EC31 - Medição de Espessura de Materiais Finos

traduzido do sítio: http://www.nde-ed.org/EducationResources/HighSchool/Magnetism/Physics/thicknessmeasurements.php

O método de correntes parasitas pode ser usado para realizar uma série de medidas dimensionais. A capacidade de fazer medições rápidas sem a necessidade de acoplamente ou, em alguns casos até mesmo contato superficial, torna as técnicas de correntes parasitas muito úteis. O tipo de medidas que podem ser feitas incluem:

• espessura de metais na forma de fabricação que resultem em produtos finos como folhas metálicas e chapas
• espessura de revestimentos metálicos sobre bases (substratos) metálicas ou não metálicas
  
• dimensões da seção reta de tubos e barras cilíndricas
• espessura de revestimentos não metálicos sobre base (substrato) metálico

Redução de Espessura por Processo Corrosivo em Chapas de Fuselagem de Aeronáves

Uma aplicação em que a técnica de correntes parasitas é comumente usada é a medição da espessura do material para a detecção e caracterização de danos de corrosão nas chapas da fuselagem das aeronaves. A técnica de correntes parasitas pode ser usadas para fazer verificações pontuais ou dispositivos de varreduira automática ("scanners") podem ser usados para inspecionar pequenas áreas. A inspeção de corrente parasita tem uma vantagem sobre o ultrassom nesta aplicação porque não é necessário nenhum acoplamento mecânico para induzir a corrente parasita na estrutura. Portanto, em áreas com várias camadas na estrutura como emendas sobrepostas, a corrente parasita pode muitas vezes determinar se a redução da espessura por corrosão está presente em camadas internas, não acessíveis.

A inspeção por correntes parasitas tem uma vantagem sobre a radiografia para este aplicação, pois apenas acesso a apenas um dos lados da estrutura é necessário para realizar a inspeção. Para obter uma imagem radiográfica é necessário posicionar um filme radiográfico na parte de trás da estrutura da aeronave, o que pode exigir a remoção de paines e isolamento que poderia ser muito caro e demorado. Técnicas avançadas de correntes parasitas estão sendo desenvolvidas e que podem determinar reduções de espessura até cerca de 3% da espessura original.

Medição de Espessura de Folhas, Chapas e Barras Condutoras Finas

Técnicas de correntes parasitas são usadas para medir a espessura a quente da chapas, lâminas e folhas metálicas em plantas de laminação, e para medir a quantidade de redução de espessura metálica que ocorreu ao longo do tempo devido à corrosão em chapas de fuselagem de aeronaves. No plano de impedância, variações de espessura exibem o mesmo tipo de resposta no sinal de corrente parasita como um defeito subsuperficial, exceto que o sinal representa um vazio de tamanho e profundidade infinitos (toda a falta de material caudada pela perda de espessura). A rotação de fase é a mesma, mas a amplitude do sinal é maior. Nas figura a esquerda abaixo e/ou no aplicativo, as curvas de liftoff para diferentes espessura da cunha podem ser produzidas balanceando a sonda no ar e tocando a superfície do padrão do tipo plano inclinado (redução uniforme de espessura) em vários locais da cunha. Se uma curva for traçada entre os pontos finais das curvas de liftoff (pontos de contato com a cunha), uma curva em forma de vírgula (em latin "locus") é produzida. Como ilustrado na figura a direita abaixo, esta curva em forma de vírgula ("locus") é o caminho que é traçado na tela quando a sonda é escaneada pelo comprimento da cunha para que toda a faixa de valores de espessura seja medida e mostrada na tela.

