Avente sede a Ranshofen, in Austria, HPI (High Performance Industrietechnik GmbH) sviluppa, progetta, produce e consegna delle apparecchiature all'avanguardia per l'industria metallurgica leggera. Le aziende metallurgiche in genere utilizzano i metalli leggeri, come l'alluminio e il magnesio, per produrre dei prodotti basati su leghe leggere.
Per una delle aziende metallurgiche clienti, HPI ha innovato e sviluppato un sistema di misura automatizzato della conduttività per il controllo non distruttivo di materiali. Il sistema di misura della conduttività approntato da HPI integrava il nostro rilevatore di difetti eddy current NORTEC™ 600 per operazioni di misura e ispezione in grado di soddisfare i requisiti di qualità.
L'obiettivo: Un sistema che verifichi la conduttività alle comuni velocità di produzione
Secondo un articolo pubblicato in Aluminium Times, HPI ha creato il sistema per eseguire dei controlli della conduttività finalizzati alla valutazione dello stato del trattamento termico delle lamine in alluminio. Queste lamine sono al massimo 4 200 mm (~14 ft) di larghezza, 33 000 mm (~108 ft) di lunghezza e da 1 mm a 210 mm (da ~0,039 in. a 8,3 in.) di spessore. Queste lamine sono trasformate in prodotti di leghe di alluminio e magnesio semilavorati destinati all'industria aeronautica.
L'azienda metallurgica necessitava il sistema per un nuovo complesso produttivo con inclusi: laminatoio a freddo, laminatoio a caldo e sistema di trattamento termico delle lamine. Il suo processo produttivo richiedeva un'integrata soluzione di ispezione NDT affidabile, capace di incrementare la produttività verificando allo stesso tempo la conformità dei materiali alle norme internazionali.
L'obiettivo per HPI era quello di sviluppare un sistema in grado di fornire delle misure a alta velocità della conduttività delle lamine in alluminio, assicurando delle prestazioni di ispezione affidabili.
Un'ampia lamina di alluminio trasportata sui rulli di una linea di produzione
Ragioni per le quali i produttori misurano la conduttività dei metalli
La misura della produttività elettrica viene usata per determinare la capacità di trasmissione dell'elettricità di un materiale o, in altri termini, la conducibilità elettrica di un materiale. Questi controlli permettono ai produttori di acquisire informazioni sulla composizione di un materiale. Attraverso questi dati gli utenti possono determinare se il materiale è adatto per lo scopo a cui è destinato.
Numerose industrie integrano i controlli di conduttività nei propri processi di produzione e di controllo qualità. Questo viene realizzato per verificare l'integrità strutturale del metallo, in modo da assicurare le prestazioni e la resistenza desiderate del prodotto finale.
È importante misurare la conduttività dell'alluminio usata nella costruzione degli aerei per rilevare la sua capacità di dispersione, garantendo la resistenza dell'alluminio a sollecitazioni come i fulmini. Individuando variazioni nella resistenza della lega, il controllo della conduttività può confermare alterazioni del materiale in seguito a trattamenti termici che lo rendono più fragile.
Alluminio: Vantaggi, svantaggi e tipici difetti
L'alluminio possiede una densità inferiore a quella dei comuni metalli. Per esempio, l'acciaio ha un terzo della densità dell'alluminio. Grazie alla sua leggerezza e resistenza, l'alluminio è ideale per la produzione aeronautica; alcune fonti stimano che un moderno aereo è costituito per il 75–80% in alluminio. Visto che gli aerei sono costituiti principalmente di alluminio, possono trasportare un peso maggiore e avere una più elevata efficienza in termini di carburante.
Un altro vantaggio delle leghe di alluminio è rappresentato dalla sua resistenza alla corrosione che incrementa la resistenza dell'aereo. Gli aerei sono costantemente soggetti a estremi ambientali: da temperature gelide a altitudini elevate fino a precipitazioni come tormente di neve e temporali. Sebbene l'alluminio presenti un'elevata resistenza alla corrosione, rimane un metallo chimicamente attivo soggetto a corrosione.
Le componenti in alluminio sono soggette a diversi tipi di corrosione come:
- Vaiolatura superficiale
- Corrosione intergranulare
- Corrosione per esfoliazione
- Cricche da tensocorrosione
- Cricche da sollecitazione
- Usura corrosiva
I processi produttivi come quelli di lavorazione, modellazione, saldatura o trattamento termico possono generare delle sollecitazioni nelle lamine di alluminio e pertanto nelle componenti degli aerei. Questa tensione residua può produrre delle cricche in un ambiente corrosivo quando viene superata la soglia della tensocorrosione.
Vantaggi dell'NDT Eddy Current per le applicazioni aeronautiche e aerospaziali
I controlli non distruttivi eddy current (Eddy Current Testing, ECT) rappresentano un metodo senza contatto per l'ispezione di componenti metalliche. Vengono utilizzati nell'industria aeronautica, nell'industria aerospaziale e in altri contesti manutentivi e produttivi che richiedono l'ispezione di metalli sottili per potenziali problemi correlati alla sicurezza e alla qualità.
Non è richiesto l'utilizzo di un accoppiante, visto che i controlli eddy current (ECT - Eddy Current Testing) prevedono un accoppiamento elettromagnetico e non necessitano un contatto diretto con la componente da ispezionare.
