Le ultime novità nel controllo non distruttivo degli ingranaggi

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Durante il corso sulle nuove tecnologie di controllo non
distruttivo della profondità del trattamento termico e della
durezza degli ingranaggi, organizzato congiuntamente da
ASSIOT e ASSOFLUID lo scorso novembre presso la sede di
CISAM-ERNST, sono state presentate le tecnologie HTD ed
ESATEST®, che consentono misurazioni senza distruggere il
pezzo e con una drastica riduzione dei tempi di prova.

Lo scorso 21 Novembre presso la sede CISAM-ERNST di Induno Olona (VA), ASSIOT e ASSOFLUID hanno organizzato congiuntamente un nuovo appuntamento della Training Factory. Si è trattato, in questo caso, di un corso sulle nuove tecnologie di controllo non distruttivo della durezza e della profondità del trattamento termico degli ingranaggi.

Aperto ai responsabili di laboratorio che operano nel campo della scienza dei materiali e del controllo qualità, il corso ha illustrato le tecnologie HTD per la misura dello spessore del trattamento termico ed ESATEST®, rivolta al controllo della durezza, entrambe sviluppate da Ernst.

CISAM-ERNST ha aperto i lavori introducendo il corso e anticipando gli argomenti oggetto di studio.

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Le presentazioni sono state seguite, nel pomeriggio, da prove pratiche sui campioni delle aziende clienti.

Un sistema innovativo per misurare la profondità del trattamento termico

La misura della profondità del trattamento termico ha un ruolo importante in moltissime applicazioni, dal settore automobilistico a quello aerospaziale, da quello delle macchine utensili al settore militare.

Le tecnologie tradizionali presentano, però, dei limiti legati soprattutto al lungo tempo richiesto per la prova.

Con la tecnologia HTD, CISAM-ERNST offre una tecnologia che permette di misurare velocemente (meno di un minuto) e con precisione la profondità del trattamento termico di strati induriti evitando operazioni quali il sezionamento del campione, l’inglobatura e la lucidatura, quindi senza danneggiare l’integrità del pezzo.

Il principio di funzionamento si basa sull’elaborazione della curva di durezza ottenuta dall’acquisizione continua dei valori rilevati durante la progressiva applicazione del carico, senza influenze dovute a cedimenti e flessioni del pezzo in prova.

HTD effettua un’unica impronta applicando progressivamente il carico e misurando a intervalli regolari la profondità raggiunta. Questo campionamento equivale a effettuare un elevatissimo numero di impronte in un unico punto. Il risultato è una curva Carico-Durezza che sintetizza tutte le misure effettuate durante la prova.

Un algoritmo sviluppato da ERNST elabora le informazioni ottenute dalla curva di durezza e ricava il valore della profondità del trattamento termico e la curva schematica dello strato superficiale indurito.

Il valore di durezza assoluto viene convertito in valore di durezza Vickers secondo le tavole di conversione standard.

Le due apparecchiature, HTD 1500 e HTD 4000, sono in grado di misurare spessori fino a 1.3 mm e 2.7 mm rispettivamente. Dotate di uno stativo di grande capacità sono in grado di eseguire prove di particolari di grandi dimensioni fino a 315 mm in altezza e 315 mm in profondità. Il penetratore di metallo duro ha una durata di 2.500/3.000 prove a seconda del tipo di materiale e del carico massimo impiegato.

“A differenza dei metodi tradizionali, la tecnologia consente all’operatore di intervenire immediatamente e di migliorare la qualità della propria produzione. I risultati diminuiscono le incertezze e migliorano la comunicazione tra fornitore e cliente, riducendo gli sprechi e ottimizzando la produttività. L’eliminazione della preparazione metallografica del campione, il tempo di prova e la riduzione degli scarti permettono, inoltre, una considerevole diminuzione dei costi. In uno scenario industriale che mette la qualità sempre più in primo piano così come le norme e i controlli diprocesso, HTD rappresenta un valore aggiunto nella misura e nell’analisi del trattamento termico. HTD offre agli operatori la possibilità di valutarne la consistenza, riducendo contestualmente costi e tempi di svolgimento della misura”.

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Il principio di funzionamento innovativo del sistema HTD

 

Strumentazione da banco e portatile per la determinazione della durezza

La tecnologia ESATEST® si rivolge invece alla misurazione della durezza in punti fisicamente irraggiungibili con gli strumenti convenzionali, senza distruggere il pezzo.

Il sistema MTR X (disponibile in versione da banco e portatile) opera secondo il principio di determinazione della durezza mediante la misurazione della resistenza elettrica ESATEST® brevettato ds Ernst: il penetratore di diamante funziona anche come sonda per la determinazione della dimensione dell’impronta per mezzo della resistenza elettrica dello stesso penetratore.

Spiega Marco Alfieri, di CISAM-ERNST: “Questa tecnologia rende agevole l’operazione di misura senza dover sezionare, e quindi distruggere, il pezzo. Questo vale, ad esempio, per i denti degli ingranaggi, così come la gola, la cresta, i fori, gli evolventi e così via. L’agilità dello strumento, unito alla dotazione di accessori, rende possibile la misurazione in punti difficili da raggiungere, una “mission impossibile” per i durometri tradizionali”.

Lo strumento utilizza un penetratore duro, con una superficie semi conduttrice per misurare la resistenza elettrica. La relazione tra maggiore penetrazione e minore resistenza misurata (curva carico/resistenza), consente di determinare la durezza. La curva viene confrontata con una curva di calibrazione eseguita precedentemente a durezza costante. A pari resistenza misurata, si ha la stessa penetrazione. Se questo risultato viene ottenuto con forze diverse, la proporzione tra queste forze è uguale alla proporzione tra le durezze del pezzo misurato e del provino di calibrazione.

Il risultato finale è la misura della durezza. Si tratta di una semplice proporzione matematica.

Per le sue caratteristiche, ESATEST® si presta in modo particolare a pezzi dalle geometrie molto complesse, come gli ingranaggi, per l’appunto.

 

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Il durometro è disponibile sia in versione da banco, sia in versione portatile wireless, entrambe molto semplici da utilizzare. La seconda (a sx), e-handy, si basa sul principio  illustrato sotto, e consente di ottenere, con una sola prova, i valori di durezza, rilevati su un’ampia gamma di carichi, e su qualsiasi metallo (acciai ferritici, martensitici, austenitici, alluminio, rame, ottone e così via). Questo si rivela particolarmente utile nel controllo di parti trattate superficialmente, per un’immediata valutazione del trattamento termico.

Il penetratore di diamante svolge qui anche la funzione di sensore per la determinazione d’impronta.

Svariate possibilità sono infine offerte dall’applicazione Android: creazione e salvataggio di un elevato numero di file, conversione dei risultati in scale alternative, calcolo e visualizzazione delle statistiche, grafici e istogrammi, creazione dei report e loro stampa in rete.

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Il principio di funzionamento dei durometri della linea Esatest