peça em inspeção.

Cuidado! Na magnetização por passagem de corrente poderá

ocorrer a abertura de um arco elétrico nos pontos de entrada e

saída de corrente (queimando a peça ou apresentando risco de

explosão ou incêndio, se no ambiente houver gases ou vapores

inflamáveis).

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Magnetização Longitudinal

Obtida por indução de campo magnético por bobinas ou eletroimãs.

Produz um campo magnético longitudinal na peça (fechando o circuito através do ar).

Detecção de descontinuidades transversais na peça.

Peça inspecionada?

Trincas em que direção?

Magnetização Circular

Por indução de campo magnético (corrente passa por condutor central e a peça é exposta a esse campo).

Detecção de descontinuidades longitudinais.

Corrente

Campo

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Passagem de corrente elétrica através da peça.

Detecção de descontinuidades longitudinais.

Descontinuidades detectáveis

Magnetização Circular

Magnetização Multidirecional

Dois ou mais campos magnético Aplicados simultaneamente na peça: um pelo método longitudinal e o outro pelo método circular ou ainda campos circulares em várias direções.

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Magnetização Multidirecional

As vantagens dessa técnica são:

Menor tempo de inspeção (peças em em série);

Economia de partículas magnéticas;

Menor possibilidade de erros por parte do inspetor (observa-se simultâneamente as descontinuidades longitudinais e as transversais).

Como desvantagem tem o difícil ajuste da intensidade dos campos magnéticos para obtenção de um campo resultante capaz de detectar adequadamente as descontinuidades nas duas direções (aumenta mais uma etapa no ensaio).

Tipos de corrente utilizadas

Em bobinas de indução, condutores para indução ou diretamentena peça.

Corrente alternada: Maior mobilidade às partículas. Mais recomendada para a detecção de descontinuidades superficiais;

corrente alternada retificada de meia onda: Detecção de descontinuidades sub-superficiais (de 6 a 10 mm de profundidade).

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Tipos de corrente utilizadas

Corrente Alternada Retificada de Onda Completa: Detecção de descontinuidades sub-superficiais (até 12 mm de profundidade).

Corrente trifásica retificada de onda completa: Se aproxima às características de uma corrente contínua (campo mais estável).

Tipos de corrente utilizadas

Comparação AC, CC –baterias e CC retificada

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Magnetização por passagem de correnteTécnica dos Eletrodos

Pontas que quando apoiadas na superfície da peça permitem a passagem de corrente elétrica pela peça.

O campo magnético é circular.

Equipamentos são portáteis permitindo atingir até 1500 A utilizando corrente contínua ou alternada.

Cuidado! Produzem faíscas elétricas que podem causarexplosões na presença de gases ou produtos inflamáveis.

Magnetização por passagem de correnteTécnica dos Eletrodos

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Magnetização por passagem de correnteTécnica de Contato Direto

Também conhecida como magnetização por placas ou cabeçotes de contato.

Magnetização pela passagem de corrente elétrica de extremidade a extremidade da peça.

O campo magnético formado é circular.

Magnetização por passagem de correnteTécnica de Contato Direto

Esta técnica se difere da técnica por eletrodos descrita, pois é aplicável em sistemas de inspeção automáticos ou semi-automáticos, para inspecionar barras, eixos, parafusos, principalmente nas indústrias automobilísticas ou em fabricas de produtos seriados de pequeno porte.

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Magnetização por Indução de Campo Magnético

Técnica da Bobina

A peça é colocada no interior de uma bobina ocorrendo um campo longitudinal na peça.

Defeitodetectável

VídeoEnsaio por PM

Magnetização por Indução de Campo Magnético

Técnica da Bobina

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Magnetização por Indução de Campo Magnético

Técnica Ioque ou Yoke

Ioque é o nome do eletroimã em forma de "U" invertido que é apoiado na peça a ser examinada.

