Come verificare lo spessore di lamiere metalliche utilizzando uno spessimetro ad ultrasuoni
Introduzione al controllo ad ultrasuoni delle lamiere
Il settore produttivo e soprattutto l’industria metalmeccanica in generale, quotidianamente effettuano lavorazioni di pezzi metallici di svariate dimensioni, tra cui le lamiere. Le operazioni di
verifica dei pezzi, sia in ingresso che in uscita, fanno nascere l’esigenza di una misurazione precisa ma allo stesso tempo veloce, che non sia distruttiva e che non influisca negativamente sulla
produttività dell’operatore.
Nel caso del controllo dello spessore delle lamiere, soprattutto nelle parti centrali, la verifica con un metodo diretto non è possibile poiché verrebbero inevitabilmente danneggiate. Per ovviare
a questa problematica vi sono strumenti che si avvalgono di principi di misura non distruttivi per il controllo ad ultrasuoni delle lamiere, questi strumenti si chiamano
Spessimetri ad ultrasuoni.
Cos’è lo spessimetro ad ultrasuoni
Lo spessimetro ad ultrasuoni è uno strumento di misura per l'indagine non distruttiva dello spessore di un materiale mediante onde ultrasonore.
Uno spessimetro ad ultrasuoni determina lo spessore del pezzo (in questo caso delle lamiere) misurando la quantità di tempo impiegato dall’onda sonora per attraversare il materiale oggetto di
verifica. Lo spessimetro ad ultrasuoni calcola quindi i dati in base alla velocità del suono attraverso il campione testato.
Gli spessimetri ad ultrasuoni in genere richiedono l'uso di un “accoppiante”, che può essere l’apposito
gel per ultrasuoni, pasta o liquidi come olio o glicerina. Essi
operano come una sorta di “collante” necessario ad eliminare ogni minima intercapedine d’aria presente tra la sonda dello spessimetro e le lamiere da controllare che impedirebbe la corretta
propagazione del suono.
Calibrazione spessimetro ultrasuoni per utilizzo su lamiere
La calibrazione dello spessimetro ad ultrasuoni è un’importante operazione al fine di un
corretto controllo ad ultrasuoni delle lamiere. Questo intervento permette di associare la giusta velocità di propagazione del suono al materiale analizzato e fornisce la relazione tra la lettura
dello strumento ed il valore dello spessore delle lamiere oggetto di controllo. In questa fase si utilizza uno standard di riferimento del materiale corrispondente alle lamiere analizzate, se il
materiale è acciaio è possibile utilizzare l'apposito master di calibrazione a step.
Molti spessimetri ad ultrasuoni sono dotati di una sola funzione di calibrazione che permette la variazione della velocità di propagazione del suono espressa in metri al secondo (m/s), per questo
motivo il settaggio avviene manualmente ed i parametri richiesti vengono impostati tramite apposita tabella velocità di propagazione del suono. A seguito di questa operazione si esegue una misura di controllo sul campione di
riferimento dopodiché si effettua una compensazione manuale della velocità di propagazione del suono, aumentando o diminuendo il valore fino a visualizzare a monitor il dato corretto.
Alcuni spessimetri più evoluti sono dotati di calibrazione e settaggio automatico della velocità di propagazione del suono utilizzando un campione di spessore noto, come ad esempio lo spessimetro ad ultrasuoni modello VLSTC2000, che consente di velocizzare l’operazione di calibrazione, poiché questo strumento, usufruendo di uno spessore campione, calcola automaticamente la velocità di propagazione del suono richiesta per misurare il materiale.
Condizioni e conformazione delle lamiere
Per determinare le modalità di controllo ad ultrasuoni delle lamiere si devono analizzare le condizioni presenti, come la geometria delle lamiere, la rugosità, lo stato di usura e la corrosione,
che rendono necessario dotare lo strumento di particolari accorgimenti e settaggi.
Le lamiere allo stato grezzo possono essere controllate con spessimetri ad ultrasuoni professionali dotati di funzioni base, invece per quanto riguarda lamiere rivestite o verniciate l’operazione
di controllo deve essere subordinata ad un “raschiamento” del rivestimento fino al metallo, altrimenti è possibile utilizzare appositi spessimetri ad ultrasuoni dotati di funzione “through
coating”, come ad esempio lo spessimetro ad ultrasuoni modello VLSTC3000
che consente di escludere il rivestimento applicato e misurare solo lo spessore delle lamiere, evitando di danneggiare la vernice tramite l’operazione di raschiatura.
