Spessimetro ad ultrasuoni, come utilizzarlo al meglio!

Spessimetro ad ultrasuoni, come utilizzarlo al meglio!

Teniamo presente che si tratta di una misurazione particolare e le variabili da considerare sono svariate per ottenere un risultato corretto. La misura con la tecnologia ad ultrasuoni (Spessimetro US) consente di identificare lo spessore del materiale senza bisogno di un riferimento dalla parte opposta, ossia l’appoggio e la misura va fatta da un solo lato attraverso l’appoggio di una sonda sulla superficie senza bisogno di riscontri, sezionamenti o rilevazioni sui bordi come avviene per qualsiasi strumento meccanico come ad esempio calibri e micrometri. Certamente! Oramai si tratta di un metodo molto conosciuto e diffuso, ma quali sono gli accorgimenti che dobbiamo considerare per evitare di incorrere in errori di valutazione?

Semplici ma importanti passaggi per la misura dello spessore ad ultrasuoni

Pulizia della superficie di misura

Prima di eseguire la misura, assicurarsi che la superficie sia pulita e priva di polvere, sporco, ruggine, vernice e altri rivestimenti. L’appoggio della sonda con una o più di queste condizioni non permette di avere un buon accoppiamento e di conseguenza la misurazione non sarà affidabile o impossibile da eseguire.

Rugosità superficiale

Superfici ad elevato grado di rugosità potrebbero causare delle difficoltà di accoppiamento precludendo falsando la lettura. Fondamentale assicurarsi, prima della misurazione, di eseguire una operazione di molatura, lucidatura, limatura e altri metodi per rendere più liscia la superficie di appoggio della sonda. Può essere utilizzato anche un agente di accoppiamento ad alta viscosità per diminuire il problema relativo alla rugosità. In caso di “superfici grezze” con scanalature irregolari o generate da lavorazioni meccaniche come tornitura grossolana o taglio a seghetto devono avere lo stesso trattamento per rendere omogenea e uniforme la superficie prima della misurazione.

Superfici raggiate cilindriche

Per misurare lo spessore su superficie raggiata è necessario fare attenzione ad alcuni aspetti fondamentali, tra cui la superficie liscia e cosa importante, il corretto appoggio della sonda. Nelle versioni a sonda singola “Precision” non è necessario, ma nelle versioni a sonda doppia “Corrosion” come il modello ARW-1930 bisogna fare attenzione che il taglio presente sulla sonda che divide I due cristalli sia posizionato trasversalmente rispetto all’asse del tubo o altro oggetto cilindrico. Una volta appoggiata con l’impiego dell’apposito gel di accoppiamento è necessario oscillare la sonda per trovare il punto minimo che identifica lo spessore corretto del materiale.

 

 

Materiale composito

La misurazione di un materiale multistrato diventa particolarmente difficile con il principio di lettura dello spessore ad ultrasuoni a causa della differente compattezza e origine dei diversi materiali. Ci sono delle soluzioni e delle eccezioni che consentono in parte di effettuare queste misure, ma deve essere fatta una valutazione preliminare su ogni specifico caso (per ulteriori informazioni info@arwmisure.it)

Misura di oggetti con superficie non coassiali (parallele)

Per ottenere una risposta soddisfacente, la superfice di appoggio e la superficie dal lato opposto devono essere parallele, ossia coassiale alla superficie di misura, altrimenti possiamo riscontrare degli errori di misurazione che posso renderla inaffidabile.

 

 

Temperatura del materiale

Lo spessore del materiale e la velocità degli ultrasuoni sono soggetti all’influenza della temperatura. Se si necessita di un’elevata richiesta di precisione, è necessario utilizzare la modalità di contrasto del blocco di prova. Utilizzare come blocco di taratura lo stesso materiale da misurare alla stessa temperatura per ottenere il coefficiente di compensazione della temperatura, correggere il valore effettivo del pezzo utilizzando i valori misurati.

Materiali disomogenei

Per alcuni materiali, come il legno, le fibre di vario genere  oppure materiali composti da particelle grossolane e porose (plastici o altro), è particolarmente difficile la misurazione se non impossibile a causa della dispersione e attenuazione degli ultrasuoni che portano a letture anormali o nessuna lettura. Perciò, la misurazione dello spessore su materiali non metallici come ad esempio PVC, polietilene, vetro e altro, può essere fatta solo tenendo presente questa considerazione e assicurandosi che ci sia una compattezza e omogeneità.

