Variáveis Essenciais que Impactam a Eficácia do Teste por Correntes Parasitas

O que o Teste por Correntes Parasitas Detecta vs. o que Não Detecta

Em um artigo relacionado, abordamos alguns fatos interessantes sobre o procedimento de teste por correntes parasitas (ECT). Desta vez, examinaremos mais de perto as variáveis que afetam o teste por correntes parasitas, o que ele pode encontrar e o que não pode encontrar.

Nem Todos os Defeitos São Detectados da Mesma Forma

Os tipos de defeitos em um material determinam a eficácia do procedimento de teste por correntes parasitas. Por exemplo, descontinuidades e defeitos paralelos ao fluxo da corrente parasita — como trincas radiais ou pontuais — não serão detectados pela maioria dos equipamentos de ECT, que funcionam melhor para defeitos que ocorrem ao longo do comprimento de uma peça. Para encontrar uma única trinca pontual usando uma bobina radial, é necessária uma configuração especializada, com múltiplas sondas que giram ao redor da circunferência da peça. Além disso, a morfologia de uma trinca é tanto um defeito de superfície quanto interno; isso significa que o procedimento de ECT precisa filtrar múltiplas leituras.

Defeitos internos que existem apenas no interior de peças metálicas são mais difíceis ou até impossíveis de detectar, especialmente com materiais mais espessos, devido ao efeito pelicular — a tendência de defeitos internos produzirem um sinal de corrente parasita exponencialmente mais fraco do que defeitos externos. O termo técnico para a intensidade do sinal na profundidade de uma peça mais espessa é profundidade de penetração. Na Metal Cutting Corporation, nosso sistema de ECT tem uma profundidade de penetração de cerca de 0,050" (1,27 mm) para molibdênio e tungstênio.

Procedimento de Teste por Correntes Parasitas para Defeitos Não Radiais

Na Metal Cutting, nosso foco está em linhas de trefilação e estruturas de grãos alongadas. Linhas de trefilação são mais comuns e podem ocorrer em muitos tipos diferentes de materiais metálicos. Elas podem ser oclusões no metal que foram puxadas através da fieira ou defeitos da fieira que riscam e danificam o metal durante a trefilação. No nosso mundo de metais refratários, como molibdênio e tungstênio, os materiais são formados por metalurgia do pó, sinterizados e depois forjados e trefilados; portanto, esses metais nunca estão em estado fundido, e suas estruturas de grãos alongadas são entrelaçadas. No entanto, há potencial nas fronteiras de grão para lacunas na direção longitudinal.

Convenientemente, o procedimento de teste por correntes parasitas, que envolve passar uma peça longa por uma bobina redonda e oca, é ideal para detectar esses tipos de defeitos. O que o ECT tem dificuldade é com trincas radiais, que são altamente transitórias — aparecendo e desaparecendo rapidamente. A seção transversal onde a trinca está pode ser tão pequena que a corrente parasita não consegue detectá-la. Por exemplo, mesmo se você tiver um fio com até 90% de trinca radial, seria difícil detectar a trinca a menos que você tenha equipamento de ECT com bobinas múltiplas rotativas especializadas.

Percepção de Profundidade, Mas Não Medição de Profundidade

Mesmo quando uma trinca interna pode ser detectada, a profundidade real da trinca não pode ser medida com precisão usando o procedimento de teste por correntes parasitas. O osciloscópio do testador de correntes parasitas mostrará uma representação gráfica de uma característica de trinca, análoga a um gráfico polar; como em um gráfico polar, você pode dar zoom in ou zoom out na representação gráfica. No entanto, a representação gráfica ou numérica não correlaciona com as dimensões da trinca.

Embora a profundidade de uma trinca interna não possa ser medida com o procedimento de ECT, na Metal Cutting frequentemente recebemos desenhos especificando, por exemplo, que uma trinca não pode ser maior que 10% do diâmetro ou que o cliente não aceitará um defeito maior que 0,001" (0,0254 mm). O desafio é: como operacionalizar esses requisitos? Ambos são difíceis sem ter parâmetros descritos. A porcentagem do diâmetro geralmente se refere à profundidade, mas "um defeito não maior que" muitas vezes não é definido como profundidade, largura ou mesmo comprimento. Embora após investigação adicional quase sempre descubramos que não se refere ao comprimento, largura e profundidade são variáveis muito importantes no procedimento de ECT, e encontrar defeitos tão pequenos quanto 0,001" em qualquer dimensão é muito desafiador.

