Applicazione
Utilizzo dei controlli non distruttivi per valutare l'integrità dell'aderenza tra materiali che si differenziano per bassa e alta impedenza acustica come la plastica, la fibra di vetro, la gomma o la resina epossidica fissata su metallo, vetro o ceramica.
Questo tipo di controllo si realizza nell'ambito di diverse applicazioni specifiche tra le quali è possibile annoverare: materiali compositi come carbonio, fibra di vetro e resine sull'acciaio; rivestimenti di plastica su tubazioni di metallo; rivestimenti di sicurezza di plastica su vetro; rivestimenti in gomma su rulli di metallo; rivestimenti di resine epossidiche su componenti metalliche. La tecnica è stata inoltre usata su cuscinetti di metallo dove un metallo morbido a bassa impedenza come il babbitt è fissato su un metallo duro a alta impedenza (acciaio o ottone).
Problema
La tecnica più diffusa per l'uso dei controlli ad ultrasuoni per la valutazione dell'integrità dell'aderenza o delle saldature consiste nell'individuare l'ampiezza del segnale riflesso proveniente dall'interfaccia tra i due materiali. Questo metodo è ottimale quando i due materiali uniti hanno un'impedenza acustica simile come nel caso del metallo su metallo o della plastica su plastica. Tuttavia quando due materiali uniti differiscono considerevolmente in termini di impedenza acustica come la plastica su metallo, risulta meno critico il cambiamento dell'ampiezza dei segnali riflessi tra un'aderenza ottimale e una scarsa aderenza. In questi casi la differenza maggiormente visibile tra un'aderenza ottimale e una scarsa aderenza consiste in un'inversione della fase o della polarità dell'eco proveniente dal limite dei materiali quando l'aderenza è controllata dal lato della bassa impedenza.
Apparecchiatura
Questo controllo può essere eseguito con uno strumento a ultrasuoni che fornisce una schermata con forma d'onda RF non rettificata come i rilevatori di difetti portatili EPOCH® 650 e EPOCH 6LT. Selezionare il tipo di trasduttore e la frequenza basati sul proprio tipo di applicazione, tuttavia in genere si consigliano i trasduttori a banda larga.
Procedura
La fase, oppure la polarità, e l'ampiezza di un segnale riflesso in corrispondenza del limite tra due materiali sono determinate dall'impedenza acustica relativa dei due materiali. La fase o al polarità dell'eco proveniente dal limite tra i materiali è invertita quando l'ordine delle impedenze acustiche relative è invertito, da basso a alto in contrapposizione a da alto a basso.
Il controllo deve essere eseguito dal lato di bassa impedenza dell'aderenza. Inoltre è importante notare che questo controllo identifica la presenza o l'assenza di un'aderenza in termini acustici, tuttavia non qualifica la forza dell'aderenza.
Le Figura 1 e 2 mostrano gli echi provenienti rispettivamente da un'interfaccia plastica-aria e plastica-metallo, dimostrando un'inversione d fase. Queste figure sono state ottenute mediante un rilevatore di difetti ad ultrasuoni EPOCH e un trasduttore a contatto a banda larga V109 da 5 MHz.
La Figura 1 mostra l'eco proveniente dal lato inferiore di una componente piana da 5 mm (0,2 in.) di Plexiglas ottenuto mediante un trasduttore a contatto a banda larga da 5 MHz con un rilevatore di difetti EPOCH 650 configurato in modalità RF. In questo caso l'energia sonora è riflessa da un limite tra un materiale a relativamente alta impedenza (plastica) e un mezzo a molto bassa impedenza (aria). Con questa configurazione l'eco di ritorno proveniente dal limite del passaggio tra l'alta e la bassa impedenza viene visto come un'eco a polarità negativa.
Eco proveniente da una componente plexiglas a scarsa aderenza | Eco proveniente dal plexiglas aderente all'alluminio |
Nota
La polarità dell'eco visualizzata è arbitraria in funzione dell'elaborazione del segnale nello strumento. Mentre i rilevatori di difetti Olympus IMS e il pulsatore-ricevitore producono le schermate del tipo illustrato in questo documento, l'apparecchiatura di altri produttori potrebbe visualizzare segnali invertiti. Un blocco di taratura potrebbe contribuire a determinare questo fattore. In qualunque caso si applica il principio di base dell'inversione di fase in corrispondenza del limite da una bassa a un'alta impedenza.
