CORSO ON LINE GRATUITO di introduzione al metodo Liquidi penetranti I

Controllo non distruttivo dei liquidi penetranti
Buongiorno a tutti e benvenuti al primo corso online di tec-eurolab. Questo corso riguarderà il controllo non distruttivo dei liquidi penetranti ed in questo primo modulo andremo ad analizzare in dettaglio quelli che sono i principali che potete riscontrare nei manufatti industriali che poi andrete a controllare con i liquidi penetranti. Quindi vedremo i difetti in base all’origine, in base alla forma, in base alla posizione, che potreste ritrovare all’interno del particolare da controllare. Andremo a trattare ciò che possiamo controllare, ciò che, invece, non possiamo controllare con i liquidi penetranti ed infine, in questa prima parte introduttiva vedremo la prima fase di ogni buon controllo con i liquidi penetranti, ovvero la pulizia superficiale del particolare oggetto di studio.

Scopo dei Controlli non distruttivi
Qual è lo scopo ultimo di un controllo non distruttivo? Sia che stiamo parlando di liquidi penetranti, come in questo caso, sia che stiamo parlando di un controllo radiografico, piuttosto che di un controllo ultrasonoro. L’ultima finalità è quella di definire se l’oggetto che stiamo controllando è conforme o non è conforme. Ciò vuol dire, nel caso in cui sia conforme, che è pronto per essere inserito all’interno di un contesto lavorativo preciso e specifico; se viceversa non è conforme vuol dire che sono state riscontrate delle indicazioni oppure dei difetti, come volete chiamarli, che rendono sostanzialmente l’ingresso in servizio di questo pezzo pericoloso per cose o persone che lavorano nell’ambiente circostante. Per capire bene che cosa sono i controlli non distruttivi e qual è la loro ultima finalità, però, dobbiamo spingerci a parlare dei difetti, ovvero, che cos’è un difetto? Una definizione abbastanza accademica di difetto oppure di discontinuità di un materiale è data da quello che vi sto per dire. Ovvero un difetto o una discontinuità rappresenta un’alterazione nell’omogeneità del materiale che può essere nociva per il materiale stesso una volta che questo venga inserito in un contesto di servizio lavorativo. I difetti, ovviamente, non si classificano solamente in base ad una definizione. I difetti possono essere classificati in funzione della loro posizione nel materiale, ovvero ho un difetto che si trova in superfice oppure un difetto che si trova a cuore del materiale. Posso classificarli in base alla loro forma. Ho un difetto lineare, come una frattura, una rottura oppure un difetto di tipo tridimensionale, come ad esempio una cavità o una porosità. Infine posso classificarli in base alla loro genesi. Ovvero come si sono formati questi difetti? Si sono formati in seguito al processo produttivo, si sono formati in seguito ad esercizi in condizioni di lavoro particolarmente aggressive, oppure una combinazione di tutte le due cose? Quindi sostanzialmente abbiamo tre tipologie di caratterizzazioni per definire che cosa è un difetto. Mi raccomando, è fondamentale tenere sempre a mente che quando andiamo a fare un controllo non distruttivo e troviamo qualcosa con il metodo che abbiamo scelto in questi casi i liquidi penetranti, quello che noi troviamo sul pezzo non è automaticamente un difetto. Il termine corretto da utilizzare è un’indicazione. Questa indicazione diventa difetto solamente se eccede determinati criteri di accettabilità che ci sono stati forniti prima di iniziare ad eseguire il controllo.

