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MISURE PER L’AUTOMOTIVE
GLI ALTRI TEMI
G. Betta 1, L. Ferrigno 1, M. Laracca 1, A. Tamburrino 1,2, S. Ventre 1, F. Di Nola 3, A. Sardellitti 3
Misura di spessori per materiali automotive Ottimizzazione di una metodologia per le misure di spessore in ambiente industriale basata sul principio delle correnti indotte
THICKNESS MEASUREMENT ON MATERIALS FOR AUTOMOTIVE Structural components of a vehicle need to satisfy tight safety ranges established by regulations. In this framework, thickness measurements play an important role because they provide information about the acceptability of components in terms of strength and elasticity. The thickness measurement technique developed in this article targets metallic materials and it is based on eddy currents. The obtained results show that the method yields metrological and application performances suitable for typical industrial requirements. RIASSUNTO I componenti strutturali di un veicolo devono soddisfare restrittivi range di sicurezza richiesti dalle normative. Per questo motivo, le misure di spessore ricoprono un ruolo rilevante poiché forniscono informazioni sull’accettabilità dei componenti riguardo robustezza ed elasticità. La tecnica di misura sviluppata in questo articolo è destinata ai materiali metallici e si basa sulle correnti indotte. I risultati ottenuti mostrano che il metodo rientra nei tipici standard metrologici e applicativi richiesti dal settore industriale. UNA PANORAMICA SULLE MISURE DI SPESSORE
Negli ultimi anni il concetto di sicurezza nel settore automotive si è posto sempre più al centro dell’attenzione. I livelli di sicurezza richiesti dalle normative per componenti strutturali di un veicolo sono sempre più restrittivi sia in termini di accuratezza che percentuale di pezzi controllati in un’analisi a campione. In questo ambito, le misure di spessore ricoprono un ruolo molto importante nella verifica delle capacità strutturali di un veicolo. Anche in altri settori industriali tali misure ricoprono un ruolo di particolare importanza poiché definiscono la qualità di un componente in termini di robustezza ed elasticità e ne determinano la possibilità di utilizzo o meno. Nonostante i numerosi metodi attualmente utilizzati nell’ambito industriale (meccanici tradizionali, ottici, ultrasonici) permettano misure con alte precisioni, sono presenti diverse problematiche legate ai tempi e ai costi di misura, all’utilizzo di gel accoppianti e all’applicabilità delle misure durante il processo di produzione. T_M
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Nel tentativo di ovviare a tali problematiche, in questo lavoro sono state analizzate le potenzialità dei metodi di misura basati sulle correnti indotte. Punto di forza delle tecniche che utilizzano questo principio è la possibilità di effettuare misure senza contatto fisico tra sonda e materiale e d’introdurre i sensori in processi automatizzati. Questo rende possibile il controllo degli elementi in movimento o di elementi a temperature superficiali elevate. Per contro, il limite di questi metodi e tecniche di misura è che essi possono essere utilizzati solo su materiali conduttori quali ferro, acciaio, alluminio o leghe metalliche, di uso dominante nel settore automotive. In questo lavoro, a valle di uno studio bibliografico dove è stato individuato uno dei metodi più recenti e promettenti, sono stati effettuati degli studi per rendere il metodo applicabile nel mondo industriale, intervenendo lungo due direttrici: la prima atta a ridurre i tempi necessari al processo di misura e la seconda atta a valutare l’estendibilità del metodo anche ai materiali magnetici.
PRINCIPIO FISICO DI BASE SUL METODO A CORRENTI INDOTTE
Il principio di funzionamento delle tecniche che utilizzano correnti indotte richiede la generazione di un’induzione magnetica alternata mediante apposite bobine percorse da corrente alternata. L’induzione magnetica variabile che investe il materiale conduttore, grazie alla legge di Lenz, produce una forza elettromotrice (f.e.m.) indotta che, agendo in un materiale con conducibilità elettrica non nulla, provoca una circolazione di corrente elettrica nel materiale (corrente indotta). Il verso di circolazione di questa corrente sarà tale da produrre un’induzione magnetica che si oppone alle variazioni d’induzione magnetica prodotte dal campo magnetizzante esterno. Il campo magnetico prodotto dall’oggetto in esame varia in relazione alle sue caratteristiche geometriche e qualitative e viene analizzato mediante gli andamenti della tensione e della corrente sul sensore composto da una o più bobine (due possibili configurazioni sono mostrate in Fig.1). L’esame mediante correnti indotte è un metodo d’indagine superficiale e subsuperficiale che può essere utilizzato
1 Dip. Ingegneria Elettrica e Informazione “Maurizio Scarano”, Università di Cassino betta@unicas.it ferrigno@unicas.it m.laracca@unicas.it tamburrino@unicas.it 2 Dep. Electical and Computer Engineering, Michigan State University, USA 3 D-Solutions srl, Cassino francesco.dinola@d-solutions.it alessandro.sardellitti@d-solutions.it
