Introduzione alle tecniche NDT per il collaudo e il controllo qualità in produzione Marco Tatti Managing Director, MaGyc XXXII Congresso Nazionale di Fonderia Brescia, 21-22 Novembre 2014
Overview Test Non-Distruttivo NDT (Non-Destructive Testing) è l analisi di un oggetto o di un materiale con tecnologie che NON compromettono il suo utilizzo futuro
Overview Il termine "NDT" comprende numerose tecniche capaci di: Evidenziare imperfezioni interne o esterne (cricche, porosita, errata distribuzione di densita, ecc) Rilevare caratteristiche geometriche anomale (mancate lavorazioni, tolleranze errate, ecc) Misurare le caratteristiche del materiale (caratteristiche elastiche: Young, Poisson)
Overview NDT sono impiegate con successo in tutte le fasi di progettazione e produzione: R&D Selezione del materiale Produzione Controllo della qualità in produzione Monitoraggio di Processo
Settori che utilizzano NDT Aerospazio Automotive Navale Ferroviario Militare Costruzioni Biomedicale Beni di largo consumo Analisi Forense
Metodi NDT Ispezione Visiva (VI - Visual Inspection) Visione Automatica (AV - Automatic Vision) Liquidi Penetranti (PT - Liquid Penetrant Testing ) Magnetoscopia (MT - Magnetic Testing ) Ultrasuoni (UT - Ultrasonic Testing) Correnti Indotte (ET - Electromagnetic Eddy Current ) Raggi X (RT - Radiography X-ray ) Emissione Acustica (AE - Acoustic Emission Testing ) Interferometria Ottica (LCI Low Coherence Interferometry) Risposta Acustica / FRF Sound Test (RI - Resonant Inspection )
Visione Capacita di analisi Difetti Interni Difetti Superficiali Caratterist. Materiale Ispezione Visiva NO OK NO Visione Automatica NO OK NO Liquidi Penetranti NO OK NO Magnetoscopia NO OK NO Interferometria Ottica NO OK difficile Raggi X OK OK NO Correnti Indotte NO OK NO Emissione Acustica OK OK difficile Ultrasuoni OK NO OK Risposta in Frequenza (FRF) OK OK OK
Utilizzo e Costi Laboratorio Manuale Automatico Costo (complessivo) Ispezione Visiva OK OK Visione Automatica NA OK Liquidi Penetranti OK difficile Magnetoscopia OK difficile Interferometria Ottica OK NO Raggi X OK OK Correnti Indotte OK OK Emissione Acustica OK NO Ultrasuoni OK OK Risposta in Frequenza (FRF) OK OK
Ultrasuoni Convenzionali Le onde sonore sono una vibrazione meccanica Queste onde si propagano ad una ben definita velocita, in direzione determinabile Quando incontrano un bordo vengono riflesse o rifratte in accordo a semplici leggi geometriche
Ampiezza Ultrasuoni Convenzionali Pulser Sonda Accoppiante Materiale a doppio strato IN OUT IN OUT Tempo A-Scan Main Bang 1 st Echo 2 nd Echo 3 rd Echo
Ultrasuoni Convenzionali Applicazioni Misura spessore Ricerca difetti Caratterizzazione dei materiali (Nodularita, Young, Poisson, misura del danno, ecc))
Ultrasuoni Convenzionali Caratterizzazione dei materiali Onde Longitudinali Velocita LUNGITUDINALE VL Onde Trasversali Velocita TRASVERSALE VT
Misura Elasticita E = Modulo di Young ν = Coeff. di Poisson 1 2 1 1 2 V L E 1 1 2 1 2 2 T L T L V V V V Misura Nodularita Misura caratteritiche elastiche in process Analisi del Danno Ultrasuoni Convenzionali
Phased Array Il Phased Array ultrasonico consiste in una serie di sonde indipendenti tra loro, ma gestire secondo ben definite Leggi Focali
Phased Array Scansione Lineare Il movimento del fascio ultrasonoro avviene senza alcun movimento meccanico Il movimento avviene attraverso una opportune gestione della generazione dei segnali tra le sonde
Phased Array Scansione Settoriale
Ricerca Difetti Confronto US Convenzionali Phased Array d Beams 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 d Beams 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
Phased Array Applicazioni Petrolchimico Aerospazio Siderurgico Navale Energia Costruttivo strutturale, edile, manifatturiero, ecc
Risonanza acustica - Analisi FRF Tutto cio che ci circonda VIBRA o puo VIBRARE
Risonanza acustica - Analisi FRF Il suono di un oggetto ci dice molte cose...
Risonanza acustica - Analisi FRF I fenomeni dinamici si descrivono in termini di: Frequenza Ampiezza Fase
Risonanza acustica - Analisi FRF
Risonanza acustica - Analisi FRF L insieme delle FREQUENZE PROPRIE di un prodotto individua in modo UNIVOCO le sue caratteristiche elastiche e meccaniche
Risonanza acustica - Analisi FRF Ogni oggetto possiede infiniti modi di vibrare e quindi un numero infinito di FREQUENZE PROPRIE Modo 1 Modo 2 Modo 3 Modo
FRF (Frequency Responce Analysys) L analisi di un SISTEMA (oggetto, macchina, impianto) si può realizzare stimolando il sistema con FORZE NOTE, acquisendone la RISPOSTA e studiandone il rapporto: In campo elastico (sistemi lineari) questa proprietà è INDIPENDENTE e INTRINSECA e rimane INVARIATA sia che il Sistema sia eccitato o a riposo
FRF - Risposta Nel dominio del TEMPO Nel dominio della FREQUENZA Microfono Accelerometro Vibrometro Laser
FRF (Frequency Responce Analysys) Nel dominio della Frequenza (modulo e fase) si parla di RISPOSTA in FREQUENZA
FRF (Frequency Responce Analysys) Qualunque variazione di Frequenze Proprie è indice di una o più modifiche occorse al prodotto: elasticità del materiale (Young, Poisson) presenza cricche, porosita, inclusioni, difettosità geometria densità durezza superficiale trattamenti termici ecc
FRF Perche? Risposta immediata (< 1 sec) Integrabile in sistemi robotizzati o completamente automatici Non influenzato da ambiente esterno Non serve personale specializzato Nessun problema di sicurezza (raggi X) Facilmente integrabile in sistemi SPC Investimento limitato
Analisi Modale Fornisce indicazioni complete sulle proprieta di un oggetto o di una struttura caratteristiche elastiche e di smorzamento sensitivita ai vincoli densità durezza superficiale trattamenti termici presenza cricche, inclusioni, difettosità ecc
Analisi Modale Solitamente utilizzata nell analisi di strutture complesse o con caratteristiche elastiche non-lineari o anisotrope
Analisi Modale Un applicazione. insolita
Caratterizzazione Materiali ASTM E1876 Rilievo delle Caratteristiche Elastiche
Tecniche Vibrazionali Metalli ferrosi (fusioni, stampati, forgiati, ecc) Metalli Non-Ferrosi (fusioni, semilavorati, ecc) Sinterizzati Metal Injection Molding (MIM) Ceramiche Metalli preziosi Materiali compositi Metal Bonding
Domande?