Definizione Difetto critico e non critico
Prima di spingerci nel dettaglio del controllo con liquidi penetranti è necessario chiarire meglio che cosa è un difetto critico e che cosa è un difetto non critico. Abbiamo detto che per difetti intendiamo tutto ciò che eccede un determinato criterio di accettabilità definito prima di iniziare il controllo e quindi dobbiamo vedere quali sono i difetti critici in funzione alla posizione, in funzione alla forma ed in funzione all’origine. La prima classificazione, più semplice, che possiamo fare sono i difetti critici in funzione della loro forma. Consideriamo per un attimo che questo sia il pezzo che noi dobbiamo controllare. Come potete osservare, al centro del particolare ho creato un foro, che mi deve simulare una cavità oppure un poro, quello che preferite. Comunque è un difetto che ha una forma sferica, è un difetto che non ha una precisa direzione di propagazione. Vediamo cosa succede se io sollecito il mio particolare in questo modo. Il risultato di questa sollecitazione è che tutte le tensioni si distribuiscono più o meno uniformemente sulla superficie della discontinuità. Questa distribuzione uniforme impedisce che la suddetta discontinuità si propaghi ulteriormente, portando a rottura il particolare. Consideriamo, invece, lo stesso pezzo, della stessa forma, che presenta una discontinuità non più tridimensionale, ma una discontinuità con un preciso andamento, ovvero una specie di crepa all’interno del materiale. Vediamo come, andando a sollecitare nello stesso identico modo lo stesso oggetto, in funzione del difetto che è contenuto al suo interno la risposta del materiale sia completamente differente. Un altro tipo di criticità ce l’abbiamo se consideriamo un difetto in superficie piuttosto che un difetto al cuore del materiale. La superficie è una zona in cui le proprietà della matrice interna del materiale cambiano radicalmente. Abbiamo prima il materiale con le sue proprietà, poi in superficie abbiamo, invece, ciò con cui il materiale è a contatto; può essere aria, può essere acqua se il particolare lavora in immersione, ma possono essere anche agenti corrosivi oppure gas di tipo differente. In generale è sempre più critico un difetto che si trova sulla superficie di un materiale, rispetto ad un difetto che, invece, si trova al cuore. La discontinuità che si trova al cuore del materiale è una discontinuità circondata da un qualcosa di omogeneo. La discontinuità che, invece, si trova sulla superficie è circondata sulla parte sottostante dal nostro materiale; mentre invece sulla parte superiore da un qualcosa di completamente diverso. Conseguentemente, è sempre più critico un difetto superficiale rispetto ad un difetto volumetrico a parità di dimensioni del difetto, ovviamente. Per quanto, invece, riguarda la criticità delle discontinuità in funzione della loro origine, è molto più difficile stabilire una criticità o meno. Ovviamente un difetto che si sviluppa durante la vita lavorativa del pezzo, può portare a situazioni particolarmente problematiche. Pensiamo, ad esempio, ad una sile di un treno che cede mentre il treno sta andando. Se lo stesso pezzo, se lo stesso sile, dovesse cedere, invece, durante la fase di lavorazione, certamente avrei dei danni a materiali ed eventualmente anche persone, ma questi danni sarebbero significativamente inferiori rispetto ad un cedimento in condizioni di servizio.

Liquidi Penetranti
Dopo questa prima breve introduzione sui difetti e sulle loro caratteristiche possiamo finalmente entrare nel vivo del controllo con liquidi penetranti. Che cosa sono i liquidi penetranti sostanzialmente, è la prima domanda a cui rispondere. I liquidi penetranti, come dice il termine, è un liquido che può assumere particolari colori in funzione della sua applicazione, che viene depositato sulla superficie dell’oggetto da controllare, e qualora su questa superficie ci siano dei difetti, come ad esempio crepe oppure pori, il liquido penetrante penetra all’interno, rimanendo intrappolato dentro la discontinuità. Io, in seguito, vado ad applicare una rimozione del liquido penetrante in eccesso, ovvero vado a togliere tutto il liquido penetrante sulla superficie eccetto quello nei difetti e, in seguito all’applicazione di un rivelatore che mi fa da spugna, ovvero mi risucchia il liquido penetrante dalle discontinuità superficiali, sarò in grado di vedere la forma del difetto, una rappresentazione su uno sfondo ad un elevato contrasto. Questo controllo, che abbiamo descritto molto brevemente, lo vedremo meglio in seguito, può essere applicato su tutti i tipi di particolari del mondo industriale? La risposta, ovviamente, è no. I liquidi penetranti possono essere applicati su manufatti metallici, tipo quelli che potete osservare in questo momento, un albero motore, piuttosto che una biella, piuttosto che un particolare fucinato. Può essere applicato anche su certi materiali plastici. Ovviamente abbiamo certe condizioni che devono essere rispettate per il controllo dei liquidi penetranti. Punto primo, il liquido non deve andare a danneggiare in alcun modo la superficie con la quale sta interagendo. Il nome “Controlli non distruttivi” rappresenta proprio un controllo che, una volta terminato, lascia il pezzo nelle stesse condizioni in cui ci è stato consegnato. Quindi i liquidi penetranti non devono reagire con la superficie, ma inoltre la superficie del materiale che io devo andare a controllare non deve, ad esempio, essere una superficie porosa. Perché? Perché se io ho una superficie porosa come ad esempio un pezzo di legno e ci metto un liquido penetrante sopra, a prescindere dal fatto che ci siano discontinuità o che non ci siano, il legno assorbirà tutto il liquido penetrante e, conseguentemente, quando io andrò ad applicare il rivelatore avrò uno strato uniforme colorato che mi impedirà di fare una valutazione sensata. Allo stesso modo, faccio molta fatica ad applicare liquidi penetranti su determinate tipologie di ceramiche porose, per lo stesso motivo: la ceramica porosa assorbe il liquido dappertutto e quindi, quando io vado ad applicare il rivelatore, punto primo, non sono in grado di rimuovere il liquido penetrante nella fase di rimozione, punto secondo, quando applico il rivelatore vedo uno strato uniforme di colore che mi impedisce di fare una valutazione. Sulle materie plastiche che sono, sì, controllabili con i liquidi penetranti è necessario però uno studio preliminare, ovvero verificare se il liquido non viene anche in minima parte assorbito dal materiale andandone a cambiare le caratteristiche chimiche e meccaniche. Le materie plastiche, molte volte, si trovano in contatto con alimenti, oppure con il settore industriale del food and beverage. Conseguentemente, se io vado ad alterare la composizione chimica o a contaminare il mio oggetto con dei liquidi penetranti, è necessario andare a rivedere il processo perché c’è sostanzialmente qualcosa che non va in quello che sto facendo. Invece, su un particolare metallico di questo tipo, posto che non vada ad intaccarlo con la mia tecnica, è possibile andare ad eseguire il controllo. Cosa fondamentale dei liquidi penetranti, le discontinuità devono essere aperte in superficie e devono essere sostanzialmente vuote perché il liquido penetrante possa entrare al loro interno.

