Dipartimento di Ingegneria dei Materiali e della Produzione

Dipartimento di Ingegneria dei Materiali e della Produzione Università di Napoli “Federico II” Tecnologia dei materiali e sistemi di lavorazione Controllo con polveri magnetiche: principio di base Il test si basa sull’analisi delle variazioni del campo magnetico dovute alla presenza di difetti quali cricche soffiature inclusioni. Creazione di un intenso campo magnetico secondo una prescelta direzione: flusso magnetico di elevata e uniforme intensità La presenza di difetti provoca una deformazione del campo magnetico visibile sulla superficie del componente dall’accumulo di polveriai bordi del difetto “MEZZO FISICO” di controllo: polveri magnetiche CND: Polveri magnetiche 1

Dipartimento di Ingegneria dei Materiali e della Produzione Università di Napoli “Federico II” Tecnologia dei materiali e sistemi di lavorazione Controllo con polveri magnetiche: principio di base Particelle magnetiche fluorescenti che brillano alla luce ultravioletta La "forza" delle fughe di campo determina il numero delle particelle magnetiche saranno attratte e che daranno origine all'indicazione di difettosità rendendone le dimensioni proporzionali alle dimensioni del difetto rilevato La visibilità dipende anche dalla posizione del difetto e dall’intensità del campo magnetico. Per difetti superficiali. CND: Polveri magnetiche 2

Dipartimento di Ingegneria dei Materiali e della Produzione Università di Napoli “Federico II” Tecnologia dei materiali e sistemi di lavorazione Controllo con polveri magnetiche: applicazioni Materiali controllabili e proprietà magnetiche Tutti i materiali ferromagnetici con una permeabilità relativa > di 100 µr (µr = µMATERIALE/µARIA; µ si misura in Henry/m), ad esempio: Acciai, ghisa, leghe Ni, leghe Co. Non risultano controllabili con questo metodo: metalli non ferrosi leghe di alluminio, leghe di magnesio, rame e le sue leghe, titanio e le sue leghe, acciai inossidabili austenitici oltre a vetro, ceramica. Tipi di difetti Facilmente rilevabili: es. cricche, mancanza di fusione, sfogliature, ripiegature. Difficilmente rilevabili: es. pori, porosità, inclusioni interne. CND: Polveri magnetiche 3

Dipartimento di Ingegneria dei Materiali e della Produzione Università di Napoli “Federico II” Tecnologia dei materiali e sistemi di lavorazione Controllo con polveri magnetiche: produzione del campo magnetico Sistema elettrico Produce la magnetizzazione del pezzo mediante il passaggio di una corrente elettrica sul pezzo stesso. Sistema magnetico Produce la magnetizzazione del pezzo mediante immersione in un campo magnetico. CND: Polveri magnetiche 4

Dipartimento di Ingegneria dei Materiali e della Produzione Università di Napoli “Federico II” Tecnologia dei materiali e sistemi di lavorazione Posizione dei difetti Orientamento delle indicazioni trasversali alle linee di campo Indicazioni superficiali tutte rilevabili Indicazioni sub-superficiali in funzione del tipo di magnetizzazione C. A. Max 1 -2 mm --C. C. Max 2 -3 mm NON rilevabili: Difetti interni oltre 4 mm dalla superficie CND: Polveri magnetiche 5

Dipartimento di Ingegneria dei Materiali e della Produzione Università di Napoli “Federico II” Tecnologia dei materiali e sistemi di lavorazione Correnti magnetizzanti Corrente Alternata C. A. Uso: q Rilevazione di discontinuità superficiali. Vantaggi: q Relativamente facile da smagnetizzare. q La densità di flusso è massima sulla superficie per una migliore sensibilità nella ricerca di discontinuità superficiali. q Dà mobilità alle polveri. Svantaggi: Penetrazione poco profonda del flusso che rende la corrente alternata non adatta a rilevare le discontinuità sub-superficiali. CND: Polveri magnetiche 6

Dipartimento di Ingegneria dei Materiali e della Produzione Università di Napoli “Federico II” Tecnologia dei materiali e sistemi di lavorazione Correnti magnetizzanti Corrente Continua C. C. (raddrizzata a semi-onda) Uso: q Rilevazione di discontinuità sia superficiali che sub-superficiali. q Più sensibile alle discontinuità subsuperficiali. Vantaggi: q Più alte densità di flusso a parità di corrente media. q Piena penetrazione del flusso nel materiale che permette la rilevazione di discontinuità sub-superficiali. Svantaggi: q Relativamente difficile la smagnetizzazione CND: Polveri magnetiche Corrente raddrizzata (c. c. ) Corrente continua (c. c. ) 7

