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O que é MAGNATEST®?
Parte Final

 Marcos Dias Neves finaliza os questionamentos e respostas sobre o Ensaio Não Destrutivo para separação de materiais por correntes parasitas

O técnico em Eletromecânica apresenta parte final do artigo sobre o Magnatest® -equipamento eletrônico utilizado no controle de qualidade, garantindo que não haja mistura de matéria prima e também no domínio da dureza do material submetido ao tratamento térmico.

Mas é possível o equipamento medir a dureza?

Não é bem assim, o aparelho para separação por correntes parasitas apenas compara uma peça com a dureza conhecida com as demais peças do mesmo lote. 

Como salientado anteriormente, quando se coloca materiais diferentes dentro da bobina de inspeção obtemos uma indicação no aparelho de diferenciação, mas sem dizer que diferença é esta. Apenas aponta um comportamento estranho no mostrador ou indicador. 

O mostrador ou indicador pode ser de vários tipos, tais como ponteiros analógicos, displays digitais, tubos de imagem mostrando gráficos em onda senoidal ou ponto luminoso nos eixos x, y e z. 

O procedimento, em suma, zera o mostrador com uma peça conhecida e, em seguida, compara com as peças do mesmo lote, sendo que o resultado deve ser zero ou próximo de zero. 

As diferenças, quando indicadas em mostradores tipo analógicos ou displays numéricos, não nos permite uma análise mais criteriosa. Entretanto, quando em mostradores de gráficos – tipo onda senoidal ou ponto luminoso nas abscissas x, y e z – permitem uma análise mais apurada e podem ser interpretados de dois modos: diferenças de fase e diferenças de amplitude, cada qual representando uma variável do material em inspeção, cabendo ao “olho clínico” do operador identificar que diferença é esta.

 Mas, se não mede a dureza, como eu sei que tem diferença de dureza?

Uma coisa a se dizer é que os aparelhos que separam os materiais não medem dureza ou outras características físicas do material, apenas comparam as diferenças de permeabilidade magnética, condutividade elétrica e dimensões físicas do material.

As dimensões físicas do material do lote em análise é teoricamente a mesma, então esta incógnita é fixa, cabendo apenas as variáveis de permeabilidade magnética e condutividade elétrica.

a) Permeabilidade magnética pode ser entendida como a capacidade de um material de conduzir campo magnético. As linhas de campo magnético quando fluem dentro de um material podem ter um fluxo maior ou menor dependendo da permeabilidade magnética. Quando se faz um tratamento térmico, altera-se a estrutura metalúrgica do material e, consequentemente, a permeabilidade magnética deste;

Na figura K mostramos diferenças em estrutura metalúrgica em decorrência de tratamento térmico na qual altera também a permeabilidade magnética do material.

b) Condutividade elétrica pode ser entendida como sendo a capacidade do material de conduzir corrente elétrica. Materiais como o cobre e o ouro são excelentes condutores de corrente elétricas, por outro lado, o aço é um péssimo condutor. Quando se tem uma mistura na matéria prima pode-se ter uma alteração na condutividade elétrica do material. Veja a tabela de composição química do aço na qual você está trabalhando. Se a proporção de um destes componentes for alterada, terá uma alteração na condutividade do material.

Neste exemplo, o elemento cromo é bastante significante para alterar a condutividade do aço SAE 5115 em relação ao aço carbono SAE 1015.

Para que haja uma boa separação é necessário que fixe quase todas as incógnitas dependendo apenas de uma variável,pois até mesmo corridas diferentes podem dar resultados diferentes. Um fator que atrapalha o ensaio é quando setem o retrabalho no material, como, por exemplo, uma têmpera que não ficou satisfatória e foi retrabalhada para conseguir a dureza necessária. Pode-se até conseguir a dureza especificada, mas o aparelho faz uma “salada completa” não conseguindo separar adequadamente.

Então por que não utilizar o durômetro ao invés do aparelho de correntes parasitas?

Você ganha em velocidade. Uma vez ajustado o aparelho é só passar as peças para inspeção dentro da bobina de teste e comparar com a peça ajustada. Além disso, não só detectam diferenças de dureza mas também qualquer variável no material, tais como: diferenças de tratamento térmico, mistura de matéria prima, estrutura metalúrgica e descarbonetação da superfície, tornando-se muito útil para validar o forno de tratamento térmico. 