Os ioques produzem campos magnéticos longitudinais, podendo ser de pernas fixas ou de pernas articuláveis.

Os de pernas articuláveis são mais eficientes por permitirem mais posições de trabalho (melhor acoplamento dos pólos magnéticos)

Magnetização por Indução de Campo Magnético

Técnica Ioque ou Yoke

Não aquece os pontos de contato (a corrente elétrica magnetizanteflui apenas pela bobina do Ioquee não pela peça).

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Magnetização por Indução de Campo Magnético

Técnica do Condutor Central

Passagem de um fio condutor ou conjunto de cabos condutores pelo centro da peça a inspecionar.

Indução de campo magnético circular na superfície interna e/ou externa da peça.

Assim sendo, a peça a ser inspecionada por este processo, deve ter geometria circular, tais como: flanges, anéis , porcas e outras.

Quando grandes diâmetros de peças devam ser inspecionadas, o condutor pode ser posicionado perto da superfície interna da peça, deslocado do centro.

Neste caso, as superfícies devem ser inspecionadas em incrementos.

Magnetização por Indução de Campo Magnético

Técnica do Condutor Central

Vídeo PM fluorescentes

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Resumo dos métodos e técnicas

Desmagnetização

Alguns materiais retém o magnetismo após a interrupção da força magnetizante.

Algumas razões para desmagnetização das peças são:

Interferência nos processos de Usinagem:

Magnetização das ferramentas de corte afetando o acabamento da peça.

A retenção de limalha e partículas contribuirá para a perda do fio de corte da ferramenta.

Interferência nos processos de Soldagem:

Deflexão do arco elétrico, desviando-o da região de soldagem (sopro Magnético) prejudicando a qualidade da solda.

Interferência com Instrumentos de Medição

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Desmagnetização

Geralmente a passagem das peças por bobinas magnetizadas, são suficientes.

Quando peças ou equipamentos serão submetidos a tratamento térmico, estas não necessitam de serem desmagnetizadas, pois a temperatura elevada será capaz de remover o magnetismo residual.

Técnicas de Desmagnetização:

Submeter a peça a um campo magnético que é continuamente invertido e gradualmente reduzido.

Após um determinado período e um número de ciclos, a peça será desmagnetizada. Isto pode ser obtido fazendo a peça passar pelo interior de bobinas percorridas por corrente alternada.

Vídeo desmagnitização

Desmagnetização

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Partículas magnéticas

São pós ferromagnético de dimensões, forma, densidades e cor adequados ao exame.

As partículas magnéticas podem ser fornecidas na forma de pó, em pasta ou dispersas em líquido.

Via Seca:

Aplicadores de pó manuais ou bombas que pulverizam as partículas na forma de jato de pó.

As partículas para via seca devem ser guardadas em lugares secos e ventilados para não se aglomerarem.

São menos sensíveis a descontinuidades sub-superficiais e a pequenas descontinuidades superficiais que o método via úmida.

O consumo é maior, mas é possível a reutilização das partículas se não houver contaminação.

Partículas magnéticas

Via Úmida:

As partículas encontram-se em água, querosene ou óleo leve.

Possuem granulometria muito fina, sendo possível detectar descontinuidades muito pequenas, como trincas de fadiga.

as partículas tem maior mobilidade do que na via seca, e podem percorrer maiores distâncias enquanto se acomodam ou até serem aprisionadas por um campo de fuga.

Superfícies inclinadas ou verticais requerem menor esforço para remoção do excesso.

Os aplicadores por via úmida são na forma de chuveiros de baixa pressão no caso de máquinas estacionárias ou manuais, tipo borrifadores, que produzem uma névoa sobre a região em exame.

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Partículas magnéticas

Há partículas brancas, cinzas, amarelas, vermelhas e pretas, aplicadas por via seca, para observação sob luz branca.

E partículas fluorescentes (amarelo-esverdeado ou alaranjado) por via seca ou úmida para observação sob luz negra.

