Il metodo della cava anulare (Ring Coring) è un metodo meccanico considerato semi-distruttivo per la misura delle tensioni residue mediante l’utilizzo di rosette estensimetriche. Il metodo consente un’elevata profondità di analisi delle sollecitazioni residue (fino a 5 mm) con uno dei migliori rapporti tra costo e profondità di indagine.
Il metodo della cava anulare consiste nel realizzare una cava attorno ad una speciale rosetta estensimetrica con 3 griglie sovrapposte utilizzando un motore elettrico dedicato per la foratura. Il processo di foratura viene realizzato con incrementi successivi di profondità: alla fine di ogni fase di foratura, le deformazioni rilassate vengono acquisite da un amplificatore digitale estensimetrico dedicato. Una volta che tutte le curve di deformazione sono state acquisite, i dati vengono elaborati al fine di valutare lo tensione residua originariamente presente nel pezzo.
La dimensione della cava è di circa 18 mm x 14 mm (diametro esterno e interno) con una profondità tipica compresa tra 4 a 5 mm. Il metodo permette inoltre il calcolo delle tensioni residue uniformi e non uniformi nello spessore di indagine.
Questo tipo di misura presenta alcuni significativi vantaggi rispetto ad altre tecniche con estensimetri per la misura delle tensioni residue: per prima cosa, il metodo della cava anulare, a parità di campo di sollecitazione residua, produce un segnale di deformazione più grande (circa 3-4 volte superiore rispetto al metodo del foro cieco), e per questo motivo garantisce una maggiore accuratezza nelle misurazioni delle deformazioni. Inoltre, il metodo ha una sensibilità inferiore all’errore di eccentricità.
Il metodo estensimetrico della cava anulare non è stato ancora standardizzato a livello mondiale; tuttavia, esistono diverse procedure riconosciute per specifiche applicazioni industriali (come il metodo KWU) per la valutazione delle tensioni residue (principalmente su grandi parti forgiate). In questi componenti, la presenza di un piccola cava sulla superficie del pezzo (che può essere rimosso o meno successivamente tramite lavorazioni per asportazione di truciolo) non modifica l’integrità e la funzionalità della parte meccanica.
Inoltre, in analogia con il metodo del foro cieco, esistono in letteratura diversi articoli scientifici e attività di ricerca sperimentale riguardanti la valutazione delle tensioni residue mediante il metodo del cava anulare utilizzando diverse strategie di calcolo. In particolare, è possibile valutare i campi di tensione residue non uniformi utilizzando il metodo integrale: in questo caso, grazie alla collaborazione con le università in tutto il mondo più referenziate sul tema, sono state valutate, con metodi degli elementi finiti (FEM), matrici di coefficienti numerici specifici per la determinazione delle sollecitazioni residue.
Forte della pluriennale esperienza nel campo delle misure estensimetriche, delle proprie competenze nel campo della progettazione meccanica e dello sviluppo del software, SINT Technology ha sviluppato e brevettato un sistema completamente automatizzato (MTS3000-RingCore) per la misurazione delle tensioni residue con il metodo della cava anulare.
Grazie al suo rinnovato design, il dispositivo MTS3000-RingCore può essere utilizzato sia per misurazioni di laboratorio che per attività in campo e consente la realizzazione di rapide, semplici e affidabili misure di tensioni residue. Pertanto, l’utilizzo di questa tecnologia ed inoltre la presenza di ingegneri esperti garantisce di ottenere i migliori risultati per le più diverse esigenze. Gli ingegneri di SINT Technology garantiscono sia esperienza che competenza nella misura delle tensioni residue grazie alla loro approfondita conoscenza tecnica del sistema MTS3000-RingCore, essendo direttamente coinvolti nella gestione del processo di produzione, assemblaggio, taratura e collaudo dello strumento.
Approfondimenti bibliografici & Pubblicazioni Scientifiche
- Barsanti, M., Beghini, M., Santus, C., Benincasa, A., & Bertelli, L. (2018). Integral method coefficients for the ring-core technique to evaluate non-uniform residual stresses. The Journal of Strain Analysis for Engineering Design, 53(4), 210–224. https://doi.org/10.1177/0309324718760438
- Schajer GS, Whitehead PS. Hole-drilling and ring coring. In: Schajer GS, editor. Chapter 2 in Practical Residual Stress Measurement Methods. Chichester, UK: Wiley; 2013. pp. 29-64
- Ajovalasit, A., Petrucci, G., Zucarello, B. “Determination of Nonuniform Residual Stresses Using the Ring-Core Method”, Journal of Engineering Materials and Technology, Volume 118, Issue 2, pp 224-228, 1996.
- Zuccarello, B. “Optimization of depth increment distribution in the ring-core method”, Journal of Strain Analysis for Engineering Design, Volume 31, Number 4, pp 251-258, 1996.
- Zuccarello, B., Menda, F. & Scafidi, M. Error and Uncertainty Analysis of Non-Uniform Residual Stress Evaluation by Using the Ring-Core Method. Exp Mech 56, 1531–1546 (2016). https://doi.org/10.1007/s11340-016-0150-5
- Valentini E, Benincasa A, Bertelli L (2011) An automatic system for measuring residual stresses by Ring-core method, Italian stress analysis association, 40th National Congress, University of Palermo