OXICORTE E ENSAIOS - Líquido Penetrante e Partículas Magnéticas

Ensaio Partículas Magnéticas 20 2 OBJETIVOS 30 3 MATERIAIS E REAGENTES 31 4 PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL / METODOLOGIA 32 5 RESULTADOS E DISCURSSÕES 34 6 CONCLUSÕES 35 7 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 36 RESUMO O experimento foi realizado no Laboratório de Soldagem e executado pelo técnico do laboratório o qual explicou todas as etapas dos processos, passo a passo, parte técnica e principalmente os cuidados com a segurança. As atividades desenvolvidas foram: corte da chapa de aço SAE 1020, soldagem de um corpo de prova e a execução de teste de líquido penetrante e partículas magnéticas em corpos de provas já existentes. Os alunos foram divididos em equipes, em que cada equipe fez o acompanhamento de cada uma das atividades. Será mostrada uma pesquisa bibliográfica sobre cada um dos processos apresentados no laboratório.

Palavras-chave: corte, soldagem, corpo de prova, líquido penetrante, partícula magnética. Regula-se a chama no maçarico, inicia-se o aquecimento da região a ser cortada por uma borda ou faz-se uma perfuração na chapa. Quando o material em volta deste ponto inicial estiver na temperatura adequada, abre-se a válvula do O2 de corte e inicia-se o deslocamento do maçarico, o que inicia o processo. Para a obtenção da chama oxi-combustível, são necessários pelo menos 2 gases, sendo um deles o oxidante (O2) e o outro o combustível, podendo este ser puro ou mistura com mais de um gás combustível. São vários os gases combustíveis que podem ser utilizados para ignição e manutenção da chama de aquecimento.

Entre estes podemos citar: acetileno, propano, propileno, hidrogênio, GLP e até mesmo mistura destes. Existem também os maçaricos manuais combinados, que são utilizados em locais ou setores onde existe uma alternância entre operações de corte e soldagem tais como oficinas de manutenção. Neste caso acopla-se a um maçarico de soldagem um dispositivo de corte composto por uma câmara de mistura, sistema de separação e válvula para controle do O2 de corte. Exemplo de um maçarico combinado é mostrado na figura 3. Figura 3 - Maçarico combinado para operações de soldagem e corte. Fonte: [3] Uma outra variação, ainda em se tratando de maçaricos manuais, são os maçaricos para corte com circuitos separados para o O2 e para o combustível sendo a mistura feita apenas no bico de corte.

O maçarico de corte mecanizado algumas vezes citado como "caneta de corte" é um maçarico com os mesmos princípios de funcionamento já descritos para os maçaricos manuais. Seu corpo alongado estende-se das válvulas de regulagem dos gases até o bico de corte. Neste maçarico, a válvula do O2 de corte pode ser acionada manual ou automaticamente de um comando central. Sua utilização é recomendada para trabalhos onde se exija uniformidade do corte, como nos casos de produção seriada. Os bicos de corte são montados na cabeça do maçarico de modo a conservar separadas as misturas dos gases de pré-aquecimento do O2 de corte, servindo também para direcionar os mesmos para a superfície a ser cortada por meio dos orifícios do seu interior.

A escolha do bico deve levar em consideração os seguintes tópicos: • Material a ser cortado • Espessura • Gás combustível utilizado • Tipo de sede Cada fabricante possui características e especificações técnicas próprias para seus bicos o que influencia o resultado do corte nos aspectos de qualidade, velocidade de corte, consumo de gases e em consequência o custo total da operação de corte. É importante destacar que o bico talvez seja o componente de menor custo em um sistema automatizado de corte, porém quando em, mas condições é o que tem maior potencial para aumentar bruscamente o custo final da operação. O incorreto hábito de limpeza com a introdução de agulhas por exemplo, acaba por aumentar o diâmetro interno do canal de O2 de corte, fazendo que para a mesma espessura, maior pressão do O2 de corte seja necessária aumentando desnecessariamente o custo da operação.

A limpeza recomendada é a com a utilização de produtos químicos que removam as incrustações mantendo a dimensão do canal de O2 de corte intacta. Em um corte de boa qualidade a superfície é lisa e regular, e as linhas de desvio são quase verticais. c) Segurança: A constante manipulação de cilindros de O2 que, além de ser um gás comburente está sob alta pressão, requer a utilização de ferramental e procedimentos adequados para se evitar vazamentos e explosões. As mangueiras e válvulas (reguladoras e anti-retrocesso) devem ser constantemente inspecionadas em sua funcionalidade e estanqueidade. Ensaio Líquido Penetrante O método dos líquidos penetrantes, figura 7, é um dos melhores métodos de ensaios não-destrutivos. O método para inspeção dos metais está em terceiro lugar no que tange ao volume de aplicação na indústria.

