Análise do estado plano de tensões em chapas de aço ASTM A131 por métodos ultrassônicos

As tensões residuais afetam o componente mecânico da mesma forma que tensões externas o fazem. Essas tensões surgem, geralmente, no processo de fabricação. Ao conhecer as tensões residuais, principalmente as trativas, presentes em um componente, ou as que podem ser geradas por algum processo de fabricação, é possível realizar ações que evitem ou minimizem seus efeitos, prolongando, assim, sua vida útil. Portanto, a tensão residual será sempre uma demanda a ser estudada, tanto pela academia, quanto pela indústria metal-mecânica. Sendo assim, o objetivo desse trabalho foi determinar o estado plano das tensões residuais em chapas de aço ASTM A131 por métodos de ondas ultrassônicas cisalhantes e compressivas combinadas. Foi usada uma tocha desoldagem TIG para induzir tensões residuais nas chapas pelo alto gradiente térmico. As amostras foram fixadas por suportes para evitar deformações, preservando, então, as tensões residuais. Três métodos diferentes foram aplicados, denominados, neste trabalho, de: Hirao I; Clark; e Hirao II. A maior diferença entre eles está relacionada à direção preferencial de propagação da onda. Tensões em direções diferentes do eixo de anisotropia podem alterar esta direção. Consequentemente, o ângulo entre a anisotropia e a direção preferencial de propagação da onda ultrassônica (φ) é alterado. Para a medição do tempo de propagação das ondas ultrassônicas, foi desenvolvido um software para a aquisição dos sinais de resposta ultrassônicos e outro para o tratamento dos dados. Para encontrar o ângulo preferencial de propagação da onda, um suporte foi feito por impressão 3D, o que permitiu o movimento do transdutor através de um motor de passo. Nos três métodos, foram observadas tensões trativas bem elevadas próximo à zona fundida, que diminuíram rapidamente conforme se aumenta a distância dessa região. Além disso, os valores de φ foram menores na linha central do que nas linhas laterais, indicando variação nos níveis de tensões residuais em função da distância das restrições.