La temperatura delle lamiere è un’altra variabile da tenere in considerazione durante il controllo con ultrasuoni poiché se le superfici risultano eccessivamente calde o roventi, è necessario
utilizzare apposite sonde per alte temperature. Queste sonde sono costruite utilizzando
materiali e tecniche speciali che consentono loro di resistere a temperature elevate senza riportare danneggiamenti.
Scelta della sonda geometricamente più adatta al controllo ad ultrasuoni di lamiere
Le caratteristiche delle lamiere determinano l’idoneità delle sonde dello spessimetro ad ultrasuoni per un dato lavoro: alcune sonde potrebbero essere troppo grandi per misurare in aree ristrette, mentre in alcune aree il punto di contatto con la sonda può essere limitato oppure curvilineo rendendo necessaria la misura con una sonda di dimensioni ridotte.
Come effettuare un controllo ad ultrasuoni su lamiere
Prima di procedere al controllo ad ultrasuoni delle lamiere è opportuno ispezionare le stesse, verificando la presenza di corrosione, sporcizia, ruggine ed eccessiva rugosità superficiale. È consigliato rimuovere la ruggine con una spazzola metallica ed utilizzare una fresa o carta vetrata per
diminuire l’eccesso di ruvidità.
Terminata questa operazione è opportuno scegliere una sonda adatta alla tipologia di test da effettuare, calibrare la sonda al punto zero ed impostare la velocità di propagazione del suono
adeguata per il tipo di materiale. In alternativa, se lo strumento lo consente, può essere calcolata automaticamente utilizzando un apposito campione di riferimento.
Al fine di permettere alla sonda di svolgere la sua funzione di emissione e ricezione di ultrasuoni non devono essere presenti intercapedini d’aria tra la lamiera e la sonda, per questo motivo
deve essere posta una modica quantità di gel per ultrasuoni. Dopo aver applicato il fluido sul materiale, accoppiare saldamente la sonda all’area da misurare.
L’operazione è svolta correttamente quando l’indicatore di accoppiamento ed il valore numerico di misura compaiono stabilmente sul display dello strumento. Se l’indicatore di accoppiamento non
compare o il valore numerico indica una misura errata, verificare la presenza di una sufficiente quantità di fluido per ultrasuoni e il contatto corretto tra sonda e campione. Nel caso in cui
queste problematiche persistano verificare che la tipologia di sonda sia corretta per l’utilizzo.
In fase di misurazione si deve tenere presente che uno strato eccessivo di fluido di accoppiamento può causare errate misurazioni, in egual modo uno scarso strato di fluido può causare un cattivo
accoppiamento influendo negativamente sulla rilevazione.
Metodi di misura per un corretto controllo ad ultrasuoni delle lamiere
Stabilire un metodo di misura significa conferire maggiore valore alla prova effettuata. I metodi di misura per controllare ad ultrasuoni le lamiere possono essere molteplici:
- Misurazione a punto singolo: questo metodo comporta la misurazione dello spessore di un solo punto preso a campione all’interno di un’area desiderata della lamiera.
- Misurazione a doppio punto con rotazione di 90°: questo metodo comporta l'esecuzione di due misure di spessore nel medesimo punto effettuando una rotazione di 90° della sonda su linea orizzontale a seguito della prima misura.
- Misurazione multi-punto: questo metodo comporta l'esecuzione di una serie di misure all’interno di un’area avente un diametro massimo di circa 30-50 mm.
- Misurazione in modalità continua: questo metodo risulta utile in fase di controllo lamiere di grande estensione alla ricerca di differenze di spessore. La modalità di misurazione continua comporta l'assunzione di misure spostando la sonda lungo un percorso stabilito con annotazione delle misure ad intervalli distanti 5 millimetri o meno.
Solitamente per ogni metodo di misura la lettura minore tra i valori riportati è la corretta misura dello spessore del materiale.
Taratura spessimetro ad ultrasuoni
Il ruolo dello spessimetro ad ultrasuoni nel controllo delle lamiere è quello di verificare lo spessore. Ciò rende necessario che lo strumento operi in condizioni efficienti con un errore proporzionalmente adeguato alle tolleranze richieste. Da qui nasce l’esigenza di controllare periodicamente la corretta efficienza dello strumento, valutando attentamente i valori misurati e monitorando che l’errore strumentale si mantenga adeguato all’uso a cui è destinato. Inviare periodicamente lo spessimetro in taratura presso un laboratorio che effettua verifiche certificabili è opportuno per tutte le aziende che operano in regime di qualità.
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