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Title in Portuguese: Sistema experimental para realização de ensaios não-destrutivos magnéticos e sua aplicação na avaliação da degradação microestrutural do aço A516 grau 60
Title: Experimental system for magnetic non-destructive testing and its application in the evaluation of microstructural degradation of A516 grade 60 steel
Author: Praxedes, Thomas de Oliveira
Advisor(s): Moura, Elineudo Pinho de
Keywords: Ciência dos materiais
Deformações e tensões
Issue Date: 2012
Citation: Praxedes, T. O. Sistema experimental para realização de ensaios não-destrutivos magnéticos e sua aplicação na avaliação da degradação microestrutural do aço A516 grau 60. 162 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia e Ciência de Materiais)-Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2012.
Abstract in Portuguese: As propriedades magnéticas dos materiais ferromagnéticos são bastante influenciadas pelo estado microestrutural e o estado de tensões. Dessa forma, o monitoramento do comportamento magnético dos materiais estruturais pode ser utilizado para a caracterização de seu estado interno. Este trabalho desenvolve um sistema de medição experimental para a realização de ensaios não-destrutivos baseados na avaliação das características magnéticas do material e sua correlação com o estado de tensões e microestrutura. O sistema foi aplicado na avaliação da degradação microestrutural causada por deformação plástica a frio do aço A516 grau 60, provocada pelo processo de laminação. Foi projetado e construído um sensor para realizar simultaneamente a magnetização e o monitoramento do comportamento magnético do material inspecionado. Parâmetros operacionais do sensor como frequência, corrente e espessura da camada de ar entre o sensor e a superfície do material foram estudados através da simulação com o método dos elementos finitos. Entre os ensaios realizados pelo sistema está o ensaio de anisotropia magnética, que obtém o valor da densidade de fluxo em vários ângulos em relação à direção de laminação. O ensaio de histerese realiza o levantamento do ciclo de histerese do material, de onde é possível extrair os parâmetros campo coercitivo e perdas de histerese, que apresentam correlação direta com o grau de deformação plástica. O ensaio de energia magnetocristalina fornece uma avaliação direta da anisotropia entre os eixos paralelo e perpendicular à direção de laminação. O ensaio de análise dos ciclos menores de histerese utiliza excitação triangular, o que viabiliza uma avaliação direta da permeabilidade magnética diferencial, que é bastante sensível ao estado interno do material e fornece uma visualização de como o processo de magnetização é influenciado pela deformação plástica e pelas tensões residuais. Os ensaios apresentaram resultados coerentes com o estado final provocado pelo processo de laminação a frio e com a literatura, caracterizando satisfatoriamente o estado do material estudado.
Abstract: The magnetic properties of ferromagnetic materials are greatly influenced by the microstructure and stresses. Thus, the evaluation of the magnetic behavior of structural materials can be used for characterization of its internal state. This paper develops a experimental measurement system for non-destructive testing based on the evaluation of the magnetic characteristics of the material and its correlation with the state of stress and its microstructure. The system was used to evaluate the microstructural degradation caused by plastic deformation of A516 grade 60 steel, through cold rolling process. A sensor was designed and built to perform both the magnetization and the monitoring of magnetic behavior of the material tested. Sensor operating parameters such as frequency, current and thickness of the air gap between the sensor and the surface of the material were studied by simulation with finite element method. Among the tests performed by the system is the testing of magnetic anisotropy, which gets the value of the flux density at various angles relative to the rolling direction. The hysteresis test obtains the hysteresis loop of the material from which it is possible to extract the magnetic parameters coercive field and hysteresis losses, which have a direct correlation with the degree of plastic deformation. The magnetocrystalline energy testing provides a direct assessment of anisotropy between the axes parallel and perpendicular to the rolling direction. The testing of analysis of minor hysteresis loops uses triangular excitation, which enables a direct assessment of the differential magnetic permeability, which is very sensitive to the internal state of the material and provides a visualization of how the process of magnetization is influenced by plastic deformation and residual stresses . The tests showed results consistent with the final state caused by the process of cold rolling and similar research on the literature, providing an satisfactory characterization of the state of the studied material.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/4432
metadata.dc.type: Dissertação
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