Prima fase di controllo con liquidi penetranti
Dobbiamo adesso passare a parlare della prima fase del controllo con liquidi penetranti, ovvero la fase forse principale. Se io faccio male questa parte qui, a prescindere dal fatto che esegua il mio controllo in maniera perfetta, comunque non avrò un esito soddisfacente. Qual è questa fase di cui stiamo parlando? La pulizia preliminare. Sembra banale, ovvero, mi arriva il pezzo dal cliente, oppure devo controllare il mio oggetto, lo pulisco. Certo, uno può pensare: “È una fase banale, non ha neanche senso perderci troppo tempo sopra”. In realtà non è così. Come vi dicevo sbagliando questa fase si rischia di andare a sbagliare tutto il controllo. Perché facciamo la pulizia preliminare? Be’, ovviamente abbiamo detto sostanzialmente che, perché una discontinuità sia rilevabile con i liquidi penetranti, è necessario che sia aperta sulla superficie. È necessario che una discontinuità non contenga al suo interno della sporcizia e sostanzialmente dobbiamo fare questo per fare in modo che il liquido penetri all’interno di questa discontinuità. Pensate, ad esempio, un pezzo che arriva da una fase di produzione ad alta finitura superficiale, ad esempio un materiale rettificato. Un materiale rettificato ci viene fornito sia per proteggerlo dalla corrosione, sia come effetto della lavorazione, sporco d’olio. L’olio, infatti, preserva la superficie ad elevata finitura dall’ossidarsi. Se io vado a fare il mio controllo con liquidi penetranti su una superficie sporca d’olio, il mio liquido andrà ad essere ostacolato dall’olio che è presente sulla superficie. Conseguentemente, anche delle discontinuità aperte, non sono certo di riuscire a rilevarle. Allo stesso modo un pezzo magari con meno finitura superficiale come, ad esempio, può essere questo albero. Però noi vediamo di questo albero che sono presenti tracce di ossidazione, tracce di calamina. Queste tracce di calamina, sostanzialmente, posso andare a coprire il mio difetto, possono andare a chiuderlo. Conseguentemente è necessario che io vada a rimuoverle prima di applicare il liquido penetrante. Quali sono le fasi della rimozione dello sporco superficiale? Be’ abbiamo due tipologie di rimozione. La prima è una pulizia di tipo meccanico, ovvero la classica spazzolina metallica che viene passata sul particolare per rimuovere gli strati di ruggine o di ossidazione poco aderenti. La spazzolatura di tipo meccanico può essere anche portata all’estremo ovvero io posso decidere di sabbiare il mio pezzo per rimuovere, invece, del materiale più aderente sulla superficie. Ovviamente, un tipo di pulizia così aggressivo deve essere concordato in maniera preventiva con il cliente. Perché? Perché pulire con la sabbiatura o con la palinatura cambia lo stato della superficie, cambia il pezzo e conseguentemente il mio controllo non è più un controllo non distruttivo che lo lascia completamente inalterato. È un controllo che comunque in qualche modo è andato a cambiare qualcosa dell’oggetto. Questa non è l’unica problematica per quanto riguarda una pulizia meccanica di tipo aggressivo. La palinatura o la sabbiatura possono, a causa dell’azione meccanica di quello che viene utilizzato per pulire il pezzo, andare a chiudere i lembi del materiale. Quindi se io ho una frattura, tipo una crepa, e vado a pallinarla, l’effetto dei pallini che io utilizzo può andare a farmi da chiusura, può andare a chiudermi la crepa e conseguentemente dopo con un controllo con liquidi penetranti rischio di non vedere più il difetto. Conseguentemente è necessario scegliere con molta attenzione il tipo di pulizia meccanica da applicare. Le pulizie chimiche, invece, le più comuni sono una banale pulizia con straccio e solvente per rimuovere i contaminanti tipo olio o grasso. Anche in questo caso possiamo portare all’estremo la pulizia chimica con un attacco acido sulla superficie del pezzo. Ovviamente, anche l’attacco acido è da concordare con il cliente perché se no cambia lo stato superficiale, cambia la tipologia di materiali e il controllo non è più un controllo non distruttivo. Tra tutte, forse, la miglior tipologia di pulizia superficiale è la pulizia in vasca ad ultrasuoni. La vasca ad ultrasuoni sostanzialmente è una vasca in cui è contenuta dell’acqua e del detergente industriale, conseguentemente una pulizia di tipo chimico, che viene unita ad una serie di vibrofori sostanzialmente, che sono degli oggetti che mettono in vibrazione le molecole d’acqua. In questo modo uniamo alla pulizia chimica, anche un’azione meccanica dell’acqua che vibra sostanzialmente andando a pulire il pezzo nella sua interezza. Ovviamente, anche questa tipologia di pulizia ha dei limiti. Non possono essere inseriti pezzi di dimensioni infinitamente grandi avendo la vasca una dimensione limitata, materiali e contaminanti molto aderenti sulla superficie da questo tipo di pulizia non riescono ad essere rimossi; pur tuttavia è possibile andare ad eseguirle su molteplici tipologie di pezzi, mantenendo anche un elevato ritmo di produttività.