Para detecção de trincas ou fissuras, o aparelho separador de materiais por correntes parasitas não se presta a esse serviço. Para isso possuem equipamentos específicos, embora uma trinca no material possa interferir nos resultados, mas somente serão detectáveis trincas de grandes dimensões passando as micro trincas, estas despercebidas.

Como ajustar o aparelho?

a) O primeiro passo é saber o que se espera do ensaio, que ele separe por diferenças de dureza superficial ou diferenças no núcleo, que ele garanta a homogeneidade do lote sem que haja mistura de materiais, ou outros fatores. Feito isto, tome algumas peças, deste mesmo lote, para a criação de uma peça padrão ou algumas peças padrões.

b) O segundo passo é selecionar a freqüência de teste ideal para o teste específico. A freqüência está relacionada diretamente com a superfície da peça inspecionada. Uma característica das correntes parasitas é o Efeito Pelicular, ou efeito da pele, ou ainda Skin Effect

Em outras palavras, as correntes parasitas circulam na peça somente na sua superfície, penetrando no material apenas alguns milímetros.

Quando se deseja um ensaio para determinar a dureza superficial é utilizada uma corrente com frequência alta, e quando o objetivo é buscar a dureza no núcleo utiliza-se uma corrente com frequência baixa. Do mesmo modo, quando procuramos uma mistura de material, é empregada uma frequência baixa para desprezarmos pequenas variações da dureza na superfície. 

A penetração também está relacionada com o material a ser inspecionado. Os materiais ferromagnéticos, que são a maioria dos fixadores, utilizam freqüências que vão até 1 Khz, na qual penetram cerca de 0,4mm para 1Khz até 4mm para 10Hz.

c) O terceiro passo é escolher o diâmetro das bobinas. Uma característica importante do uso do equipamento para separar materiais é saber o fator de enchimento da bobina. Tenha em mente que para separar peças pequenas você precisará logicamente de uma bobina pequena. Mas, de qual tamanho? A regra geral é que a dimensão da peça seja acima de 50% do diâmetro interno da bobina. Exemplo: bobinas com diâmetro interno de 100 mm somente poderão ser inspecionadas peças com diâmetro entre 50 mm e 99 mm .

Nota 1 - Quanto ao comprimento da peça é ir relevante, mas somente inspecionará a região que estiver dentro da bobina;

Nota 2 - O fator de enchimento não é imperativo, mas é sempre um compromisso com os resultados, pois quanto melhor o fator de enchimento menor serão as interferências externas.

d) O quarto passo consiste em colocar uma peça dentro da bobina de teste e aumentar a sensibilidade do aparelho para o máximo e, em seguida, fazer o ajuste de zero. Feito isto, é recomendado diminuir um pouco a sensibilidade e fazer testes com outras peças do mesmo lote, até achar algumas que possuem diferenças entre si.

e) O quinto passo é levar as peças separadas acima ao laboratório, na qual vão medir a dureza, e com os resultados você ajustará o aparelho para os “gates” de aprovação e rejeição.

Posso utilizar em processo automático?
Pode-se automatizar o processo, colocando uma esteira transportadora (de material não magnético) que desloque a peça para dentro da bobina e a faça cair numa rampa com portões de separação aprovadas e rejeitadas.

Alguns cuidados são requeridos para o processo automático, tais como: a precisão na correia transportadora, o fator de enchimento da bobina, velocidade uniforme e ausência de vibração. Mesmo assim, não se consegue um ensaio bastante preciso pois não possui o “olho clínico” do operador. 

A substituição da esteira por rampa de gravidade deve ser evitada, pois não se consegue uma velocidade lenta e constante. Quando se trabalha com freqüência baixa, é necessária uma velocidade de passagem pela bobina também baixa. 

Com isto, encerramos os nossos questionamentos e respostas sobre o Ensaio Não Destrutivo para Separação de Materiais por Correntes Parasitas. Mas vale lembrar: antes de adquirir um aparelho para esta finalidade, não acredite em promessas milagrosas. Sempre faça testes práticos e veja se atende suas necessidades.

Marcos Dias Neves
Técnico em Eletromecânica pela ETE - Jorge Street, SP
é diretor da Wirbelstrom - Ensaios Não Destrutivos
wirbelstromend@yahoo.com.br
+55 11 2897-5241