Tecnologia Científica

Novo método pode identificar rachaduras no metal muito antes que causem catástrofes
Testar metais em nível microscópico pode evitar os tipos de rachaduras de materiais que afetam indústrias, como viagens aéreas e construção
Por Doug Donovan - 16/10/2020


GETTY IMAGES

Quando os componentes metálicos em aviões, pontes e outras estruturas se rompem, os resultados costumam ser catastróficos. Mas os pesquisadores da Johns Hopkins University descobriram uma maneira de prever as vulnerabilidades de maneira confiável antes dos testes atuais.

Em um artigo publicado na Science , os pesquisadores da Universidade Johns Hopkins detalham um novo método para testar metais em escala microscópica que lhes permite infligir cargas repetitivas nos materiais enquanto registram como os danos evoluem para rachaduras.

O processo provou uma conexão entre os danos iniciais em escala de mícrons ao local eventual da fratura, "sugerindo que você pode prever a localização de rachaduras a partir de tais características iniciais", disse o autor Jaafar A. El-Awady , professor de engenharia mecânica no Escola Whiting de Engenharia.

"Agora podemos ter um entendimento mais fundamental sobre o que leva às rachaduras", disse El-Awady. "A implicação prática é que isso nos permitirá entender e prever quando ou como o material irá falhar."

"AGORA PODEMOS TER UM ENTENDIMENTO MAIS FUNDAMENTAL SOBRE O QUE LEVA ÀS RACHADURAS. A IMPLICAÇÃO PRÁTICA É QUE ISSO NOS PERMITIRÁ ENTENDER E PREVER QUANDO OU COMO O MATERIAL IRÁ FALHAR."

Jaafar El-Awady
Departamento de Engenharia Mecânica

Quer seja o bater de veículos em pontes ou mudanças na pressão do ar em aviões, essa mudança contínua chamada "carregamento cíclico" induz gradualmente escorregões na estrutura molecular interna dos metais mais duráveis ​​até que ocorram rachaduras que poderiam ter sido antecipadas muito antes de sua perigosa aparência.

"A falha por fadiga afeta todos os metais e mitigá-la é de grande importância", disse El-Awady. "É a principal causa de rachaduras em componentes metálicos de aeronaves."

É por isso que é prática comum no setor de aviação civil aderir a programações de substituição regulares - e caras - para muitas peças. Mas a vida dessas peças poderia ser determinada com mais precisão por meio de uma melhor compreensão das origens do início do crack. Investigadores franceses solicitaram no mês passado revisões de projeto do Airbus A380 para determinar se eles protegem contra riscos de fadiga do metal.

"Com a falta de compreensão dos mecanismos que levam ao início da fissura, tem sido difícil prever com alguma precisão razoável a vida útil restante de um material carregado ciclicamente", disse El-Awady. "O componente poderia realmente ficar bem e nunca falhar, mas eles o jogam fora de qualquer maneira apenas com base em argumentos estatísticos. Isso é um grande desperdício de dinheiro."

A maioria dos testes atuais para entender as origens do início do crack se concentrou nos momentos imediatamente anteriores ou posteriores ao crack para avaliar o que aconteceu na formação do metal. E muitos desses testes usam amostras muito maiores que impedem o rastreamento do início do dano, que é um recurso de escala submicrométrica. O novo método estreita as lentes o mais possível e começa quando os metais são expostos pela primeira vez a cargas que levam a danos localizados que podem se tornar rachaduras.

 

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