Parâmetros considerados

Existem alguns outros fatores que influenciam as medições ultrassônicas em metais, tais como a temperatura ou a textura do material. Esses factores modificam o tempo de percurso da onda, podendo influir na magnitude das tensões calculadas pela equação 4.2. Considerando que a temperatura está controlada, que todas as medidas foram feitas na mesma direção de laminação e que não há uma influência significativa da microestrutura no caso desse tipo de solda em alumínio, hipótese ainda por ser comprovada, a equação 4.2 pode ser empregada na estimativa das tensões residuais geradas pelo processo de soldagem FSW.

As magnitudes 𝐸 e 𝐿11 foram calculadas no trabalho de Pereira Jr (2011) e são

apresentadas na Tabela 4.3. O tempo 𝑡0, que possibilita as comparações, é calculado a partir

da velocidade de propagação teórica da onda longitudinal no alumínio e das distâncias de separação dos transdutores (Tabela 4.6).

Tabela 4.6: Tempo de percurso 𝑡0.

Velocidade da onda (m/s) 𝑡0 emissor-receptor 1 (ns) 𝑡0 emissor-receptor 2 (ns) 6300 12887,3 21574,6

principais problemas da técnica ultrassônica para a determinação de tensões residuais. Em relação a essa dificuldade, duas opções podem ser consideradas:

− Assumir como 𝑡1, a média dos tempos de percurso medidos nos extremos da placa fora

da solda.

− Realizar a medição do TOF sobre uma amostra de referência do mesmo material sem soldar.

Neste trabalhos as duas possibilidades foram avaliadas.

Metodologia de medição

As medições são realizadas seguindo a mesma configuração da Figura 4.19. Cada medição consiste na obtenção de três tempos de percurso que permitem calcular a tensão no mesmo local:

∙ TOF 1: tempo de percurso entre o transdutor emissor e o receptor 1, determinado pelo “segundo cruzamento com o zero”.

∙ TOF 2: tempo de percurso entre o emissor e o receptor 2, determinado também pelo “segundo cruzamento com o zero”.

∙ Correlação cruzada: tempo de percurso da onda entre os dois transdutores receptores, calculado pelo processamento de correlação cruzada.

Os três tempos permitem determinar a mesma tensão, os resultados obtidos por cada um deles foram avaliados .

Após realizar o processo de união FSW nas placas de alumínio, o conjunto soldado foi usinado pela superfície para obter um acabamento adequado que permita colocar o equipamento de medição probe. Vale ainda notar que tensões residuais também são introduzidas pelos processos de usinagem (Buenos, 2010), porém essa análise não foi considerado para este trabalho já que tanto a placa soldada como a placa de referência foram usinadas uniformemente com os mesmos parâmetros de corte.

O equipamento de medição probe foi colocado na direção paralela à união soldada de forma que a onda 𝐿𝐶𝑅 se propague na direção x. A probe foi movimentada na direção

perpendicular y (Fig. 4.20). As medições foram realizadas cada 5 mm nos extremos da placa e cada 2,5 mm em torno e dentro da zona soldada. O programa utilizado foi ajustado para realizar 10 gravações por medição utilizando uma média de 10 sinais. Todas as medições foram

feitas movimentando a probe sem separá-la da placa (técnica de varredura). Realizaram-se duas varreduras para cada frequência utilizada, a primeira no sentido positivo do eixo y, começando desde um extremo da placa, e a outra no sentido contrario, começando desde o extremo oposto. Após a primeira varredura, a probe foi separada da placa, as superfícies de contato foram limpas e o gel acoplante foi novamente aplicado.

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RESULTADOS E DISCUSSÃO

Os primeiros experimentos realizados permitiram verificar a influência da temperatura na velocidade das ondas 𝐿𝐶𝑅 e o ajuste do controle de osciloscópio. Nos experimentos seguintes,

o perfil de distribuição de tensões residuais longitudinais na placa soldada foi determinado utilizando diferentes métodos para a obtenção no TOF.

Neste capítulo, apresenta-se o resultado do processo de soldagem Friction Stir Welding (FSW) nas placas de alumínio 7050-T7451. Metalografias na região soldada e ensaio de microdurezas foram realizados a fim de avaliar o processo de soldagem. Por fim, o perfil de tensões residuais longitudinais na placa soldada foi levantado a partir das tensões determinadas, segundo o efeito acustoelástico. Foram utilizadas duas frequências de ensaio: 3,5 MHz e 5 MHz. As tensões foram calculadas a través do TOF 1, TOF 2 e correlação cruzada como foi detalhado no capítulo 4. Para o tempo de percurso 𝑡1foram consideradas duas opções, que também foram

discutidas neste capítulo.

5.1 Sensibilidade da técnica de medição

Substituindo os valores que permanecem constantes na equação 4.2, é possível calcular a tensão em MPa em função do tempo de percurso medido em nanosegundos. Neste trabalho, esse valor é denominado como sensibilidade. A sensibilidade do processo de medição da técnica ultrassônica na determinação de tensões residuais em soldas de alumínio está diretamente relacionada com a configuração do equipamento de medida. O valor de sensibilidade pode ser estimado para cada um dos três TOFs obtidos em cada medição (Tab. 5.1).

Tabela 5.1: Sensibilidade da técnica em função do TOF.

TOF utilizado na determinação das tensões residuais

Sensibilidade no Alumínio (MPa/ns) (ns/MPa)

TOF 1 1,42 0,71

TOF 2 0,85 1,18

Correlação cruzada 2,1 0,48

Segundo os valores apresentados na Tabela 5.1, a técnica que determina a tensão usando o tempo obtido pela correlação cruzada é mais sensível a variação do tempo. Como uma variação em termos de tempo é multiplicado em MPa, a técnica também pode amplificar as variações

de tempo, ou mesmo os erros de medida. A sensibilidade também pode ser entendida como o inverso, em ns/MPa, obtida invertendo os valores calculados. Nesse caso, associa-se a definição de maior sensibilidade com a menor magnitude da relação ns/MPa.