Realizzazione di un sistema tomografico per l'esecuzione di prove non distruttive su materiali conduttori

Introduzione

Nelle moderne economie industriali, caratterizzate da una crescente complessità ed interdipendenza tra i vari settori tecnici ed economici, sia in ambito nazionale che internazionale, i temi "della qualità" e "dell'affidabilità" sono da tempo all'attenzione di operatori e studiosi.
Tuttavia, per affrontare in modo efficace tali tematiche e presentarsi sul mercato con prodotti caratterizzati da un'elevata "Qualità" ed "Affidabilità", occorre ovviamente essere in grado di prevenire eventuali anomalie che possono alterare le caratteristiche strutturali e/o funzionali dei prodotti. In tale contesto, le Prove non Distruttive (PnD) assumono un ruolo di fondamentale importanza per assicurare la "qualità", "l'affidabilità" e la "sicurezza" di un prodotto, elementi essenziali per giungere alla "certificazione" finale dello stesso.
Inoltre, specialmente per i materiali di nuova concezione o per quelli il cui procedimento di lavorazione primaria risulta ancora di tipo non consolidato, l'Esame non Distruttivo preliminare sulla materia prima consente di evitare tutti i costi delle successive lavorazioni per giungere al prodotto finito che, se originariamente difettoso, non supererebbe comunque il collaudo finale. Di conseguenza, è facilmente deducibile come la Normativa Tecnica che regola la corretta applicazione dei differenti metodi di Esame non Distruttivo, essendo l'espressione concreta dei livelli "qualitativi" di un prodotto, risulti essenziale sia per prevenire ingenti danni economici derivanti da eventuali incidenti, sia per fornire un manufatto e/o servizio caratterizzato da un elevato grado di qualità di mercato e di sicurezza verso gli utilizzatori.
I campi di impiego dei metodi PnD sono quindi molteplici, per cui si è sviluppata una vasta gamma di sistemi di indagine adatti a diversi scopi ed utilizzi, ognuno con i propri vantaggi e peculiarità.
Tra le tecniche maggiormente utilizzate si colloca quella delle correnti indotte (Eddy Current Testing), vista l’estrema facilità di automatizzazione e oggettività del metodo. Il principio di funzionamento del metodo consiste sostanzialmente nell’indurre, attraverso campi magnetici variabili, delle correnti nell’oggetto da testare. La presenza di un eventuale difetto, variando il percorso delle correnti indotte, provoca una modifica del campo da queste generato, che viene rilevata ai capi della stessa bobina inducente o di un’altra bobina atta allo scopo.
L’evoluzione del metodo ECT si è ulteriormente concretizzata con la realizzazione della sonda oggetto di questo lavoro di tesi, nel quale viene presentato un metodo ECT alternativo, che permette di svincolarsi dalla necessità del sistema di movimentazione automatico, collocandosi nell’ambito più generale delle ispezioni tomografiche.
Nel primo capitolo viene riportata una panoramica delle varie tecniche di indagine non distruttiva; vengono specificati i principi di funzionamento, i pregi e i difetti dei vari metodi e i loro settori di impiego. Particolare attenzione viene posta ovviamente al metodo ECT, per il quale è riportato un breve excursus storico, al fine di evidenziarne l’evoluzione.
Nel secondo capitolo viene illustrata la tecnica messa a punto per l’esecuzione del test non distruttivo, il tipo di sonda necessaria e l’algoritmo di processing dei dati atto all’individuazione delle caratteristiche del difetto.
Nel terzo capitolo oltre ad analizzare in modo approfondito tutte le peculiarità del metodo proposto si cerca, in base a queste, di individuare tutti i fattori metodologico-costruttivi che concorrono al miglioramento delle prestazioni del metodo stesso.
Vengono poi illustrati in dettaglio i motivi del passaggio in un ambiente di simulazione e la conseguente scelta del software, mirato all’esecuzione di un’analisi di sensibilità e alla ricerca dei parametri costruttivi della sonda proposta, al fine di ottimizzarne il funzionamento. Inoltre sono riportati i risultati ottenuti, in base ai quali è stata effettuata la progettazione e la conseguente realizzazione di un’adeguata stazione di misura e del necessario software di gestione e misura. Quest’ultimo viene quindi descritto nei sui elementi peculiari ed infine sono riportati i risultati delle prove eseguite.
Nel quarto capitolo sono invece riportate le fasi di caratterizzazione sperimentale della sonda e della stazione di misura realizzate ed il settaggio dei parametri dell’algoritmo di in versione.
Infine viene fatto un confronto dei risultati ottenuti dalle prove eseguite, le quali confermano la validità del sistema realizzato e dell’idea della sonda a matrice di bobine.