O primeiro ainda é a radiografia industrial, seguida do método de partículas magnéticas. Após a limpeza é aplicado um penetrante que possui uma composição de corantes para uma melhor visualização. As formas de aplicação dos líquidos penetrantes são: • Por imersão da peça em um tanque; • Por jato de pistola; • Por pincel. Cada procedimento tem sua aplicação, dependendo do tipo, tamanho da peça, peso e número de peças a serem inspecionadas. É importante lembrar que o penetrante sofre uma influência da temperatura, sendo que cada tipo tem uma temperatura ideal de aplicação. O tempo de penetração é calculado com a seguinte expressão: l2 = (t cosα τ) / 2 φ Onde l é a profundidade atingida pelo líquido penetrante na fissura depois de um tempo t, α é o ângulo de equilíbrio do líquido e da superfície da fissura, τ é a tensão superficial do líquido penetrante, φ é a viscosidade do líquido penetrante.

Na inspeção e interpretação dos resultados, as descontinuidades superficiais dos metais, cheias com o penetrante, pela absorção do talco, vão se esvaziando, molhando e tingindo o talco na superfície. É necessário que se espere no mínimo 5 minutos para que as fissuras sejam evidenciadas, para não ocasionar erro de interpretação por precipitação. A interpretação das reais descontinuidades é muito simples. Em geral, uma indicação de fissura aparece e cresce em largura, isto é, a largura da parte molhada do talco vai aumentando até atingir um valor máximo. O Líquido Penetrante tem várias vantagens: • Localizar descontinuidades superficiais muito pequenas; • Pode inspecionar uma ampla variedade de materiais; • É de fácil aplicação; • Possui boa portabilidade e o baixo custo. Biot e Savart, observando todos os dados experimentais relativos ao campo magnético das correntes que circulam em condutores retilíneo, como mostra a Figura 2, generalizaram tais resultados, dando origem a lei que leva seus nomes, e é dado por: (1) Onde, K é um coeficiente que depende das propriedades magnéticas do meio que circunda o condutor.

O valor de K é dado por: (2) Sendo que r (permeabilidade relativa) não é constante para materiais ferromagnéticos. A permeabilidade  é igual a r. 0, enquanto que a permeabilidade magnética no vácuo (0) vale 4. Henry/m). Fonte: [5] Quando o fluxo passa através da seção onde existe a descontinuidade, o metal estará num estado diferente (do ponto de vista de indução magnética), ou seja, Q’. Vemos que P’ é menor que P, logo na seção da descontinuidade, há uma grande densidade de fluxo que terá que passar na seção reduzida e ainda a permeabilidade magnética é obrigado a escapar para fora da peça de aço dando origem ao campo de fuga ou de escape. Se a magnetização na Figura 12b é tal que existe uma densidade de fluxo x” (Figura 5), observamos que a permeabilidade correspondente será P” ou P.

Neste caso uma redução de área da seção, acarretará um aumento da densidade de fluxo, mas como a permeabilidade é elevada, poderá ocorrer que não se tenha um campo de escape. Tais considerações são muito importantes, quando se utilizam correntes alternadas, ou seja, o campo magnetizante existente no momento da detecção do campo de escape deverá ser de valor tal que nenhuma zona da peça em exame seja magnetizada com densidade de fluxo menor que a necessária para se obter a condição de permeabilidade máxima, sobre a primeira curva de magnetização. Na Magnetização Longitudinal, para produzirmos um campo longitudinal sobre uma peça, devemos coloca-las no interior de uma bobina percorrida por uma corrente elétrica gerando assim em seu interior um campo magnético longitudinal, tal equipamento é denominado máquina estacionária de magnetização (Figura 14b).

Já peças de grande porte que não podem ser levadas ao interior de uma bobina são magnetizadas por meio de uma bobina enrolada sobre as mesmas, fazendo-se uso de cabos elétricos isolados, tal técnica é denominada magnetização por cabos (Figura 14a). Fonte: [5] A magnetização longitudinal ainda pode ser realizada como no desenho da figura 15. Onde a peça é colocada de maneira a fazer parte de um circuito magnético fechado, passando a ser um segmento desse circuito, tal técnica é denominada de magnetização por entre-ferros ou magnetização polar. Fonte: [5] Na Magnetização Circular, a qual consiste em gerar um campo magnético circular em torno do condutor, bastando para isto aplicarmos uma corrente elétrica de forma que esta atravesse a peça, tal técnica é também conhecida como técnica de passagem de corrente.