A boa notícia é que a profundidade de uma trinca interna pode ser estimada usando a fase do sinal de ECT e outros truques que aprendemos na Metal Cutting através de anos de experiência trabalhando com o procedimento de teste por correntes parasitas. Nosso sistema usa sondas estacionárias — algo que mantemos em mente ao usar amostras de referência para encontrar as configurações ideais para frequência, amplitude, fase, sensibilidade, filtragem e outras variáveis que fazem parte da receita para o procedimento de ECT — e também temos uma configuração de duas bobinas para que possamos usar sondas absolutas e diferenciais ao mesmo tempo.

Outros Fatores que Influenciam o Procedimento de Teste por Correntes Parasitas

Existem várias outras variáveis que impactam o procedimento de teste por correntes parasitas e os resultados que ele produz.

Propriedades do Material de Teste

As propriedades do material sendo testado podem afetar o fluxo de correntes parasitas. Por exemplo, o procedimento de ECT pode ter dificuldades com materiais não puros que são combinações de metais com propriedades elétricas dissimilares. Os metais em uma liga geralmente não são uma distribuição perfeitamente homogênea ao longo de todo o comprimento do material, então pode ser difícil estabelecer uma linha de base para correntes parasitas. Além disso, até mesmo metais de elementos puros conterão elementos traço, como resíduos não voláteis (NVRs) de bem menos de 1%, que aparecerão como defeitos. Esses tipos de variações de material criam ruído que nos força a reduzir a sensibilidade real que podemos utilizar, independentemente da sensibilidade teórica do procedimento de ECT.

Acabamento Superficial do Material

Embora as pessoas gostem de pensar no teste por correntes parasitas como sendo como um raio-X, a realidade é que não é. Diferente dos raios-X, a totalidade do material sendo testado tem efeito nas propriedades elétricas do procedimento de ECT, e o acabamento superficial pode distorcer os resultados do ECT.

Como um acabamento superficial mais rugoso produz ruído, isso cria a necessidade de ajustar as configurações do equipamento de ECT para compensar, de modo que o ruído do acabamento superficial não seja confundido com um defeito de material. Por exemplo, se nos pedem para identificar defeitos maiores que 0,001" (0,0254 mm), isso se torna um problema de limite maior. Um defeito 10 vezes maior que a área ao redor dele literalmente se destacará. Mas e se um defeito de 0,001" estiver cercado por um acabamento superficial rugoso consistindo de ranhuras de 0,0009" (0,0229 mm) de profundidade? Distinguir essa variação de 0,0001" (0,00254 mm) será realmente desafiador para o ECT.

Fator de Preenchimento da Bobina

A olho nu, o fator de preenchimento da bobina parece uma razão entre o DE do material e o DI da bobina. No entanto, mais precisamente, o fator de preenchimento é a razão entre a área da bobina e a área do material. Determinar a razão correta entre a bobina e o material ajuda a garantir que a amostra de teste poderá se mover livremente durante a varredura e a bobina gerará as correntes parasitas necessárias.

Posição do Material na Bobina

Idealmente, a peça a ser testada ficará no centro verdadeiro da bobina, mas realisticamente isso raramente acontece. Variações simples no diâmetro do material, mesmo dentro da tolerância, afetam a capacidade de colocar a peça no centro verdadeiro. Além disso, a fixação — tanto como originalmente projetada quanto após desgaste da operação — pode fazer com que o centro verdadeiro seja mais teórico do que real.

Vibração

A vibração da própria máquina de teste por correntes parasitas, bem como a vibração do dispositivo de alimentação que coloca a peça dentro da bobina, causam ruído que pode interferir no fluxo de correntes parasitas ou criar sinais falsos que serão confundidos com defeitos no material de teste.

Conclusão sobre o ECT

Nenhuma dessas variáveis derrota o procedimento de teste por correntes parasitas, mas elas significam que ele não pode ser usado para medição dimensional. Embora o procedimento possa ser usado para estimar dimensões, obviamente isso não produz o tipo de precisão que você obteria fazendo uma verdadeira amostra metalográfica e estudando o espécime. Ainda assim, o teste por correntes parasitas é uma ferramenta valiosa utilizada eficazmente pela Metal Cutting Corporation para inspecionar materiais em busca de falhas e é uma parte importante dos nossos padrões de QMS — permitindo-nos entregar peças metálicas de precisão de alta qualidade que atendem às especificações rigorosas dos clientes.