[1] O documento descreve o método de ensaio não destrutivo por ultra-som, que usa ondas acústicas de alta frequência para detectar defeitos internos em materiais. [2] Ele explica os princípios físicos, objetivos, equipamentos, técnicas e vantagens e desvantagens do método. [3] O ultra-som é útil para inspecionar peças de metal de grande espessura ou geometria complexa.

1. Escola Profissionalizante Parceiros
Técnico em Metalurgia/Sistemas de Soldagem
Ensaios Mecânicos e END
Módulo 1
Ensaios Não Destrutivos
Ultrasom
Eng. Pedro Cunha
pedrohcunha@hotmail.com

2. Ultra-som
Ondas sonoras cuja frequência está situada acima da frequência audível
pelo ouvido humano:
Frequência audível: entre 20 e 20000 Hz
Frequência ultra-sons: acima de 20000 Hz
Princípio físico do ensaio: reflexão das ondas sonoras

3. Objetivos do ensaio
Defeitos como bolhas de gás, micro-trincas, escórias, entre outros,
podem surgir nos componentes metálicos em decorrência dos processos
de soldagem...
O ensaio por ultra-som, caracteriza-se num método não destrutivo que
tem por objetivo a detecção de defeitos ou descontinuidades internas,
presentes nos mais variados tipos ou forma de materiais ferrosos ou não
ferrosos;
Diminui grau de incerteza para a utilização de peças de responsabilidade;
Permite a inspeção de todo o volume da peça

4. Objetivos do ensaio
Campo de aplicação:
O exame ultrasônico constitui uma ferramenta indispensável para
garantia da qualidade de peças de grandes espessuras, geometria
complexa de juntas soldadas, chapas.
Na maioria dos casos, os ensaios são aplicados em aços-carbonos, em
menor porcentagem em aços inoxidáveis;
Materiais não ferrosos são difíceis de serem examinados, e requerem
procedimentos especiais.

5. Propriedades de uma onda
Comprimento
Amplitude
Frequência (Hz): é o número de ciclos por unidade de tempo e depende
da fonte emissora; A forma mais comum de produzir o ultra-som para os
ensaios não destrutivos é a que utiliza transdutores com cristais
piezelétricos.

6. Propriedades de uma onda
Velocidade de propagação: a velocidade de propagação de uma onda
é função do meio que ela percorre. Para diferentes materiais temos
diferentes velocidades de propagação:
Comprimento de onda: = velocidade de propagação/frequência
Se o comprimento da onda é de , defeito com diâmetro
menor que /2 não será detectado.

7. Realização do ensaio
O ensaio consiste em fazer com que o ultra-som, emitido por um
transdutor, percorra o material a ser ensaiado, efetuando-se a
verificação dos ecos recebidos de volta, pelo mesmo ou por outro
transdutor.
No ensaio de ultra-som, os transdutores convertem a energia elétrica em
energia mecânica de vibração (ultra-som) e vice-versa para a recepção.

8. Tipos de transdutores
Quanto ao ângulo de emissão e recepção das ondas:
• Transdutores retos: inspeção de peças com superfícies paralelas ou
quando se deseja detectar descontinuidade na direção perpendicular
à superfície da peça.
• O transdutor angular: cristal piezoelétrico forma ângulo com a
superfície a ser inspecionada. Muito utilizado na inspeção de soldas e
quando a descontinuidade está orientada perpendicularmente à
superfície da peça.

9. Tipos de transdutores
Quanto à função:
• Monocristal: somente emissão de ondas; somente recepção de
ondas; mesmo cristal emite e recebe ondas;
• Duplo-Cristal: mesmo transdutor possui um cristal para emissão e
outro para recepção;
Acoplantes
Como o ultra-som deve passar do transdutor para a peça com o mínimo
de interferência, há necessidade de colocar um elemento, o acoplante, que
faça esta ligação, evitando o mau contato.
Este acoplante pode ser óleo, água, glicerina, graxa etc.

10. Técnicas de Inspeção
Método Pulso-Eco: somente um transdutor emite e recebe as ondas
ultra-sônicas que se propagam no material, pode ser verificada a
profundidade, da descontinuidade , suas dimensões, e localização na
peça.

11. Técnicas de Inspeção
Método Transparência: É uma técnica onde é utilizado dois transdutores
separados, um transmitindo e outro recebendo as ondas ultra-sônicas.
Neste caso é necessário acoplar os transdutores nos dois lados da peça,
de forma que estes estejam
perfeitamente alinhados.
Este tipo de inspeção, não se pode determinar a posição da
descontinuidade, sua extensão, ou localização na peça, é somente um
ensaio do tipo passa-não passa.

12. Aparelhagem
Descrição do Aparelho Básico de ultra-som:
Um transdutor ultra-sônico acoplado numa peça com espessura de 8 mm, e a tela
ao lado do aparelho mostrando o eco "E2" , proveniente da espessura da peça.
O que está ocorrendo:
1 -O cristal piezelétrico do transdutor transmite à peça uma onda ultra-
sônica perpendicularmente à superfície que percorre a espessura total de
8 mm do metal;

13. Aparelhagem
Descrição do Aparelho Básico de ultra-som:
Um transdutor ultra-sônico acoplado numa peça com espessura de 8 mm, e a tela
ao lado do aparelho mostrando o eco "E2" , proveniente da espessura da peça.
2 - A onda incide na interface no fundo da peça, retorna ao cristal e este
produz um sinal elétrico que será amplificado e registrado na tela do
aparelho na forma do pulso ou eco, identificado na figura como "E2";

14. Aparelhagem
Descrição do Aparelho Básico de ultra-som:
Um transdutor ultra-sônico acoplado numa peça com espessura de 8 mm, e a tela
ao lado do aparelho mostrando o eco "E2" , proveniente da espessura da peça.
3 - O caminho do som percorreu a espessura de 8 mm de ida e mais 8 mm
na volta - isto sempre ocorre na inspeção por ultra-som os circuitos do
aparelho compensam este fenômeno dividindo por 2 os registros na tela.

15. Vantagens e desvantagens do ensaio por ultra-som
O ensaio por ultra-som, comparado com outros métodos não destrutivos,
apresenta as seguintes vantagens:
- localização precisa das descontinuidades existentes nas peças, sem
processos
intermediários, como, por exemplo, a revelação de filmes;
- alta sensibilidade ao detectar pequenas descontinuidades;
- maior penetração para detectar descontinuidades internas na peça;
- respostas imediatas pelo uso de equipamento eletrônico.
Como desvantagens podemos citar:
- exigência de bons conhecimentos técnicos do operador;
- atenção durante todo o ensaio;
- obediência a padrões para calibração do equipamento;
- necessidade de aplicar substâncias que façam a ligação entre o
equipamento
de ensaio e a peça (acoplantes).