Análise de materiais e falhas

A equipa de caraterização microestrutural possui um profundo conhecimento e experiência profissional no domínio do desenvolvimento e otimização de materiais, análise de falhas e controlo de qualidade. Estamos a trabalhar em estreito contacto com a ESA, a indústria aeroespacial e os institutos de investigação correspondentes numa enorme variedade de metais e ligas como, em particular, aços, ligas de Al- e Ti-, compósitos, revestimentos e materiais electrónicos. Uma parte significativa do nosso trabalho tem sido dedicada à análise de falhas, que exige que os fenómenos mecânicos, de corrosão ou tribológicos sejam compreendidos e correlacionados com os processos de produção e os ambientes de aplicação. A nossa equipa motivada trabalha constantemente para alargar os métodos de preparação e análise, de modo a poder resolver mesmo as falhas e os casos de danos mais difíceis.

A análise de falhas é utilizada para determinar as causas das falhas de componentes. São utilizadas várias técnicas analíticas para investigar os danos e identificar a causa principal, que muitas vezes leva a outros danos que são meramente consequenciais. Só identificando a chamada causa raiz é que se podem derivar medidas corretivas. Assim, a nossa abordagem na AAC não se limita apenas a obter imagens da falha, mas também a fornecer dados para uma possível otimização de materiais e componentes.

Na qualidade de laboratório independente, fornecemos aos nossos clientes um serviço completo de análise de avarias. A análise de falhas pode incluir o seguinte:

• Análise de peças e componentes avariados
• Avaliação das fissuras
• Medição quantitativa das taxas de desgaste
• Avaliação da corrosão
• Interpretação de depósitos em superfícies funcionais
• Deteção de inclusões e defeitos que podem influenciar as propriedades mecânicas...

Porquê a análise de falhas?

O objetivo de uma análise de falhas é a identificação sistemática e aprofundada das causas das falhas dos componentes. O objetivo é compreender a origem dos danos para tomar medidas adequadas de correção e prevenção futura. As falhas de componentes conduzem normalmente a perdas económicas (paragens de produção, danos consequentes, recolhas, etc.) e podem pôr em perigo a saúde humana. Esclarecer os danos técnicos e as suas causas é um pré-requisito crucial para a prevenção de danos. Assim, a análise dos danos é uma parte indispensável da aprendizagem com as falhas.

Ao considerar a análise de falhas, os seguintes pontos devem ser levados em conta:

• Identificação da causa principal: A análise de falhas ajuda a identificar as causas subjacentes dos danos. Isto permite um tratamento direcionado para a causa primária do problema.
• Prevenção de falhas consequentes: A deteção precoce e a correção dos danos evitam frequentemente a ocorrência de outros danos.
• Derivação de medidas corretivas: Com base nos resultados de uma análise de falhas, podem ser adoptadas medidas para evitar danos futuros.
• Melhoria de processos, materiais e componentes: Através da análise dos danos, é possível identificar os pontos fracos dos processos ou componentes e avaliar a compatibilidade dos materiais. Isto permite tomar medidas corretivas e melhorar a eficiência e a fiabilidade dos processos e dos componentes.

 

O que é que a AAC pode oferecer?

• Análise exaustiva de falhas: As nossas análises sistemáticas de falhas não se limitam a examinar os danos superficiais. Efectuamos investigações aprofundadas para determinar as causas subjacentes.
• Conhecimentos especializados: A nossa experiente equipa de peritos emprega vários métodos analíticos para investigar uma vasta gama de diferentes casos de falha.
• Relatório informativo: Os nossos clientes recebem um relatório exaustivo com interpretações e conclusões a partir das quais podem ser elaborados planos de ação.
• Abordagem orientada para o cliente: Cada trabalho é individual, pelo que as nossas análises são adaptadas às necessidades específicas do cliente.

Métodos de análise de falhas oferecidos pela AAC

• Microscopia de luz

Com a ajuda de vários microscópios de luz modernos (microscopia estéreo e de luz reflectida), as estruturas de superfície podem ser visualizadas em pormenor. Estas incluem, entre outras coisas, a análise de superfícies de fratura, exames metalográficos, medição de espessuras de camadas em secções transversais e muito mais.

