Approfondimento: Il controllo ad ultrasuoni

Approfondimento: Il controllo ad ultrasuoni

• 01 Ottobre 2015
• by: Ing. Gaetano Griso

News: La tecnica ad ultrasuoni è stata introdotta come strumento di controllo non distruttivo nel 1960, da allora ha subito uno sviluppo intensivo acquistando sempre maggior accettazione. Ad oggi questa è la tecnica principalmente utilizzata per la validazione di strutture in molte applicazioni di servizio; infatti essa eccelle nella possibilità di individuare posizione e dimensioni del difetto rispetto ad altre metodologie, inoltre permette la rilevazione di molti tipi di difetti senza la necessità di modificare la strumentazione. Data la semplice applicazione del metodo ultrasonico all'analisi non distruttiva, ne consegue che anche le procedure e le attrezzature siano relativamente semplici e quindi meno costose rispetto ad altre tecniche (radiografia a raggi X) che richiedono, per ottenere gli stessi risultati, strutture più complesse e di conseguenza con un maggior dispendio di risorse.
La Punto Netto di Griso Gaetano s.r.l. offre un servizio di assistenza tecnica e controllo qualità alle imprese metalmeccaniche/automotive, mediante ausilio di tecniche a ultrasuoni.
Lo staff Punto Netto è composto da personale certificato al livello 2 secondo UNI EN ISO 9712 e tutti i controlli e i test vengono eseguiti secondo rigidi standard di sicurezza.
Le tecniche ultrasonore di controllo non distruttivo(CND) si basano tutte sull’analisi dei fenomeni di diffusione e riflessione che gli ultrasuoni subiscono quando attraversano un corpo di dimensioni finite. Gli ultrasuoni, sono onde elastiche vibrazionali con frequenza compresa tra 1 e 10 MHz (per certe applicazioni il campo si può estendere dai 20 KHz fino ad oltre 200 MHz).
Dall’esame del fascio riflesso è quindi possibile in genere avere informazioni circa la presenza di difetti, come cricche, inclusioni ecc. Il segnale ultrasonoro in ricezione (riflesso o trasmesso) è caratterizzato da due parametri fondamentali e precisamente l'ampiezza (valore di picco dell'impulso elettronico mostrato sullo schermo dello strumento in una particolare rappresentazione denominata A-scan) ed il tempo di volo (tempo intercorso tra l'impulso di trasmissione e quello di ricezione, indicato dalla distanza tra i due impulsi mostrati sullo schermo) che fornisce la misura indiretta del percorso effettuato dall'onda ultrasonora nel mezzo. In altre parole il segnale di partenza degli ultrasuoni (chiamato "eco di partenza") e quello riflesso dalla superficie opposta a quella d'entrata (chiamato "eco di fondo"), vengono visualizzati sullo schermo dello strumento con dei picchi, la cui distanza risulta proporzionale al tempo che gli ultrasuoni impiegano per percorrere il viaggio di andata e di ritorno dalla sonda alla superficie riflettente presente all'interno del materiale. Esistono, in pratica, tre differenti tecniche di indagini basate sugli ultrasuoni:  

· Tecnica A-scan;
· Tecnica B-scan;
· Tecnica C-scan.

In sintesi la tecnica A-scan è una tecnica puntuale in quanto permette di rilevare intensità e tempi di attraversamento degli ultrasuoni con riferimento ad un singolo punto del provino; la tecnica B-scan è una tecnica per linee in quanto consente di rilevare intensità e tempi di attraversamento relativi ai punti posti in una linea del componente esaminato; la tecnica C-scan invece permette il rilievo di intensità e tempi di attraversamento relativi ai punti di un piano di scansione x-y che può essere variato opportunamente al fine di indagare l’intero volume del modello analizzato. Tra le tre tecniche, la tecnica C-scan è senza dubbio quella più utilizzata nel controllo non distruttivo.
Il controllo ad ultrasuoni per il rilievo delle discontinuità interne (difetti) ai materiali, viene eseguito fondamentalmente con due tecniche:

- tecnica per trasparenza;
- tecnica per riflessione.

Tecnica per trasparenza
Nella tecnica per trasparenza possono venire impiegati tre metodi:
- trasmissione
- riflessione
- conduzione

CAMPO DI APPLICAZIONE

Alcuni dei principali tipi di componenti che sono usualmente controllati con il metodo ultrasonoro per la ricerca di eventuali difettosità sono:

· Componenti laminati; rulli, alberi, azionamenti, colonne delle presse
· Apparecchiatura di potenza: pezzi fucinati della turbina, rotori del generatore, condutture in pressione, insiemi di parti saldate, recipienti in pressione, componenti di reattori
· Componenti di velivoli
· Materiali per macchine
· Particolari ferroviari
· Parti automobilistiche

PROCEDURA OPERATIVA

Estensione del controllo
Il controllo deve essere eseguito su tutto il volume del pezzo in modo da non lasciare aree inesplorate, nel caso in cui ciò non sia possibile, a causa della configurazione del particolare da esaminare o per altre motivazioni, deve essere segnalato nel rapporto di prova di controllo. La sonda deve essere spostata sulla superficie di controllo con una sovrapposizione fra una passata e l'altra non inferiore al 10%.