A Técnica Seca, consiste em se pulverizar sobre a peça em inspeção um fino pó magnético, que se aglomerará nas zonas de campos de fugas, ou seja, sobre as descontinuidades detectadas. A técnica seca é mais sensível na detecção de descontinuidades próximas a superfície, sendo indicada para a inspeção em grandes áreas ou par a inspeção em campo, uma vez que pode ser realizada com equipamentos portáteis. Na técnica seca é de importância fundamental a limpeza das superfícies das peças, as quais devem ser limpas e secas, de modo a não existir zonas com óleo, areia ou ferrugem, sendo que as camadas finas de tintas não prejudicam a detecção. A técnica úmida, consiste em aplicarmos sobre a peça em inspeção uma emersão de pó magnético num líquido.

A mistura pó-líquido, colocada sobre a peça produzirá a aglomeração de partículas nas zonas de campos de fuga. Assim como a soldagem por oxiacetileno, este processo não depende de energia elétrica (quando realizada de modo manual), pois utiliza basicamente o mesmo princípio que o já referido processo de soldagem, se diferenciando apenas na geometria da caneta empregada. Antes de iniciar o corte, é necessário que haja um aquecimento da peça em uma de suas extremidades, para que esta atinja a temperatura de oxidação viva (temperatura, abaixo do ponto de fusão do material, em que ocorre oxidação praticamente de modo instantâneo), em seguida, uma válvula de oxigênio é liberada para que assim ocorra o corte por meio da oxidação instantânea do metal.

Neste experimento, foi utilizada a chama tipo oxidante. Primeiramente, preparou=se um corpo de prova em aço SAE 1020, espessura de 9,5 mm, junta de topo, chanfro V 60°, profundidade do chanfro de 7,5 mm e abertura de 2 mm. Depois, a chapa a ser cortada foi devidamente posicionada sobre a bancada de corte. Após o devido preparo da superfície em análise, aplicamos o revelador sobre tal superfície, conforme determinado pelo método. Passado o tempo necessário para a revelação dos resultados, analisamos e interpretamos os resultados obtidos. Também foram executados testes em corpos de prova já existentes, por líquido penetrante e partículas magnéticas. Neste experimento utilizamos o seguinte equipamento: Equipamento magnetizador em corrente contínua e alternada da Nortron YOKE NYK-900; (corrente alternada – nível constante 8800 A/ m; corrente contínua impulsos 0 – 11000 linhas por cm).

Estando os corpos de provas devidamente limpos e secos posicionamos o aparelho com uma corrente alternada constante de 8800 A/m (110 Oersted) de modo que se comportassem como parte integrante de um circuito magnético, pelo método dos entre-ferros. Conclui-se que o ensaio pelos líquidos penetrantes é um ensaio não destrutivo muito usado para localização de descontinuidades superficiais ou subsuperficiais com acesso a superfície em diversos materiais não porosos. O método de ensaio é relativamente de fácil aplicação e verificação dos resultados, mas diversos cuidados devem ser tomados nas várias etapas do ensaio, como preparação correta da superfície de aplicação, aplicação do penetrante, tempo de penetração, revelação do penetrante, contribuindo para uma correta avaliação da superfície ensaiada.

Constatamos na prática outro importante cuidado que se deve ter na realização do ensaio por partículas magnéticas que é realizar o ensaio variando a direção de aplicação do campo magnético na peça, porque caso o fluxo magnético que passa pela peça tiver a mesma direção da descontinuidade, não se forma o campo magnético de escape. Isto foi observado no ensaio de uma viga em U e uma chapa feita de aço contendo entalhes, onde só conseguimos observar esta descontinuidade quando o fluxo magnético ficou perpendicular a descontinuidade, formando assim o campo de escape. Ressaltamos mais uma vez a importância deste ensaio, no entanto ele não se mostra útil em materiais que não são ferromagnéticos e em descontinuidades muito profundas, onde é mais indicada a realização de um ensaio de ultrassom ou raio X.

Marketing e Tecnologia. Catálogo de equipamentos de para corte e solda. Material Promocional. São Paulo: 76p. AGA. SANTOS, M. J. T, MARTINS, C. E, D. MEORALLI, L. J. T, MARTINS, C. E, D. MEORALLI, L. M. com. br/index. php?menu=detalhes_sv&id=7>. Acesso em 25 de agosto de 2017. JOAQUIM, R. Aspectos relacionados com a pureza do O2 no oxicorte In:CONGRESSO BRASILEIRO DE SOLDAGEM, XIV. Gramado RS, 1988. Anais. São Paulo: ABS, 1988. p. MACKRIDGE, L. et all. Cutting the Cost of Cutting In: TWI World Center for Materials Joining Technology. Bulletin 2, vol 36. Inglaterra: 1995 p.