END Ultra-som, Trabalhos de Mecatrônica

Baixe END Ultra-som e outras Trabalhos em PDF para Mecatrônica, somente na Docsity! Ultra-som Integrantes: Robson Vieira Maurício Correa César Leandro Tassi Watson A. de Oliveira Raphael Alexandre de Carvalho Alexandre Farina Histórico No início, percebeu-se que o som estava relacionado com o estado do material. Testes de eixos ferroviários, ou mesmos sinos, eram executados através de testes com martelo, em que o som produzido pela peça, denunciava a presença de rachaduras ou trincas grosseiras pelo som característico. Antes da Segunda Guerra Mundial, a técnica do sonar já era utilizada para localizar objetos submersos. Freqüência Frequência - conceito da Física para vibrações mecânicas na matéria. Sua medida é o Hertz (Hz) que significa quantos ciclos por segundo são formados. Ex. 100 Hz – 100 ciclos por segundo. O número de ciclos chama-se Período (T) e é dado em segundos. O período é inversamente proporcional à frequência. O Som Som - é uma perturbação em qualquer meio físico . A gama de frequência do som vai desde valores inferiores a 1 Hz até várias centenas de kHz, no entanto, a gama audível situa-se entre os 20Hz e os 20KHz. Abaixo da gama audível (20Hz) situam-se os infrasons e acima dessa gama (20 kHz)situam-se os ultrasons. Estruturas Atômicas Gase s Líquido s Sólido s • Baixa Densidade • Forças de ligação fracas • Média Densidade • Forças de ligação médias • Alta Densidade • Forças de ligação fortes • Estrutura Cristalográfica O que é o teste de Ultra-som? A principal finalidade do ensaio por ultra som é a detecção de descontinuidades internas em materiais ferrosos e não ferrosos, metálicos e não metálicos, através da introdução de um feixe sônico que é refletido por esta descontinuidade. Os sinais de ultra-som foram selecionados por causa dos materiais analisados. O sinal de retorno (eco) dos ultra-sons nos sólidos são mais consistentes para análise. Para a produção de ultra-sons seria necessário um transdutor (conversor de energia) que funcionasse em alta frequência e também tivesse alta potência. Logo descobriu-se que os Cristais Piezoelétricos atenderiam perfeitamente a estas condições.  A faixa de utilização nos ensaios por Ultra-Som é de 0,5 MHz a 15 MHz, podendo chegar a 20 MHz em transdutores de aplicações especiais. O que é um Cristal? Uma classe de materiais arranjados em um padrão geométrico definido em três dimensões (como sal de cozinha e açúcar). Um Cristal de Quartzo é silício e oxigênio arranjados em uma estrutura cristalina (SiO2).  SiO2 também é encontrado em abundância na natureza como areia O Efeito Piezoelétrico Quando submetido a uma força mecânica, um cristal responde à esta força com um pulso elétrico O pulso tem uma polaridade para compressão e outra para tração. O efeito piezoelétrico funciona em ambos sentidos, ou seja, converte uma energia mecânica em energia elétrica ou uma energia elétrica em energia mecânica. Funcionamento do Teste Corpo de Prova sem falha Sem falha, o sinal retorna com uma atenuação ou tempo estabelecido pelo padrão. Funcionamento do Teste Corpo de Prova com Falha Com falha, o sinal retorna com uma atenuação ou tempo diferente do estabelecido pelo padrão. Impedância Acústica A impedância acústica é a resistência física que um material faz à passagem do som. Impedância Acústica (Z) de um material é definida como a o produto da densidade do material pela velocidade acústica – Z = ρ . v. O som viaja através dos sólidos sob a influência da densidade do material. Se a impedância acústica do material for muito diferente do transdutor, a transmissão/ recepção de energia acústica será muito baixa. O Gráfico Energia x Tempo O sinal agora encontra uma falha perto. Uma parte menor da energia retorna e a outra parte prossegue até o limite. Igual à anterior, o sinal encontra uma falha mais longe. Percebe-se que está mais longe não só pelo tempo mas também pela amplitude reduzida. O Gráfico Energia x Tempo Terminadas as falhas, volta-se à linha de base. Vê-se que a falha é grande pela amplitude do sinal e próxima à linha de base. Máquinas e Dispositivos Acoplantes Líquido Acoplante Gel ou Óleo Acoplante Um acoplante é um material (normalmente um líquido) que facilita a transmissão da energia ultrasônica do transdutor para o corpo de prova. Como o ultra-som deve passar do transdutor para a peça com o mínimo de interferência, há necessidade de colocar um elemento acoplante, que faça esta ligação, evitando o mau contato. Este acoplante pode ser óleo, água, glicerina, graxa etc. Transdutores de Imersão Estes transdutores não entram em contato com o corpo de prova. São projetados para operar dentro de líquidos e todas as suas conexões são à prova d'água. Estes transdutores podem ter lentes esféricas com formatos apropriados para concentrar a energia em uma área menor aumentando a sensibilidade e a resolução. Tipos de Testes Unilateral – Um mesmo sensor transmite e recebe pelo mesmo lado. Bilateral – Um sensor transmite de um lado e outro recebe pelo outro lado. PP t— E” Testes automatizados Equipamento para Scanning Bilateral. Ensaio Submerso Testes Remotos PP —— —=” Padrões de Referência Limitações A superfície analisada deve estar acessível ao transdutor de transmissão. Treinamento mais extensivo que outros métodos para se obter experiência. Normalmente requer um meio de acoplamento para melhorar a transferência de energia ao corpo de prova. Materiais muito rugosos, de forma irregular, muito pequenos e excepcionalmente finos ou não homogêneos são difíceis de inspecionar. Ferro fundido e outros materiais muito porosos também são difíceis de analisar. Defeitos lineares de orientação paralela ao feixe sonoro, podem não ser detectados. Custos Custos Equipamento Manual R$ 12.500,00 R$ 32.000,00 R$ 36.000,00