Velocità di scansione
La velocità di scansione della sonda sul pezzo non deve essere superiore a 150 mm/sec.

Mezzi di accoppiamento
Il mezzo di accoppiamento da interporre tra la sonda e la superficie da esaminare deve avere buone caratteristiche di bagnabilità, ed una buona trasparenza agli ultrasuoni. Il mezzo di accoppiamento deve essere scelto in modo da non danneggiare la superficie del particolare.
In base all'esigenza tale mezzo può essere scelto tra:
· Olio
· Gel per ultrasuoni
· Acqua
· Glicerina
E' importante usare lo stesso mezzo di accoppiamento sia per la taratura della macchina che per il controllo.

Preparazione della superficie da controllare
Le superfici interessate dal controllo ad ultrasuoni devono essere sufficientemente lisce in modo tale da permettere una buona scorrevolezza del trasduttore.
Dalla superficie di controllo devono essere rimosse: scorie, spruzzi di saldatura, polveri, sporcizia, vernice e quanto altro possa compromettere un buon accoppiamento tra sonda e la superficie da esaminare.

Procedura nella tecnica per riflessione
Questa tecnica utilizza il segnale riflesso da qualsiasi interfaccia all'interno del particolare esaminato.
Il segnale è caratterizzato dall'ampiezza e dalla posizione lungo l'asse dei tempi che, a sua volta, dipende dalla distanza tra la discontinuità presente nel materiale e la sonda.
La posizione della discontinuità viene definita sulla base di tale distanza, dalla direzione di propagazione del suono e dalla posizione della sonda.
Si raccomanda a ciascun operatore di misurare l'ampiezza del segnale del riflettore in rapporto:
· ad una curva di correzione ampiezza distanza (D.A.C.) o ad una serie di curve D.A.C. costruite utilizzando blocchi campione con discontinuità realizzate artificialmente (fori trapanati lateralmente, fori piani, intagli, ecc….)
· ad un diagramma di riflessione equivalente, metodo A.V.G.

Taratura dell'apparecchio

Prima di ogni esame deve essere eseguita la taratura dello strumento con gli stessi trasduttori da utilizzare durante il controllo. La taratura deve essere poi verificata:
· almeno ogni tre ore di lavoro;
· quando si spegne e si riaccende lo strumento;
· quando si sostituisce il cavo, la sonda o si cambia il mezzo di accoppiamento;
· quando cambia l'operatore;
· quando si abbiano dei dubbi sulla corretta funzionalità dell'apparecchiatura.

VANTAGGI

I principali vantaggi forniti dal controllo ultrasonoro rispetto agli altri metodi di controllo non distruttivo riguardano:

· maggior potere di penetrazione nel mezzo, cosa che consente di rilevare anche discontinuità che si trovano all'interno del materiale. Il controllo del materiale può essere fatto anche a diversi metri di profondità, per esempio nel controllo assiale di alberi d'acciaio molto lunghi o in pezzi fucinati; · elevata sensibilità che permette di rilevare discontinuità molto piccole;
· miglior precisione nella determinazione della posizione dei difetti interni, nella valutazione della loro forma ed orientamento;
· è sufficiente che una sola superficie del particolare sia accessibile;
· è un controllo elettronico che fornisce immediatamente il rilievo dei difetti;
· consente il controllo volumetrico del pezzo dalla superficie superiore a quella inferiore;
· il metodo non presenta pericoli di radiazioni e non ha alcun effetto secondario sul personale e su altre apparecchiature poste nelle vicinanze;
· è facilmente trasportabile;

SVANTAGGI

Gli svantaggi del controllo ultrasonoro includono:

· Le operazioni richiedono grande attenzione ed esperienza del personale;
· La definizione delle procedure di controllo richiede competenze tecniche;
· Particolari con superficie con elevata rugosità o molto piccoli o sottili o non omogenei vengono controllati con grande difficoltà;
· Discontinuità presenti nello strato immediatamente al di sotto della superficie possono sfuggire al controllo;
· Occorre impiegare mezzi d'accoppiamento per facilitare la trasmissione degli ultrasuoni dal trasduttore al materiale da controllare;
· Sono richiesti dei campioni di riferimento, tanto per la calibrazione dell'apparecchiatura che per la caratterizzazione dei difetti.

La Punto Netto di Griso Gaetano s.r.l. consente di superare tali svantaggi avendo la possibilità di offrire ai propri clienti assistenza tecnica nella scelta del metodo non distruttivo che meglio si adatta al componente da analizzare e che meglio risponde alle esigenze dei propri clienti.
E’ da sempre attenta a fornire prodotti di alta qualità, frutto di continui investimenti sia sulla formazione del proprio personale che dei processi.
Anche sul fronte dei prezzi la Punto Netto risulta essere competitiva sul mercato sia per le attività da svolgersi presso la sede del cliente che per quelle di lungo periodo.
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Per tutti questi motivi, vi consigliamo di contattare Punto Netto non solo per un preventivo che, ne siamo certi, sarà certamente vantaggioso, ma anche per conoscere la serietà dell'organizzazione e la grande disponibilità di tutti gli operatori.