Indagini non Distruttive

Il controllo non distruttivo di prodotti o materiali con metodo ad ultrasuoni si basa sul fenomeno delle riflessione che un’onda acustica subisce quando, viaggiando all’interno di un materiale, incontra un ostacolo alla sua propagazione.Se l’ostacolo è posto normalmente alla direzione di incidenza dell’onda, questa ritorna verso la sorgente che l’aveva generata.
Gli ultrasuoni sono onde acustiche con frequenze superiori alla soglia dell’udito (0,5¸25 MHz).
L’impulso ultrasonoro viene trasmesso nel materiale da un apposito trasduttore, detto comunemente sonda.
Gli impulsi riflessi dalle superfici del difetto o dalle pareti del pezzo, vengono captati dal trasduttore, trasformati in segnali elettrici e rappresentati sullo schermo a raggi catodici dell’apparecchio.
E’ sempre possibile stimare con una certa accuratezza le dimensioni reali del difetto interno e quindi accettare o scartare il pezzo sulla base delle prescrizioni delle normative o specifiche applicabili.
Il campo di maggiore applicazione è il controllo di saldature (a piena penetrazione), lamiere, fucinati, stampati, fusioni, e materiali compositi; inoltre viene utilizzato per il dimensionamento di difetti dovuti all’esercizio (es. colonne di pressa per estrusione o comunque particolari che durante il loro esercizio lavorano a fatica).

Si dividono fondamentalmente in due classi : tecnica a contatto, tecnica non a contatto o ad immersione.
Nel primo caso il trasduttore viene appoggiato direttamente al pezzo, usando come accoppiante acustico acqua, olio, gelatina od altro (tecnica applicata a prodotti di medio/grosse dimensioni e su strutture saldate).
Nel secondo caso la sonda è sempre mantenuta ad una certa distanza dal pezzo (tecnica utilizzata nell’ controllo su grandi serie di particolari identici, con controlli automatici).

Metodo d’indagine non distruttivo per il rilievo di difetti superficiali e subsuperficiali in materiali ferromagnetici. Casi tipici di applicazione del metodo magnetoscopico sono le fusioni in acciaio a struttura ferritica, i fucinati, gli estrusi, gli stampati, le saldature ed altri componenti a matrice ferritica. Importante per la rilevazione dei difetti è che questi siano orientati in modo da essere intercettati dalle linee di forza del flusso magnetico indotto; per tale ragione lo stesso pezzo deve essere come minimo magnetizzato in due direzioni, fra di loro ortogonali..

Le apparecchiature (pacometri) in commercio sono in genere costituite da una centralina di rilevamento a cui è collegata una sonda con due bobine disposte a distanza prefissata. All’interno della sonda un flusso di corrente alternata, con frequenza prefissata, crea un campo magnetico di forma allungata secondo l’asse della sonda.
Gli oggetti metallici che intercettano il campo magnetico modificano il voltaggio della bobina nella misura espressa dal rapporto diametro/copriferro dell’oggetto metallico. Ciò permette di leggere su un display analogico della centralina il diametro dei materiali ferrosi, la posizione, e il relativo copriferro con un’incertezza della misurazione di ± 1 cm.
Numerose sono le tecniche d’esame del metodo magnetoscopico. La scelta dipende da numerosi fattori, fra cui i principali sono : il tipo di prodotto da controllare (saldatura, fucinati, stampati, estrusi etc.), la sua forma, lo stato superficiale del pezzo (saldato, molato, rettificato, sabbiato etc.), la metodologia di controllo (con puntali, con elletromagnete, con bancale fisso etc.), il tipo di particelle magnetiche da impiegare (fluorescenti, a secco, a contrasto di colore etc.)

L’ispezione con liquidi penetranti è un metodo particolarmente idoneo per evidenziare e localizzare discontinuità superficiali, quali cricche, porosità, ripiegature, in modo veloce ed economico e con grande accuratezza.
I penetranti includono sia prodotti rossi visibili in luce bianca, sia prodotti fluorescenti; in quest’ultimo caso l’indicazione è evidenziata sotto luce ultravioletta.
Tuttavia per una corretta comprensione del metodo, occorre definire tre termini fondamentali:

Indicazione (signal): quella che mette in evidenza la presenza di una discontinuità del materiale. Alcune indicazioni possono essere irrilevanti o false.

Discontinuità (flaw): un’interruzione della normale struttura fisica o configurazione di una parte, come ad esempio una cricca, una ripiega di forgiatura, una rigatura di trafila, una inclusione o porosità. La presenza di una discontinuità non esclude necessariamente l’utilizzo del particolare.

Difetto (defect):  una discontinuità ritenuta “non accettabile” dalle specifiche in cui si opera, in quanto interferisce con l’utilizzo del particolare.

Il principio si basa sull’impiego della luce come mezzo rivelatore dei difetti. Analizzando la direzione, l’ampiezza e la fase della luce diffusa o riflessa dalla superficie di un oggetto opaco, o trasmessa all’interno di un mezzo trasparente, si possono ottenere informazioni sullo stato fisico dell’oggetto sotto esame.

Col termine di esame visivo o metodi ottici si indicano tutte quelle tecniche che permettono l’osservazione diretta di superfici anche se poste in zone remote o inaccessibili, i metodi più avanzati permettono la rilevazioni anche di difetti interni ai materiali. I metodi ottici permettono di rilevare un numero vastissimo di difetti quali cricche, corrosioni, alterazioni di colore dovuti a surriscaldamenti, erosioni, deformazioni, irregolarità della finitura superficiale, errori di montaggio di sistemi meccanici, variazioni dimensionali etc.

In tutti i casi in cui la superficie da esaminare è facilmente accessibile, l’esame viene effettuato a occhio nudo, con l’ausilio di una lente di ingrandimento, oppure con telecamere. In questo caso è possibile condurre esami anche molto sofisticati con tecniche di elaborazione di immagine. Le superfici inaccessibili possono essere ispezionate a vista con endoscopi a fibre ottiche, rigidi o flessibili, che permettono di acceder anche all’interno di particolari geometricamente complessi. I più recenti sono costituiti da telecamere aventi un diametro di 6-8 mm che vengono introdotte e guidate all’interno della cavità da esaminare.

Il principale limite di questo metodo consiste nella possibilità di rilevare soltanto difetti affioranti in superficie, inoltre, l’interpretazione del segnale è soggettiva. Su superfici speculari sono inutilizzabili tutte quelle tecniche che sfruttano fasci di luce radente alla superficie per rilevare, attraverso il fenomeno della diffusione, la presenza di difetti.