L'EDT può essere usato per realizzare:
- Ispezione di superfici
- Ispezioni sotto-superficiali (in genere 3–4 mm)
Vantaggi della tecnologia eddy current:
- Capacità di ispezione attraverso la vernice e i rivestimenti (senza la necessità di rimozione della vernice)
- Minima preparazione della superficie (capacità di ispezione attraverso residui di sporco)
- Facile da usare con una minima formazione
- Fornisce velocemente dei risultati pertanto è adatta per l'ispezione a alta velocità e l'ispezione di componenti di grandi dimensioni
- Idonea per tutti i materiali che consentono una conducibilità elettrica come i metalli usati comunemente negli aerei (es: alluminio, acciaio inossidabile e acciaio)
Modalità di funzionamento degli strumenti Eddy Current
a) La trasmissione della corrente alternata nella bobina crea un campo magnetico (in blu). b) Quando una bobina è posta vicino ad un materiale conduttore, l'eddy current viene trasmessa nel materiale (in rosso). c) I difetti nella componente interferiscono sul percorso dell'eddy current. Questa interferenza può essere misurata dallo strumento.
Quando la corrente alternata passa attraverso una o più bobine di una sonda ECT e questa sonda è situata in prossimità di una componente da ispezionare in materiale conduttore, viene prodotto un campo magnetico alternato che trasmette l'eddy current nella componente. Questo campo magnetico genera un effetto di accoppiamento.
La presenza di discontinuità o di variazioni di proprietà nella componente da ispezionare cambia il flusso dell'eddy current, influenzando la reattanza induttiva della sonda. Nella componente da ispezionare vengono rilevate dalla sonda variazioni dello spessore del materiale o difetti come cricche e corrosione. Queste variazioni sono distinguibili nella schermata dello strumento in termini di ampiezza e fase del segnale che l'operatore interpreta.
Soluzione di HPI per la misura della conduttività delle lamine di alluminio
In questo video è contenuta una dimostrazione della soluzione di HPI riguardante un sistema automatizzato per la misura di conduttività a alta velocità delle lamine di alluminio. Come è possibile vedere, lo strumento NORTEC 600 è integrato nel sistema di HPI su uno scanner che sposta rapidamente la sonda ECT sulla stazione di taratura e sulle lamine di alluminio dopo essere spostate attraverso i rulli nella stazione di misura.
I programmi di misura possonoe ssere predefiniti per ogni lamina, prendendo come riferimento le norme internazionali ASTME 1004-02, MIL STD1537C, EN2004-1 e AMS 2772F, oltre alle specifiche di ispezione personalizzate dell'industria aerospaziale.
Sistema della misura della conduttività per le lamine di alluminio con uno strumento ECT NORTEC 600 integrato
Nel passato HPI ha utilizzato degli strumenti manuali per questo genere di ispezioni nella linea di produzione. Tuttavia con delle maggiori esigenze in termini di velocità e qualità, specialmente nel settore aeronautico e aerospaziale, le ispezioni manuali diventano obsolete. La combinazione del rilevatore di difetti eddy current Olympus NORTEC 600 e del sistema di ispezione completamente automatizzato di HPI rappresenta una soluzione precisa, affidabile e efficiente per il tempo e i costi.
Per questa soluzione, HPI ha configurato il proprio software dell'applicazione, integrando essenzialmente lo strumento NORTEC 600 come un sensore. Lo strumento NORTEC 600 è stato specificatamente scelto da HPI tra diversi rilevatori di difetti eddy current visto che questo strumento integra un'interfaccia per comunicare con un PLC (programmable logic controller).
Automaticamente il sistema esegue delle verifiche di taratura per ogni lamina, prima e dopo la misura di conduttività. Grazie all'elevata velocità operativa la misura di centinaia di punti, che manualmente necessitava numerose ore, viene adesso realizzata in soli alcuni minuti.
HPI utilizza due di questi sistemi con due rilevatori di difetti NORTEC 600 per ogni sistema. Come processo di controllo qualità, la verifica della qualità della conduttività ha permesso di ottimizzare il processo di trattamento termico di HPI e di migliorare la soddisfazione dei clienti.
Informazioni sul rilevatore di difetti eddy current NORTEC 600
Il rilevatore di difetti eddy current NORTEC 600 è uno strumento portatile che integra un'avanzata circuiteria digitale a alte prestazioni.
Facile integrazione nei sistemi automatizzati a alta velocità
Lo strumento NORTEC 600 si combina in modo semplice ai sistemi di ispezione integrati. È costruito per operare in modo affidabile negli ambienti industriali. Le caratteristiche e le funzionalità del NORTEC 600 sono state sviluppate tenendo in considerazione clienti integratori dei prodotti Olympus come HPI.
- Progettato per soddisfare le esigenze del grado di protezione IP66
- Intervallo di temperatura operativa da −10°C a 50°C
- Filtro Zero continuo
- Vista della rappresentazione temporale (Strip chart) con allarme di scansione
- Frequenza di misura di 6 kHz
- Controllo remoto mediante software NORTEC PC
- Uscite degli allarmi
- Uscite analogiche
- Ingressi digitali
Apparecchiatura NDT per il controllo qualità
HPI ha scelto di integrare il rilevatore di difetti eddy current Olympus NORTEC 600 nella sua soluzione NDT automatizzata, visto che ha permesso di realizzare delle misure di conduttività veloci e affidabili senza entrare in contatto con la superficie del materiale. HPI ha un lungo passato come partner di integrazione dei prodotti Olympus: visitare il suo portfolio qui per ottenere maggior informazioni.
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