Pode-se usar líquidos de contraste para promover melhor visualização das partículas (tinta branca em spray que garante um fundo uniforme que vai contrastar com a cor da partícula)

Procedimento de ensaio

Os requisitos mínimos para um procedimento escrito ASME Sec. V Art. 7:

a) Técnica de magnetização

b) Tipo ou amperagem de corrente elétrica para magnetização

c) Preparação da superfície

d) Tipo de partículas magnéticas usadas

e) Método de aplicação das partículas

f) Método de remoção do excesso de partículas da superfície

g) Intensidade mínima de iluminação

h) Espessura de revestimentos , se não removidos

i) Demonstração do procedimento , se aplicável

j) Temperatura da superfície

k) Forma e tamanho das peças a serem inspecionadas

l) Equipamentos

m) Técnica de desmagnetização

n) Limpeza após o ensaio

o) Requisitos de qualificação de pessoal

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Procedimento de ensaio

Preparação da Superfície:

Retirar da superfície em exame toda a sujeira, oxidação, carepas, respingos ou inclusões superficiais que:

levem à formação de campos de fuga falsos;

ou que contaminem a suspensão (via úmida);

ou que dificultem a mobilidade das partículas.

Jato de areia ou granalha;

Escova de aço;

Solvente e panos umedecidos em solventes ou secos;

Vapor desengraxante;

Esmerilhamento.

Seleção do Equipamento , Técnica para Magnetização e das Partículas magnéticas dependerá da (o):

forma da peça a ser ensaiada;

do local para execução do ensaio;

do acabamento superficial da peça;

e da especificação técnica para inspeção.

Técnica do Campo Contínuo: materiais com baixa retentividade. Mantém o campo na aplicação, remoção do excesso de pó e na observação das descontinuidades.

Técnica do Campo Residual: material com alta retentividade. Não é necessário manter o campo (após magnetização) para aplicar, remover o excesso de pó e observar as descontinuidades.

Procedimento de ensaio

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Planejamento do Ensaio e Magnetização da Peça:

É importante que o Inspetor procure visualizar ou esquematizar como será o campo magnético formado (longitudinal ou circular);

Para garantir que a inspeção será capaz de detectar descontinuidades em qualquer orientação.

Dependendo da técnica de magnetização utilizada, é possível que seja necessária uma outra varredura defasada de mais ou menos 90° na mesma região.

Procedimento de ensaio

Remoção das Partículas:

Se as partículas forem por via seca, um leve sopro deve ser aplicado.

Se as partículas forem via úmida, o próprio fluxo de fluido promove o arrasto do excesso das partículas.

Observação das Indicações:

Acúmulo do pó ferromagnético.

Cuidado para não confundir um acúmulo de pó devido a uma ranhura ou mordedura , com uma descontinuidade.

Para melhorar o contraste aplicar uma fina camada de tinta branca especial sobre a região a ser inspecionada antes da aplicação das partículas magnéticas.

Procedimento de ensaio

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Segurança no Ensaio

Verificar Inflamabilidade dos produtos envolvidos no ensaio para prevenir a combustão de produtos na área de inspeção.

Precauções contra inalação dos produtos, principalmente os pulverizados, e exposição dos olhos.

Riscos à eletricidade

Manutenção periódica dos equipamentos de magnetização para prevenir choques elétricos e abertura de arcos.

Luz Ultravioleta

Máximo de intensidade de luz negra (1000 μW/cm2< 1UV) para exposição da pele e olhos. Filtros trincados devem ser trocados imediatamente .

Adaptação ao ambiente escurecido antes de iniciar o ensaio.

Descontinuidades

Trinca entre dois furos detectadacom partículas magnéticas via seca.

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Descontinuidades

Descontinuidades

Indicações de trincas sobre a solda, detectadas com pó magnético via seca

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Descontinuidades

Vídeo

Tele Curso PM