Non tutti i materiali si misurano facilmente con la tecnica ultrasonica. Ghise, compositi, plastiche spessori, leghe ad alta grana, fibre di vetro, elastomeri presentano attenuazione, dispersione e rumore di grano che possono rendere instabile o impossibile la misura con uno strumento e una sonda standard. Questa guida riassume le strategie tecniche per ottenere risultati affidabili anche sui materiali più difficili, utilizzando strumenti e sonde Dakota NDT dedicati.
Cosa rende “difficile” un materiale
Un materiale è considerato difficile per la misura ultrasonica quando presenta una o più delle seguenti caratteristiche:
- Alta attenuazione: il segnale ultrasonico perde rapidamente energia all’interno del materiale, l’eco di ritorno è debole o assente
- Grana cristallina grossa: le inclusioni o le disomogeneità di grana (>0,1 mm) generano riflessioni spurie (grain noise) che mascherano l’eco di back wall
- Anisotropia: la velocità del suono varia in base alla direzione (tipico di fibre e compositi)
- Elevata impedenza acustica: difficile accoppiamento tra sonda e materiale
- Temperature non standard: la velocità del suono varia con la temperatura
- Superfici irregolari o ruvide: disturbano il contatto acustico
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Materiali tipicamente difficili
- Ghisa grigia: grafite lamellare disperde il segnale, velocità variabile 5000-5600 m/s
- Ghisa sferoidale: meglio della grigia ma comunque attenuante
- Leghe di acciaio ad alta lega: microstruttura complessa (Inconel, Hastelloy, duplex)
- Bronzi e ottoni: grana grossa nelle fusioni
- Compositi in fibra di vetro (GFRP): forte attenuazione, velocità variabile
- Compositi in fibra di carbonio (CFRP): anisotropia pronunciata, richiede sonde dedicate
- Plastiche spessori (HDPE, PP, PTFE): velocità bassa 2000-2400 m/s e attenuazione crescente con lo spessore
- Elastomeri e gomme: difficilmente misurabili oltre pochi millimetri
- Cemento, calcestruzzo, materiali granulari: non misurabili con tecnica standard
Strategia 1: scegliere lo strumento corretto
Dakota NDT offre strumenti specificamente progettati per materiali difficili:
- Dakota PMX4-DL (High Penetration Thickness Gauge): progettato specificamente per materiali con attenuazione elevata, grana grossa e spessori importanti
- Serie CMX (CMX1-DL/CMX3-DL): offrono TDG (Time Dependent Gain) integrato nella lista dei trasduttori per materiali attenuanti
- Serie FX (FX70-DL/FX81-DL): flaw detector con TCG (Time Corrected Gain) automatica e damping regolabile per materiali rumorosi
- Per la ghisa, preferire strumenti con A-Scan per interpretare il segnale (CMX1-DL o superiori)
Strategia 2: scegliere la sonda giusta
- Frequenze più basse (1-2 MHz): penetrano meglio nei materiali attenuanti, a costo di minor risoluzione
- Sonde di diametro maggiore: raccolgono più energia di ritorno, più stabili su superfici ruvide
- Sonde con delay line: utili per misurare spessori sottili e per accoppiamento più stabile
- Sonde ad alta temperatura dedicate per misure su materiali caldi (fino a 500 °C su alcuni modelli)
- Sonde dual element: migliori per superfici corrose e irregolari rispetto alle single element
Strategia 3: accoppiamento acustico efficace
- Gel accoppiante di qualità: scegliere viscosità adeguata al materiale e alla posizione (verticale vs orizzontale)
- Preparazione della superficie: rimuovere ruggine lasca, scaglie, vernici non aderenti; superfici ruvide possono richiedere lapping con carta abrasiva fine
- Pressione costante della sonda, senza eccessi: troppa pressione non migliora il segnale e danneggia la sonda
- Su alte temperature: utilizzare gel high temperature dedicati (silicone, glicerina, polietilenglicole)
- Su superfici curve piccole: verificare che la sonda sia a contatto pieno, altrimenti cambiare raggio della sonda
Strategia 4: calibrazione e parametri di misura
- Calibrazione su materiale identico: sempre, se possibile, calibrare su un campione dello stesso materiale e dello stesso lotto del pezzo da misurare
- Verificare la velocità del suono: può variare significativamente tra diverse fusioni di ghisa o colate di acciaio
- Velocity Mode (VM): sui modelli CX4, CX8-DL e superiori permette di determinare la velocità reale su pezzo di spessore noto
- Damping: regolare su valori alti (sulla serie CMX: 50-1500 ohm selezionabili) per ridurre il ringing su materiali rumorosi
- Gate positioning: sui flaw detector, impostare manualmente i gate per escludere il grain noise iniziale
Strategia 5: validazione del segnale con A-Scan
Sui materiali difficili è sempre raccomandato verificare il segnale in modalità A-Scan. L’interpretazione grafica rivela:
- Se l’eco di back wall è effettivamente quello misurato o se lo strumento sta triggerando su grain noise
- Se ci sono echi intermedi da difetti, inclusioni, delaminazioni
- Se il rapporto segnale/rumore è accettabile (almeno 3:1)
- Se la forma dell’eco è pulita o dispersa (indicatore di grana eterogenea)
Gli strumenti Dakota con A-Scan sono CMX1-DL, CMX2-DL, CMX3-DL, CMX10-DL, MX2-DL, PMX (tutta la serie Precision) e la serie FX dei flaw detector.
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