• Análise de superfície:

As superfícies são investigadas através de métodos ópticos para determinar a rugosidade, a ondulação e a planicidade de uma superfície. Por um lado, podem ser medidas determinadas estruturas (por exemplo, picos, vales, ranhuras, poros, aderências de partículas, etc.) e, por outro lado, a superfície pode ser caracterizada quantitativamente (determinação de Ra, Rz e outras caraterísticas estatísticas da superfície). Os parâmetros quantitativos são determinados a partir de medições de perfil 2D e medições de superfície 3D.

Como alternativa à utilização de métodos puramente ópticos, é também possível gerar um modelo digital de superfície a partir de imagens SEM utilizando programas de software complexos e derivar os parâmetros de superfície acima mencionados a partir desse modelo. Isto permite a avaliação da ondulação e rugosidade, bem como a medição de estruturas mesmo em superfícies que não são acessíveis à inspeção ótica (por exemplo, medição de caraterísticas microscópicas numa superfície).

• Microscopia eletrónica:

Os exames de imagem de alta resolução de amostras de materiais e componentes são realizados utilizando a microscopia eletrónica de varrimento (SEM). A utilização de diferentes detectores fornece diferentes informações sobre a estrutura da superfície a ser examinada: a topografia pode ser melhor visualizada com electrões secundários (detetor SE), enquanto os electrões retrodifundidos (detetor BSE) são utilizados para imagens de contraste de materiais. Um detetor na lente permite obter imagens de alta resolução com resoluções até à gama dos nm.

Além disso, a superfície da amostra pode ser processada in-situ a uma escala sub-µm utilizando um feixe de iões focalizado (FIB) para examinar a área imediatamente abaixo da superfície. Isto é utilizado, por exemplo, para analisar estruturas de camadas ou na análise de falhas. A obtenção de imagens da amostra utilizando um feixe de iões também permite a visualização da estrutura do grão em alto contraste.

Os SEM estão também equipados com modernos sistemas EDX para permitir a análise química da superfície examinada (ou na secção FIB). Questões mais complexas podem ser investigadas usando varreduras de linha, que mostram o curso de concentração de elementos selecionados.

Para examinar em pormenor a estrutura cristalina de um material, está disponível a difração por retrodispersão de electrões (EBSD). Com este método moderno, as microestruturas podem ser examinadas com elevada resolução lateral para determinar as seguintes caraterísticas: identificação de fases individuais, exame dos limites dos grãos, diferenças na orientação de grãos vizinhos, identificação de precipitados, etc.

• Metalografia:
  As investigações metalográficas servem para descrever a estrutura dos materiais qualitativa e quantitativamente, utilizando métodos microscópicos. Para as análises metalográficas, as secções transversais são preparadas utilizando procedimentos de preparação avançados (tais como mecânicos, electroquímicos, químicos). As microestruturas são então examinadas nestas secções transversais utilizando microscopia ótica ou microscopia eletrónica de varrimento e são determinadas caraterísticas como proporções de fase, tamanhos de grão, distribuição de tamanho de grão, tamanhos de partículas e precipitados. Isto permite-nos fornecer uma análise aprofundada dos materiais e possibilita uma análise de falhas e fracturas de alta qualidade.

• Medições da (micro)dureza:

A dureza dos metais, não metais e revestimentos é determinada por ensaios de penetração: A dureza é definida como a resistência à penetração de um provete de ensaio; o tamanho da impressão permanente do provete de ensaio serve como variável de medição (método Vickers, Knoop ou Brinell).

Para determinar a profundidade de endurecimento, a profundidade de dureza superficial e a profundidade de dureza de nitretação dos aços endurecidos superficialmente, é colocada uma série de indentações de dureza na secção transversal polida, a partir do bordo da amostra em direção ao centro da mesma. As profundidades de dureza correspondentes são derivadas da curva de profundidade de dureza determinada desta forma.

O equipamento moderno de última geração disponível na AAC permite a investigação (totalmente automatizada) da dureza com cargas na gama de 0,25 g - 62,5 kg. Além disso, podem ser efectuados mapeamentos de dureza (por exemplo, line-scans, matrix-scans) para avaliar a distribuição lateral das propriedades mecânicas.