Tecnico che esegue la pulizia
Oltre a quanto abbiamo detto adesso, è necessario anche prestare particolare attenzione al tecnico che esegue la pulizia. Ovvero, bisogna farsi delle domande su quello che è il particolare che sto controllando perché se io ho un oggetto di alluminio (l’alluminio è un materiale duttile, è un materiale che si segna facilmente) e decido di pulirlo con una spazzolatura di tipo metallico, con spazzole di ottone o di acciaio, l’esito è catastrofico perché vado a rigare, segnare, il pezzo danneggiandolo e causando sostanzialmente un’alterazione dello stato superficiale. Per particolari di questo tipo sarà necessario scegliere una pulizia più soft, che comunque vada a garantire la fattibilità finale del metodo. Vi ringrazio per l’attenzione, ci vediamo nel prossimo video sul controllo con i liquidi penetranti.

Modulo 1: I difetti e la loro rilevabilità con l’utilizzo dei liquidi penetranti (15 min. – on demand)

In questo modulo vengono analizzati i principali difetti che si possono riscontrare nei manufatti e prodotti industriali soggetti al controllo tramite liquidi penetranti. Si passa poi alla distinzione tra ciò che può essere controllato e ciò che non può essere controllato attraverso questo metodo di controllo e infine in questa prima parte introduttiva viene affrontata la prima fase di ogni buon controllo non distruttivo, ovvero la pulizia superficiale del particolare in oggetto di analisi.
  • Classificazione dei difetti in base a: posizione / forma / origine
  • Oggetti controllabili e non controllabili con i liquidi penetranti
  • La pulizia superficiale
Accreditamenti Aster Accredia Accredia Accredia Tuv Nord Nadcap Crit
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