Partículas Magnéticas: O que são e quais suas características


Tem sido comum observar o fato de que durante o planejamento e a execução de ensaios com partículas magnéticas, grande parte da atenção e cuidados dos responsáveis pelos ensaios ficam voltados para os aspectos técnicos mais gerais do ensaio como por exemplo, a seleção do tipo de magnetização, geometria e características do material e das descontinuidades e forma de deposição das partículas.


Pouca atenção tem sido dada, porém a análise das partículas magnéticas utilizadas e de suas características intrínsecas permitem não só uma melhor escolha, como também melhor avaliação do desempenho das mesmas.


O objetivo é chamar a atenção e reforçar os aspectos técnicos e características próprias das partículas, de maneira a fornecer aos usuários melhores meios de avaliação, possibilitando não só uma seleção adequada de materiais, como ainda, uma comparação técnica e sistemática do desempenho dos produtos existentes, permitindo uma maximização dos resultados do ensaio.


As partículas magnéticas na sua forma mais geral são pequenas porções, finamente divididas de material ferromagnético.

São classificadas comumente de acordo com sua coloração ou em conformidade com o veículo que as transporta sobre a peça em ensaio.


Na prática existem diversos tipos, grandes variedades de tamanhos, formatos, densidades, cores e mesmo de características magnéticas, o que torna de fundamental importância conhecer-se o mais exatamente possível as propriedades e características das partículas, de forma a selecioná-las adequadamente.



Partícula magnética com trinca e solda
Partícula magnética durante ensaio


Em termos bastante simples podemos dizer que todos os átomos dos materiais possuem um certo momento magnético originado pelas forças de rotação (spin) dos elétrons orbitais. Tais forças, em função das próprias características dos materiais podem ou não orientar-se adequadamente.


Porém, quando ocorre orientação ordenada e positiva (aditiva) dos diversos momentos magnéticos, o material apresentará o que se chama de “domínio magnético” uniforme, alinhando-se internamente e permitindo em muitos casos, a passagem fácil de campos magnéticos. Estes materiais quando se alinham magneticamente de maneira quase espontânea são chamados de ferromagnéticos.


As partículas magnéticas são por conseguinte, produzidas a partir destes tipos de materiais, ou materiais ferromagnéticos como por exemplo os óxidos de ferro (FeO, Fe2O3) existentes na magnetita, os quais são devidamente divididos, conformados e coloridos para permitir sua utilização no ensaio.


Características magnéticas


Os materiais ferromagnéticos podem ser divididos em dois tipos ou classes distintas de acordo com suas características.

Existem assim os materiais magneticamente “moles”, caracterizados pelo fato de serem rapidamente magnetizados por um campo externo, mas retornando ao seu estado anterior quando cessa a ação do campo exterior.


Existem por outro lado, os materiais magneticamente “duros” e que são aqueles mais difíceis de serem magnetizados por um campo externo, mas que conseguem reter um magnetismo residual elevado após cessada a ação do campo magnético imposto (Fe3O4).


Para que possam desempenhar adequadamente a função de serem facilmente retidos por campos de fuga originados nas descontinuidades dos materiais, as partículas magnéticas devem possuir alta permeabilidade magnética e uma baixa força coerciva.


Observando-se estas características, concluímos que devem portanto, ser produzidas a partir de materiais ferromagnéticos magneticamente moles, como por exemplo o FeO ou Fe2O3.


A produção de partículas a partir de materiais que contenham níquel ou cobalto por exemplo, ou ainda outros componentes não ferromagnéticos, dará origem a um produto inadequado e de difícil uso, causando baixa sensibilidade no ensaio.

Partícula magnética em luz UV com Yoke
Partícula magnética sob luz UV

Tamanho e formato


O tamanho das partículas deve ser selecionado para cada tipo de ensaio e mesmo em função das descontinuidades que se pretende detectar.

Assim é que partículas grandes e pesadas são difíceis de serem retidas por campos de fuga originados por pequenas falhas, possuindo portanto menor grau de sensibilidade.


As partículas muito finas podem ser facilmente retidas pelas próprias irregularidades superficiais, causando mascaramento das eventuais descontinuidades.


Portanto, existe sempre um compromisso entre sensibilidade e condições superficiais da peça em ensaio, quanto a seleção do tamanho ideal, sendo adequado se proceder sempre a testes práticos, afim de se determinar quais partículas deverão ser utilizadas para cada caso.


Partículas alongadas e laminadas desenvolvem polaridade intensa em suas extremidades, alinhando-se rapidamente. São portanto, propícias para uso a seco uma vez que não são movimentadas pelos veículos líquidos.

 

As partículas ovaladas e globulares possuem menor capacidade de formação de polos magnéticos. Quando porém em suspensão de líquidos, adquirem grande mobilidade de forma a atingir facilmente as regiões de campo de fuga nos quais são retidas.

 

O uso de partículas alongadas e laminadas em veículos líquidos resultaria em grande dificuldade de movimentação das mesmas, pois ficariam navegando lentamente e teriam dificuldades de serem atraídas por campos de fuga de baixa intensidade.


Quando utilizadas em meios líquidos, é recomendável que as partículas estejam com sua tendência de sedimentação reduzida. Para melhorar tais características, é aconselhável aumentar-se a viscosidade do líquido ou reduzir a densidade das partículas.


Tais compromissos são difíceis de se conseguir. É usual recobrir as partículas com pigmentos mais leves, diminuindo sua densidade, mas mantendo o tamanho desejado, o que implica na redução da massa magnética da partícula e pode resultar na perda de eficiência e sensibilidade.


O uso de pigmentos para recobrimento das partículas pode ainda - quando não realizado convenientemente - representar sério inconveniente ao ensaio pois quando mal fixado às mesmas desprende-se, misturando-se ao líquido da suspensão e causando um completo mascaramento da peça em ensaio, além de resultar na perda das características das partículas. Este fenômeno ocorre particularmente com o uso de pigmentos fluorescentes.


Yoke com partícula magnética sob luz UV
Partícula Magnética sob luz UV durante ensaio

Cor - Visibilidade e Contraste

A cor natural das partículas utilizadas em via seca é o cinza metálico. As partículas utilizadas em via úmida já possuem coloração natural dos óxidos de ferro, preto e vermelho.


As necessidades impostas pelos diversos tipos de materiais requerem que tais partículas sejam comumente tingidas com outros pigmentos de forma a permitir melhor visibilidade e contraste com a peça em ensaio.


Para este fim, utilizam-se pigmentos cinza prateado, branco, vermelho, preto, amarelo e fluorescente. Em muitos casos é comum recobrir-se a própria peça em ensaio com uma fina camada de tinta de contraste, propiciando então o contraste mais acentuado.


De fato: o entendimento das Partículas Magnéticas e suas características, torna mais fácil a compreensão das particularidades do ensaio e como devem ser manejadas.


Campo magnético com partícula magnética
Dimensionamento de campo magnético em corpo de prova

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