Dipartimento di Ingegneria dei Materiali e della Produzione Università di Napoli “Federico II” Tecnologia dei materiali e sistemi di lavorazione Tipi di magnetizzazione in accordo a: ASTM, ASME, EN, DIN, AMS, MIL, UNI, BS, AFNOR, ECC Magnetizzazione col giogo Apparecchiature, tipi: manuale portatile. Corrente: alternata, continua e raddrizzata a semionda. Difetto visibile: perpendicolare al campo magnetico. Vantaggi: nessun bruciatura. rischio di CND: Polveri magnetiche 8

Dipartimento di Ingegneria dei Materiali e della Produzione Università di Napoli “Federico II” Tecnologia dei materiali e sistemi di lavorazione Magnetizzazione col giogo In generale le discontinuità da rilevare devono essere nell'area centrale, tra i due poli del giogo ed orientate perpendicolarmen te alla linea immaginaria che congiunge i poli stessi CND: Polveri magnetiche 9

Dipartimento di Ingegneria dei Materiali e della Produzione Università di Napoli “Federico II” Tecnologia dei materiali e sistemi di lavorazione Tipi di magnetizzazione in accordo a: ASTM, ASME, EN, DIN, AMS, MIL, UNI, BS, AFNOR, ECC Magnetizzazione indiretta con spirale o conduttore centrale (barra passante) Apparecchiature, tipi: portatile; carrellato; a bancale Corrente: alternata, continua e raddrizzata a semionda Difetto visibile: trasversale e longitudinale Vantaggi: nessun rischio di bruciatura CND: Polveri magnetiche 10

Dipartimento di Ingegneria dei Materiali e della Produzione Università di Napoli “Federico II” Tecnologia dei materiali e sistemi di lavorazione Direzione del campo magnetico Magnetizzazione indiretta con spirale o conduttore centrale (barra passante) Magnetizzazione circolare Difetti in direzione assiale Campo Assiale Difetti in direzione circonferenziale CND: Polveri magnetiche 11

Dipartimento di Ingegneria dei Materiali e della Produzione Università di Napoli “Federico II” Tecnologia dei materiali e sistemi di lavorazione Tipi di magnetizzazione: Con passaggio di corrente nel pezzo Sistema a bancale Corrente: alternata, continua e raddrizzata Difetto visibile: longitudinale Svantaggi: rischio di bruciature Generano campi magnetici circolari (max l= 1, 50 m) CND: Polveri magnetiche 12

Dipartimento di Ingegneria dei Materiali e della Produzione Università di Napoli “Federico II” Tecnologia dei materiali e sistemi di lavorazione Tipi di magnetizzazione Sistema a bancale CND: Polveri magnetiche 13

Dipartimento di Ingegneria dei Materiali e della Produzione Università di Napoli “Federico II” Tecnologia dei materiali e sistemi di lavorazione Tipi di magnetizzazione in accordo a: ASTM, ASME, EN, DIN, AMS, MIL, UNI, BS, AFNOR, ECC Magnetizzazione a puntali Apparecchiature, tipi: manuale portatile. Corrente: raddrizzata a semionda Caratteristiche: sovrapposizione di campi a direzioni alternate Vantaggi: possibilità di analizzare componenti di grosse dimensioni, difetti rilevabili in ogni direzione Svantaggi: sovrapposizione di due campi magnetici, possibilità di bruciature CND: Polveri magnetiche 14

Dipartimento di Ingegneria dei Materiali e della Produzione Università di Napoli “Federico II” Tecnologia dei materiali e sistemi di lavorazione Particelle magnetiche Caratteristiche delle particelle Caratteristica essenziale delle polveri magnetiche è quella di avere un'alta permeabilità magnetica ed una basso magnetismo residuo; in pratica ciò vuol dire che si magnetizzano molto facilmente e nel momento in cui termina l'azione magnetica si distaccano facilmente dalla parte magnetizzata. Le polveri magnetiche inoltre devono presentare, sulla superficie in esame, un adeguato contrasto; per questo motivo vengono colorate con colori piuttosto vivaci CND: Polveri magnetiche 15

Dipartimento di Ingegneria dei Materiali e della Produzione Università di Napoli “Federico II” Tecnologia dei materiali e sistemi di lavorazione Particelle magnetiche Tipologia di polveri: Queste polveri sono costituite da materiali magnetici attentamente selezionati di adatta misura, forma, permeabilità e ritentività. Il metodo a polveri a umido usa un veicolo diluente liquido; Le polveri a umido sono più adatte per l’ispezione di cricche sottili superficiali, come le cricche da fatica, da rettifica o trattamento termico e cricche in saldatura. Veicoli liquidi: q acqua con W 4 CA, agente antischiuma e antiruggine q olio di ispezione (Olio K) CND: Polveri magnetiche 16

