La velocità del suono è il parametro che lega il tempo di volo dell’impulso allo spessore: conoscerla con precisione è essenziale per la misura a ultrasuoni, e la sua misura permette anche di caratterizzare i materiali.
- Parametro chiave : lega tempo di volo e spessore
- Dipende dal materiale : acciaio ~5920 m/s, alluminio ~6320 m/s
- Calibrazione : su spessore noto per determinare v
- Modalità velocità : misura di v su spessore noto
- Caratterizzazione : durezza/nodularità della ghisa
- Influenza : temperatura e microstruttura
- Precisione della misura : richiede la v corretta
La misura di spessore a ultrasuoni si basa sulla relazione s = v × t / 2, dove t è il tempo di volo misurato dallo strumento e v è la velocità del suono nel materiale. Un errore sulla velocità si traduce direttamente in un errore sullo spessore: per questo la velocità va impostata correttamente per ogni materiale.
La velocità del suono non è solo un dato da inserire: misurarla fornisce informazioni sul materiale stesso, perché dipende dalla densità, dall’elasticità e dalla microstruttura.
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Perché la velocità è determinante
Ogni materiale trasmette gli ultrasuoni a una velocità caratteristica: circa 5920 m/s nell’acciaio, 6320 m/s nell’alluminio, valori più bassi nelle materie plastiche. Poiché lo strumento misura un tempo, la conversione in spessore richiede la velocità corretta: usare il valore sbagliato produce una misura sistematicamente errata.
Per questo gli spessimetri consentono di selezionare il materiale o di inserire manualmente la velocità, e prevedono la calibrazione su uno spessore noto (un blocchetto di riferimento) per determinare con esattezza la velocità effettiva del lotto in esame.
Misurare la velocità del suono
Il procedimento inverso è altrettanto utile: misurando il tempo di volo su un pezzo di spessore noto, lo strumento calcola la velocità del suono nel materiale. Alcuni strumenti dispongono di una modalità velocità (VX) dedicata, che esprime la misura direttamente in m/s.
La velocità così ottenuta è un indicatore delle proprietà del materiale: nella ghisa sferoidale, ad esempio, la velocità del suono è correlata al grado di nodularità della grafite, quindi alle proprietà meccaniche; variazioni di velocità segnalano differenze di microstruttura o di trattamento.
Fattori che influenzano la velocità
- Tipo di materiale e lega: ogni materiale ha una velocità caratteristica.
- Temperatura: la velocità varia con la temperatura del pezzo, da compensare nelle misure ad alta temperatura.
- Microstruttura e trattamenti termici: influenzano densità ed elasticità.
- Anisotropia: in alcuni materiali la velocità dipende dalla direzione.
Strumenti e buone pratiche
Per misure accurate conviene calibrare sempre lo strumento su un campione dello stesso materiale e alla stessa temperatura del pezzo da misurare. Gli spessimetri Dakota NDT distribuiti da RODER permettono l’impostazione della velocità, la calibrazione a uno o due punti e, nei modelli avanzati, la misura diretta della velocità. Trovi i modelli nelle pagine di catalogo collegate.
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Domande frequenti
Perché lo spessimetro misura un tempo di volo e lo converte in spessore usando la velocità: un valore errato produce una misura errata.
Circa 5920 m/s; nell’alluminio circa 6320 m/s. Ogni materiale ha il proprio valore.
Misurando il tempo di volo su un pezzo di spessore noto: lo strumento calcola la velocità corrispondente.
Sì: è correlata a densità, elasticità e microstruttura; nella ghisa sferoidale indica il grado di nodularità.
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