2. CND polveri magnetiche

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”
magnetiche
CND: Polveri magnetiche
di
controllo:
polveri
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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 che
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
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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
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Tecnologia dei materiali e sistemi di
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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
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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
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Correnti magnetizzanti
Corrente Alternata C.A.
Uso:
 Rilevazione di discontinuità superficiali.
Vantaggi:
 Relativamente facile da smagnetizzare.
 La densità di flusso è massima sulla superficie per una migliore sensibilità
nella ricerca di discontinuità superficiali.
 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
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Correnti magnetizzanti
Corrente Continua C.C. (raddrizzata a semi-onda)
Uso:
 Rilevazione di discontinuità sia superficiali
che sub-superficiali.
 Più sensibile alle discontinuità subsuperficiali.
Vantaggi:
 Più alte densità di flusso a parità di
corrente media.
 Piena penetrazione del flusso nel materiale
che permette la rilevazione di discontinuità
sub-superficiali.
Svantaggi:
 Relativamente difficile la smagnetizzazione
CND: Polveri magnetiche
Corrente raddrizzata (c.c.)
Corrente continua (c.c.)
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Tipi di magnetizzazione in accordo a:
ASTM, ASME, EN, DIN, AMS, MIL, UNI, BS, AFNOR, ECC
Magnetizzazione col giogo
Apparecchiature,
portatile.
tipi:
manuale
Corrente: alternata, continua e
raddrizzata a semionda.
Difetto visibile: perpendicolare al
campo magnetico.
Vantaggi: nessun
bruciatura.
rischio
di
CND: Polveri magnetiche
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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
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Tecnologia dei materiali e sistemi di
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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
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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
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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
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Tipi di magnetizzazione
Sistema a bancale
CND: Polveri magnetiche
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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
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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
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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:
 acqua con W4CA, agente antischiuma e antiruggine
 olio di ispezione (Olio K)
CND: Polveri magnetiche
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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
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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
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Tecnologia dei materiali e sistemi di
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Influenza della forma del pezzo e della posizione dei difetti
Indicazioni irrilevanti
 Filettature
 Spigoli o variazioni di sezione
 Punti di unione tra differenti
materiali
 Contorni dei cordoni di saldatura
 Lavorazioni meccaniche
 Gap d’aria in presenza
accoppiamenti forzati
di
CND: Polveri magnetiche
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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/cm2 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
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Vantaggi:
 Può rilevare discontinuità superficiali
e sub-superficiali non identificabili
visivamente.
 Non è richiesta una preparazione
superficiale particolare.
 Possono essere esaminate superfici
rivestite (0.1 mm).
 Dimensioni e configurazione del
componente solitamente non limita
l’esame.
 L’esame è veloce e semplice.
 L’apparecchiatura
può
essere
portatile.
 Vengono
prodotte
indicazioni
“dirette”.
 La necessità di una pulitura post
ispezione è minima.
Tecnologia dei materiali e sistemi di
lavorazione
Limiti:
 Può essere impiegato solo su materiali
ferromagnetici.
 La sensibilità di rilevazione diminuisce
all’aumentare della profondità del difetto.
 L’orientamento del campo magnetico
rispetto alla direzione delle discontinuità è
un fattore critico.
 Per alcune tecniche è necessario un buon
contatto elettrico.
 Una tecnica operativa scorretta può
portare a fenomeni di surriscaldamento ed
innesco di arco.
 Può essere richiesta la smagnetizzazione.
 Il metodo non è affidabile per la
rilevazione di piccole porosità.
CND: Polveri magnetiche
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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
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