Utilização de técnicas eletromagnéticas para detecção de danos térmicos em aço 300M empregado em trens de pouso

Abstract

Trens de pouso de aeronaves podem vir a apresentar defeitos induzidos termicamente devido a condições severas que podem ocorrer durante pousos e inspeções rotineiras em que são submetidos periodicamente. A microestrutura resultante das regiões que compreendem os defeitos pode comprometer o bom desempenho em fadiga do componente devido a alteração das propriedades mecânicas envolvidas. Sua detecção no cenário atual atualmente faz-se de maneira dispendiosa em tempo e custo, sendo executada invasivamente através da remoção da camada de cromo presente, seguida da imersão do componente em tanques contendo o reagente químico de nital, que irá revelar possíveis queimas no substrato. Posteriormente, se o componente apresentar danos, estes são reparados e então a eletrodeposição de cromo novamente é realizada e o componente é posto em uso. O objetivo deste trabalho é apresentar uma metodologia de inspeção micromagnética não destrutiva para a detecção de danos térmicos, baseada em norma interna da BOEING. Estas técnicas são baseadas na aplicação de um campo magnético no material a ser inspecionado, o qual irá interagir e revelar as características microestruturais presentes, sem a remoção do cromo, tornando possível uma inspeção confiável, rápida e de baixo valor. Aqui será apresentado como foi desenvolvido um padrão para servir de gabarito a futuras inspeções, além de melhorias sugeridas à norma da BOEING para um melhor aproveitamento da técnica nesta aplicação específica. A metodologia empregada utilizou de uma chapa de aço 300M que sofreu processos de tratamento térmico e shot-peening, posteriormente submetida a danos térmicos impostos através de laser de CO2 de baixa potência, e parcialmente revestida com cromo duro. As regiões danificadas foram avaliadas micromagneticamente através da imposição de um campo magnético alternado sob diferentes frequências de excitação, através de um equipamento comercial disponível no laboratório, e a influência do revestimento de cromo foi estudada. Os resultados apresentaram elevada sensibilidade da técnica na avaliação de danos térmicos na presença e ausência de cromo na superfície, porém para o sensor utilizado neste estudo, há uma limitação quanto a espessura da camada de cromo existente.

The landing gear of aircrafts may present thermally induced defects due to the severe conditions that can occur during landings and also during the routine inspections to which they are submitted periodically. The microstructure resulting from the regions comprising the defect may impair the proper fatigue performance of the component due to the change of the mechanical properties involved. Its detection, in the current scenario, is expensive time and costwise, being executed invasively by removing the existing layer of chromium followed by immersion of the component in tanks containing the chemical reagent Nital, which will show possible burnings on the substrate. Subsequently, if the component presents damages, they are repaired and then the re-chrome plating on the component is carried out and it is put to use. The aim of this dissertation is to present a non-destructive, micromagnetic inspection methodology, for the detection of thermal damage, based on BOEING internal standards. These techniques are based on applying a magnetic field in the material to be inspected, which will interact and disclose the microstructural characteristics of the part without removal of the microstructural characteristics of the part without removal of the chrome, making possible a reliable, fast and low cost inspection. Here it will be presented how a standard was developed to serve as a norm for future inspections, and suggested improvements to BOEING's rule for a better use of the technique in this specific application. The methodology employed used a steel plate to 300M which had undergone heat treatment processes and shot-peening and thereafter subjected to thermal damage imposed through low power CO2 laser , and partially coated with hard chrome. The damaged regions were evaluated micromagnetically through the imposition of an alternating magnetic field under different excitation frequencies, through a commercially available equipment in the laboratory, and the influence of chromium coating was studied. The results showed high sensitivity of the technique to assess thermal damage in the presence and absence of chromium on the surface, but for the sensor used in this study, there is a limit on the thickness of the existing chromium.