Uma aplicação importante da medição da espessura da parede do tubo é a detecção e avaliação da corrosão, tanto externa quanto interna. As sondas internas devem ser usadas quando a superfície externa não estiver acessível, como quando os tubos ensaiados são enterrados ou mantidos em posição por suportes. Sucesso foi alcançado na medição de espessura em tubos metálicos ferromagnéticos com a técnica de campo remoto.Também é possível medir a espessura de uma fina camada de metal em um substrato metálico, desde que os dois metais tenham condutividades elétricas bastante diferentes (por exemplo, prata no chumbo onde as condutividades são 105 e 8 % IACS, respectivamente). Uma frequência deve ser selecionada de modo que haja uma penetração completa da corrente parasita na camada de revestimento, mas não no substrato. O método também tem sido usado com sucesso para medir a espessura de revestimentos protetores muito finos de metais ferromagnéticos (ou seja, cromo o níquel) em bases metálicas não ferromagnéticas.

Se quiser fazer sua própria experiência:
1. Primeiro pegue o player de shockwave flash (sfwplayer.exe) em: https://www.dropbox.com/s/32ifmcshf7ef74w/SWFPlayer.exe?dl=0
2. Rode o programa do item 1 e abra os arquivos: https://www.dropbox.com/s/0g6p9aycjbp8p09/thinningMeasurement1.swf?dl=0 e https://www.dropbox.com/s/dkuxclhck5gwnaf/ThinningMeasure2.swf?dl=0
3. Pressione a caixa de balanço "null" para posicionar o sinal na tela, com o botão do mouse presionado movimente a sonda para contactar a superficie nos quatro pontos indicados na figura da esquerda ou arraste a sonda pela superfície do padrão na figura da direita.

Ao fazer esta medição, é importante ter em mente que a profundidade de penetração das correntes de eddy deve cobrir toda a faixa de espessura que está sendo medida. Normalmente, é selecionada uma frequência que produza cerca de uma profundidade padrão de penetração na espessura máxima. Infelizmente, em frequências mais baixas, que muitas vezes são necessárias para obter a penetração necessária, a impedância da sonda é mais sensível a mudanças na condutividade elétrica. Assim, os efeitos da condutividade elétrica não podem ser eliminados e é importante verificar se qualquer variação de condutividade na região de interesse são de um nível suficientemente baixo, para não atrapalhar a medição de espessura.

Measurement of Crosssectional Dimensions of Cylindrical Tubes and Rods

Medição de Dimensões da Seção Transversal de Tubos  e Hastes Cilíndricas

As dimensões de tubos e hastes cilíndricas podem ser medidas com sondas externas ("OD") ou com sondas superficiais externas, o que for apropriado. A relação entre a mudança de impedância e a mudança de diâmetro é praticamentee constante, exceto em frequências muito baixas. No entanto, as vantagens de operar em uma frequência mais alta são duplas. Em primeiro lugar, a contribuição de qualquer mudança de condutividade para a impedância da bobina torna-se menos importante e pode ser facilmente eliminada. Em segundo lugar, há um aumento na sensibilidade da medição resultante do maior valor do componente indutivo da impedância. Devido à grande diferença de fase entre os vetores de impedância correspondentes a alterações no fator enchimento ("fill factor") e a mudanças na condutividade (e tamanho do defeito), podem ser realizados testes simultâneos para dimensões, condutividade e defeitos.

Aplicações típicas incluem a medição de excentricidades dos diâmetros dos tubos e hastes e a medição da espessura das paredes dos tubos. Tubos longos são frequentemente testados passando-os a uma velocidade constante através de bobinas circunferenciais externas (geralmente diferencial) e ajuste o diâmetro da sonda para alcançar o mais alto fator de enchimento possível.

Medição de Espessura de Camadas Condutoras Finas

Dependendo do grau de penetração necessário, as medidas podem ser feitas usando uma sonda de bobina única ou uma sonda com bobinas duplas, de preferência do tipo de reflexão. As bobinas de sonda de pequeno diâmetro são geralmente preferidas, pois podem fornecer sensibilidade muito alta e minimizar efeitos relacionados às variações de propriedade ou espessura no metal base subjacente quando usado em combinação com frequências de teste adequadamente altas. O objetivo é limitar o campo magnetizador, e a distribuição de corrente parasita resultante, para um pouco além da fina camada de revestimento e minimizar o campo dentro dos metais base.

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