Metodi e strumenti di misura per l'esecuzione di test non distruttivi ...

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Capitolo 1 I controlli non distruttivi Per la corretta applicazione di questo metodo di esame non distruttivo, risulta essenziale l’esatta conoscenza delle anomalie o del tipo di difetto che si intende rilevare. Il vantaggio di questo metodo, nell’applicazione remotizzata, è che permette un controllo visivo a distanza senza smontare particolari da controllare. Gli svantaggi sono essenzialmente: l’impossibilità di utilizzo senza un accesso diretto alla zona d’esame (è necessario avere un foro d’accesso) e la soggettività del metodo dipendente dal parere dell’operatore e dalla sua esperienza. I prodotti controllabili sono: motori, condotte di fluidi, serbatoi, vani nascosti, carrelli di atterraggio di aerei, ecc. 1.4.2 Ultrasuoni Col termine ultrasuoni si intendono vari tipi di onde elastiche, atte a propagarsi in un materiale per il quale sia possibile definirne le caratteristiche elastiche e la densità. Queste onde sono costituite da vibrazioni elastiche di particelle di materia e possono quindi avvenire in un mezzo solido, liquido, o gassoso. Non possono esistere in assenza di materia, contrariamente alle onde luminose che, essendo di natura elettromagnetica, si propagano anche nel vuoto. Come per tutti i fenomeni ondulatori, anche gli ultrasuoni sono caratterizzati da parametri fisici quali: la frequenza, la lunghezza d’onda, la velocità di propagazione, l’intensità, ecc. Inoltre nella loro propagazione, analogamente alle onde luminose, subiscono i noti fenomeni della riflessione, rifrazione e diffrazione, quando incontrano discontinuità od ostacoli. In generale, quando un'onda attraversa la superficie di separazione fra due mezzi, la direzione di propagazione subisce una variazione: questo fenomeno si definisce rifrazione, ed è dovuto al fatto che la velocità di propagazione dipende dal mezzo in cui essa avviene. La riflessione si ha ogni volta che un'onda incide sulla superficie di separazione tra due mezzi, separandosi in due componenti: una prosegue nel secondo mezzo, subendo rifrazione, l'altra viene riflessa all'interno del primo mezzo. 21
Capitolo 1 I controlli non distruttivi Inoltre tutte le onde (a parte quelle monodimensionali, proprie di una corda), se passano attraverso piccole aperture o incontrano un ostacolo sul loro cammino, deviano dalla direzione di propagazione rettilinea, e si sparpagliano in direzioni diverse. Questo fenomeno, detto diffrazione, diventa particolarmente intenso quando l'apertura, attraverso cui l'onda s’insinua, è piccola rispetto alla sua lunghezza d'onda. La Norma di riferimento, la UNI EN 583-1 [11], prevede che si utilizzino ultrasuoni longitudinali o trasversali, di frequenza tipicamente compresa tra 1 e 10 MHz; negli ultimi tempi, in un contesto applicativo più ampio, il range si è esteso a 20 kHz-200 MHz. La generazione di un fascio di ultrasuoni la si ottiene per mezzo di trasduttori, ossia dispositivi capaci di trasformare energia da una forma in un’altra. Nel caso degli ultrasuoni sono utilizzati trasduttori che trasformano energia elettrica in energia meccanica e viceversa, sfruttando gli effetti: piezoelettrico, elettrostrittivo, magnetostrittivo ed elettromagnetico. L’applicazione degli ultrasuoni alle PnD è, a tutt’oggi, uno dei metodi di analisi maggiormente utilizzato per l’ispezione volumetrica dei materiali che consentono un suo utilizzo diretto. I trasduttori trasmettono all'interno del componente in esame una serie di "impulsi ultrasonori" i quali, una volta attraversato il materiale e raggiunto il fondo, vengono riflessi e ricevuti da un'adeguata strumentazione che li elabora opportunamente. A seconda della geometria e del tipo di materiale in esame, possono essere impiegate differenti tecniche operative: alcune prevedono l'utilizzo di sonde che fungono contemporaneamente da trasmettitori e ricevitori degli ultrasuoni (tecnica in Riflessione), altre invece utilizzano due trasduttori diversi, uno per l'emissione e l'altro per la ricezione (tecnica in Trasparenza). In ogni caso il fascio ultrasonoro, così come esce dal trasduttore è caratterizzato dalla sua forma geometrica (dimensioni e campo). Il segnale ultrasonoro in ricezione (riflesso o trasmesso) è invece caratterizzato da due parametri fondamentali e precisamente l'ampiezza (valore di picco dell'impulso elettronico mostrato sullo schermo dello strumento in una 22
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