Dipartimento di Ingegneria dei Materiali e della Produzione Università di Napoli “Federico II” Tecnologia dei materiali e sistemi di lavorazione Tipi di particelle magnetiche e veicoli liquidi Il metodo a polveri secche utilizza l’aria. Le polveri a secco sono più indicate per la rilevazione di difetti sub-superficiali e sono di solito usate con apparecchi magnetoscopici portatili e giochi. Le particelle per applicazioni a secco sono a granulometria maggiore rispetto a quelle usate nel metodo a umido. Per questa ragione presentano minor sensibilità sulle cricche piccole, ma possono essere usate per l'ispezione di superfici calde. CND: Polveri magnetiche 17

Dipartimento di Ingegneria dei Materiali e della Produzione Università di Napoli “Federico II” Tecnologia dei materiali e sistemi di lavorazione Particelle magnetiche Fattori che influenzano la visibilità del difetto: Intensità di fuga di flusso, capacità delle particelle magnetiche di rilevare la cricca. Peso in funzione delle dimensioni delle particelle. La dimensione ottimale delle particelle equivale alla larghezza della cricca. Se la larghezza delle cricche è varia si può usare una miscela di particelle con granulometrie diverse. CND: Polveri magnetiche 18

Dipartimento di Ingegneria dei Materiali e della Produzione Università di Napoli “Federico II” Tecnologia dei materiali e sistemi di lavorazione Influenza della forma del pezzo e della posizione dei difetti Indicazioni irrilevanti q Filettature q Spigoli o variazioni di sezione q Punti di unione tra differenti materiali q Contorni dei cordoni di saldatura q Lavorazioni meccaniche q Gap d’aria in presenza di accoppiamenti forzati CND: Polveri magnetiche 19

Dipartimento di Ingegneria dei Materiali e della Produzione Università di Napoli “Federico II” Tecnologia dei materiali e sistemi di lavorazione Illuminazione e preparazione della superficie Requisiti di illuminazione 1. Particelle colorate. Luce bianca di intensità minimo 1000 Lux. 2. Particelle fluorescenti. Luce ultravioletta con intensità minimo 1000 micro Watt/cm 2 misurati sulla superficie del pezzo in esame, con luce biancaambiente non superiore a 20 Lux. Preparazione delle superfici Le superfici da esaminare devono essere pulite ed asciutte, esenti da polvere, scorie, spruzzi di saldatura, grasso o qualsiasi altra cosa che potrebbe falsare il risultato dell'esame. Per la pulizia si possono usare sgrassanti, spazzole, solventi o altro. Nel caso di superfici irregolari è necessario molare tutto quello che può mascherare le indicazioni di discontinuità. CND: Polveri magnetiche 20

Dipartimento di Ingegneria dei Materiali e della Produzione Università di Napoli “Federico II” Vantaggi: q Può rilevare discontinuità superficiali e sub-superficiali non identificabili visivamente. q Non è richiesta una preparazione superficiale particolare. q Possono essere esaminate superfici rivestite (0. 1 mm). q Dimensioni e configurazione del componente solitamente non limita l’esame. q L’esame è veloce e semplice. q L’apparecchiatura può essere portatile. q Vengono prodotte indicazioni “dirette”. q La necessità di una pulitura post ispezione è minima. Tecnologia dei materiali e sistemi di lavorazione Limiti: q Può essere impiegato solo su materiali ferromagnetici. q La sensibilità di rilevazione diminuisce all’aumentare della profondità del difetto. q L’orientamento del campo magnetico rispetto alla direzione delle discontinuità è un fattore critico. q Per alcune tecniche è necessario un buon contatto elettrico. q Una tecnica operativa scorretta può portare a fenomeni di surriscaldamento ed innesco di arco. q Può essere richiesta la smagnetizzazione. q Il metodo non è affidabile per la rilevazione di piccole porosità. CND: Polveri magnetiche 21

Dipartimento di Ingegneria dei Materiali e della Produzione Università di Napoli “Federico II” Tecnologia dei materiali e sistemi di lavorazione NORME DI RIFERIMENTO UNI EN 1290: 2003 Controllo non distruttivo delle saldature - Controllo magnetoscopico con particelle magnetiche delle saldature ASME V art. 7 1995 Magnetic particle examination UNI 8930: 1987 Prove non distruttive. Controllo magnetoscopico con particelle magnetiche. Tecniche di magnetizzazione, parametri relativi e caratterizzazione delle apparecchiature magnetoscopiche. UNI EN 1291: 2003 Controllo non distruttivo delle saldature - Controllo magnetoscopico con particelle magnetiche delle saldature - Livelli di accettabilità UNI 8375: 1982 Prove non distruttive. Classi di irradiamento e valutazione dell' efficienza globale degli apparecchi di illuminazione a luce nera. Metodo diretto CND: Polveri magnetiche 22