Os cabeçotes de ultrassom desempenham um papel crucial nos Ensaios Não Destrutivos, utilizando ondas sonoras de alta frequência para avaliar parâmetros críticos. Esses dispositivos indispensáveis encontram aplicações em várias indústrias, incluindo detecção de falhas, medição de espessura e inspeção de soldas. Dada a diversidade de cabeçotes de Ensaios Ultrassônicos disponíveis, selecionar o mais adequado para uma aplicação específica pode ser uma tarefa desafiadora.

Compreendendo os vários tipos de cabeçotes

Os cabeçotes de ultrassom são categorizados com base na sua frequência de operação, tamanho e aplicação. Tipos comuns incluem cabeçotes de contato, de imersão e matriciais. Cada tipo possui vantagens e limitações específicas, dependendo dos requisitos de inspeção. Vamos explorar cinco tipos comuns de cabeçotes para fins industriais.

1. Cabeçotes duplo cristal (SE – S: Sender, E: Empfanger).

O cabeçote duplo cristal, como o nome sugere, consiste em dois elementos de cristal dentro de uma única carcaça, com uma barreira acústica separando-os. Um desses elementos gera ondas sonoras, enquanto o outro atua como receptor. O design inovador dos cabeçotes de elemento duplo leva a um caminho sonoro em forma de V dentro do material de teste, pois os dois elementos são angulados um em direção ao outro. Esse arranjo resulta em um efeito de pseudo-foco, aumentando significativamente a resolução na zona focal.

Ao examinar componentes com superfícies rugosas, a sensibilidade aumentada do efeito de pseudo-foco se mostra particularmente útil. Como resultado, esses cabeçotes se tornaram o padrão da indústria para medir a espessura restante da parede em aplicações relacionadas à corrosão. No entanto, sua utilidade se estende além disso, abrangendo:

1. Inspeção de sobreposição de solda e descolamento de revestimento;
2. Detecção de porosidade, inclusões, trincas e laminações em fundições e forjados;
3. Detecção de trincas em parafusos e outros objetos cilíndricos;
4. Aplicações de alta temperatura.

2. Cabeçote de contato (normal)

Como o nome sugere, os cabeçotes de contato são projetados para inspeções de contato direto. Esses cabeçotes de elemento único possuem uma superfície resistente ao desgaste, otimizada para contato com a maioria dos metais, tornando-os robustos e duráveis para uso em ambientes industriais rigorosos. Os cabeçotes de contato vêm em vários estilos e configurações, incluindo variações de ponta de dedo projetadas para áreas de difícil acesso.

Esses dispositivos versáteis encontram aplicações em:

1. Detecção de falhas com feixe reto;
2. Medição de espessura;
3. Detecção e dimensionamento de delaminações;
4. Inspeção de placas, tarugos, barras e outros componentes metálicos e não metálicos;
5. Medições de velocidade sônica.

3. Cabeçote angular

Os cabeçotes de feixe angular são tipos de transdutores de elemento único que trabalham com uma sapata para enviar uma onda de cisalhamento refratada ou uma onda longitudinal na peça de teste. A sapata, seja removível ou integral, introduz som em um ângulo na peça sendo inspecionada. Os inspetores frequentemente empregam transdutores de feixe angular no ensaio de Integridade de Soldas, pois essa inspeção específica requer direcionar ondas sonoras em um ângulo. As sapatas estão disponíveis em uma variedade de tamanhos para atender a requisitos específicos. Algumas oferecem distâncias de aproximação mais curtas, enquanto outras são projetadas para aplicações de alta temperatura. Sapatas selecionadas podem até ser personalizadas para criar ângulos e contornos refratados não padrão.

Aplicações principais incluem:

1. Detecção de falhas;
2. Técnicas de dimensionamento de trincas.

4. Cabeçotes de linha de atraso (delay line)

Os cabeçotes de linha de atraso, como o nome sugere, são cabeçotes de elemento único projetados para trabalhar em conjunto com uma linha de atraso substituível. Esses cabeçotes introduzem um atraso de tempo entre a geração da onda sonora e a chegada das ondas refletidas, melhorando assim a resolução de superfície próxima. Sua frequência mais alta os torna ideais para inspecionar ou medir materiais finos e localizar pequenas falhas usando o método de contato direto. Com sua linha de atraso substituível, esses cabeçotes se mostram versáteis para uma ampla gama de aplicações industriais.

Alguns usos comuns incluem:

1. Medição de espessura de precisão;
2. Detecção de falhas em materiais finos;
3. Inspeção de peças com áreas de contato limitadas;
4. Aplicações de alta temperatura.

5. Cabeçotes de imersão

Os cabeçotes de imersão representam uma categoria única de cabeçotes de elemento único projetados para operar debaixo d’água. Em vez de fazer contato direto com a peça de teste, esses cabeçotes usam uma coluna ou banho de água para acoplar a energia sonora ao material. A técnica de imersão permite um acoplamento uniforme e rápido, facilitando a varredura rápida de peças. Os inspetores podem optar por cabeçotes focados para aumentar a sensibilidade e o desempenho em áreas específicas de um componente. Os cabeçotes de imersão são frequentemente usados para Ensaios em linha ou em processo em peças móveis, varredura automatizada e obtenção do melhor acoplamento sonoro em cantos afiados, ranhuras ou canais em peças de teste com formas complicadas.

Aplicações principais incluem:

1. Medição de espessura em linha;
2. Detecção de falhas em alta velocidade;
3. Imagem baseada em tempo de voo e amplitude;
4. Análise de materiais e medições de velocidade.

Compreender as nuances dos vários tipos de cabeçotes de ultrassom é essencial para tomar decisões informadas em aplicações industriais. Cada tipo serve a um propósito único e se destaca em cenários específicos. Ao escolher o tipo certo de cabeçote para suas necessidades, você pode aumentar a precisão e a eficiência dos seus processos de END, contribuindo para operações industriais mais seguras e confiáveis.

Fonte: https://www.onestopndt.com/ndt-articles/ultrasonic-transducers-types

Tradução livre por BC END – Equipamentos para Ensaios Não Destrutivos

Revisado por Rafael Ricotta