Test ad ultrasuoni di getti di ghisa sferoidale per verificare la nodularità

Mar 25, 2023

Figura 1: Tipici getti automobilistici in ghisa sferoidale

Figura 2: Valori di velocità del suono per la ghisa

Figura 3: Strumento per test ad ultrasuoni e software adattato

Figura 4: configurazione di prova in una vasca di immersione

Figura 5: Principio di misurazione della velocità del suono

Figura 6: gli echi della fusione di riferimento vengono risolti e le posizioni dei gate vengono impostate.

Figura 7: I limiti di velocità e spessore per la fusione da testare vengono calcolati e inseriti nella finestra di dialogo di impostazione del test a ultrasuoni.

Figura 8: il numero di serie, lo spessore e la velocità della fusione di riferimento vengono inseriti nella finestra di dialogo di calibrazione.

Figura 9: TOF 1 misurato senza colata nell'apparecchio (solo acqua).

Figura 9: TOF 1 misurato senza colata nell'apparecchio (solo acqua).

Figura 10: TOF 2 viene misurato con il getto in posizione nell'attrezzatura.

Figura 10: TOF 2 viene misurato con il getto in posizione nell'attrezzatura.

Figura 11: Dopo una regolazione riuscita, il valore misurato viene visualizzato e il sistema indica "Calibrazione OK".

Figura 11: Dopo una regolazione riuscita, il valore misurato viene visualizzato e il sistema indica "Calibrazione OK".

Figura 12: Un operatore carica manualmente una fusione.

Figura 13: Scarico automatizzato di una fusione mediante un'unità pick-and-place.

Figura 14: Interfaccia operatore che mostra il grafico delle tendenze, i contatori dei risultati, i valori misurati e i LED della sequenza di test.

Figura 15: Interfaccia utente multicanale che mostra quattro canali attivi.

Figura 16: Interfaccia dei difetti che mostra la configurazione del test di laminazione.

Figura 17: Interfaccia difettosa che mostra la configurazione del test dell'interfaccia.

La ghisa duttile è un materiale di fusione ferro-carbonio la cui matrice include carbonio sotto forma di particelle di grafite nodulare. I noduli di grafite arrotondati nella matrice della ghisa duttile offrono una maggiore resistenza alla concentrazione delle sollecitazioni rispetto alle scaglie di grafite (come nella ghisa grigia) e, quindi, inibiscono la creazione di cricche.

I componenti automobilistici critici per la sicurezza realizzati in ghisa duttile devono essere testati per verificare che includano la corretta percentuale di nodularità poiché un guasto catastrofico di una di queste parti può provocare danni, lesioni e persino la morte. I produttori utilizzano abitualmente un metodo di test distruttivo, l'analisi della microstruttura, per verificare la corretta nodularità delle parti campione. L'analisi microstrutturale viene generalmente condotta nel laboratorio metallurgico e, nella migliore delle ipotesi, rappresenta solo un piccolo campione della produzione totale.

Poiché i componenti automobilistici fusi vengono utilizzati in applicazioni critiche per la sicurezza, come i sistemi di frenatura e di sterzo, la nodularità deve essere verificata per ogni componente fuso. Poiché l'analisi della microstruttura è un metodo distruttivo, questo metodo rende i componenti testati non riparabili. Di conseguenza, è preferibile un metodo di prova non distruttivo, che consenta di testare il 100% dei componenti di un lotto di produzione.

La relazione tra nodularità e velocità acustica nella ghisa duttile è ben nota. In generale, la velocità del suono diminuisce al diminuire della nodularità percentuale. Le fonderie che producono getti di ghisa duttile stabiliscono limiti di accettazione/rifiuto della velocità del suono per garantire che i getti abbiano la nodularità richiesta.

Esiste una differenza consistente nella velocità del suono tra ferro puro, ghisa nodulare e ghisa grigia. Tipicamente, il ferro elementare puro ha una velocità di circa 0,232 pollici/microsecondo (pollici/μs), il ferro nodulare ha una velocità di circa 0,222 pollici/μs e il ferro grigio ha una velocità di circa 0,192 pollici/μs. Le velocità esatte per una determinata applicazione variano a seconda della composizione della lega, della struttura del grano e di altre variabili del processo.

A causa della relazione tra velocità del suono e nodularità, i test a ultrasuoni non distruttivi sono uno strumento ideale per misurare la nodularità delle parti fuse. Il sistema ad ultrasuoni viene regolato utilizzando getti "di riferimento" rappresentativi con valori di nodularità noti. La geometria del getto di riferimento utilizzato come riferimento deve essere dimensionalmente rappresentativa delle parti di produzione che verranno testate.