Suggerimento interessante! Come al solito, le letture anomale sono inferiori allo spessore effettivo, in tale caso significa che questo materiale non è adatto a questo principio di misurazione dello spessore ed è necessario procedere con strumentazione meccanica

Blocco di riferimento campione

Nel caso di misurazione su materiali differenti dall’acciaio (che viene identificato con una velocità degli ultrasuoni standard “5920m/s”), dove si necessita di una massima precisione con misurazioni accurate, è opportuno utilizzare un blocchetto campione con materiale e spessore simile a quello dell’oggetto misurato per effettuare la calibrazione della velocità conoscendo lo spessore esatto del punto misurato. Se questo non fosse possibile, in alternativa, è necessario utilizzare la tabella di riferimento delle velocità rispettive dei differenti materiali, la misura sarà lievemente meno accurata

Velocità degli ultrasuoni riferita ad alcuni materiali:

Usura del diaframma sulla sonda

La superficie della sonda è in resina acrilica e l’uso a lungo termine aumenterebbe la rugosità e la diminuzione del parallelismo, con conseguente diminuzione della sensibilità, causando un errore nella misura e nell’accoppiamento. E’ possibile utilizzare carta vetrata o una piccola pietra per levigare e lucidare la superficie della sonda per garantire il parallelismo. Se il problema non si risolve, è necessario sostituire la sonda con una nuova

Come identificare l’eventuale anomalia?

  1. Misurando uno spessore diverso, il valore misurato è sempre lo stesso
  2. Appoggiando la sonda non si ha nessun cenno di risposta, nemmeno di accoppiamento.

 

 

Misure su fusioni

La misura di una fusione ha la sua particolarità (esempio Ghisa). Materiali di colata a grana relativamente grossa, con grado di porosità elevate, spesso con superficie ruvida possono rendere la misurazione particolarmente difficile se non impossibile.

In primo luogo, i grani grossolani e il tessuto non compatto del materiale possono causare una grande attenuazione degli ultrasuoni. Il grado di attenuazione con la dimensione del grano e la frequenza degli ultrasuoni sono strettamente correlate. Alla stessa frequenza, l’attenuazione aumenta con l’aumentare della dimensione del grano. In secondo luogo, grani grossolani e fusione grossolana creano dei riflessi anomali degli ultrasuoni generando errori di misura. Per ovviare a questa problematica possiamo cercare di utilizzare delle sonde con ampia superficie di appoggio (maggiori delle sonde standard da 10mm), ma non è detto che funzioni sempre.

Fondamentale in questi casi l’utilizzo di un campione dello stesso materiale e spessore per effettuare la calibrazione.

Uso e scelta del liquido di accoppiamento

L’agente di accoppiamento viene utilizzato come materiale di trasferimento di energia ultrasonica ad alta frequenza. Per evitare degli errori di misura o del mancato accoppiamento della sonda si raccomanda di utilizzare dei Gel per ultrasuoni appropriati e di distribuirlo in modo uniforme. Nel caso di necessità urgenti, In alternativa, è possibile utilizzare anche altri liquidi ad alta viscosità (Esempio: crema di glicerolo, burro, grasso, ecc.)

Attenzione! Se si sceglie un liquido di accoppiamento sbagliato si possono riscontrare degli errori di misura e il segnale di accoppiamento sul display lampeggia, ad indicare l’anomalia di contatto.

 

 

Materiale Ultra-Sottile

Nel caso di misurazione di spessori al di sotto dello spessore minimo di misura della sonda, avremo probabilmente degli errori di misura o in caso estremo nessun cenno di risposta della sonda.

Nel caso di necessità elevate di misura di spessori molto sottili, anche inferiori allo 0.5mm è opportuno affidarsi ad uno spessimetro a sonda singola “Precision

Ruggine, Corrosione, etc.

Sulla superficie del lato opposto a quello di misura dove viene appoggiata la sonda, se ci sono fosse di ruggine, avremo una lettura irregolare con variazioni anche consistenti. Si consiglia di effettuare più misurazioni in prossimità per verificare l’entità della corrosione in modo da ottenere delle misurazioni attendibili e isolare la zona. Gli spessimetri ad ultrasuoni chiamati “Corrosion” come ad esempio il l’articolo “ARW-1930” sono utilizzati specificatamente per questa applicazione con l’intento di ricercare e individuare la corrosione nel materiale in modo non distruttivo.

Materiali sovrapposti

Misurare materiali sovrapposti, accatastati senza accoppiamento è impossibile, perché gli ultrasuoni non possono penetrare nello spazio tra uno e l’altro, anche se combaciano perfettamente come ad esempio una pila di lamiere sovrapposte. In tutti questi casi si otterrà la misurazione solo del primo strato.

Impatto dello strato di ossido sulla misura

Alcuni metalli possono formare uno strato denso di ossido sulla superficie, come ad esempio l’alluminio. Questo strato differente dal materiale del substrato potrebbe causare degli errori, perciò è opportuno toglierlo prima di effettuare la misurazione.

 

Se invece desideri ulteriori informazioni su ARW Misure e sui nostri prodotti, non esitare a contattarci, riceverai pronta risposta da uno dei nostri esperti!

    Acconsento al Trattamento della Privacy*