Come funziona

La misura mediante il metodo del foro cieco permette un’accurata analisi sperimentale delle tensioni residue ad un costo relativamente basso.

Questo metodo rientra nel campo delle tecniche meccaniche semi-distruttive per la misura delle tensioni residue attraverso l’uso di rosette estensimetriche.

Tutti i metodi meccanici si basano sulla rimozione del materiale dal componente in esame in modo da far rilasciare le tensioni e quindi perturbarne l’equilibrio; il materiale rimasto si deforma per riportare l’equilibrio. Le deformazioni risultanti vengono poi acquisite tramite una rosetta estensimetrica, e vengono utilizzate opportune funzioni per risalire alle tensioni residue originali. Le tecniche semi-distruttive rimuovono solo una piccola parte del materiale dal componente principale lasciando integra la sua struttura in modo da rendere possibili ulteriori test o, in alcuni casi, anche il suo riutilizzo.

Il metodo della rosetta forata consiste nel realizzare un foro di piccole dimensioni usando una tecnologia ad alta velocità che induce un’alterazione nello stato di deformazione iniziale consentendo la ridistribuzione delle tensioni residue accumulate all’interno del materiale. Questa variazione può essere misurata attraverso una rosetta estensimetica a tre rami, attraverso cui si procede all’acquisizione e successiva elaborazione dei dati per ottenere i valori delle tensioni residue.

Residual stress measurement ASTM E837

In termini di costi, accuratezza e versatilità, questo è uno dei metodi non-distruttivi più efficienti per la misura delle tensioni residue, ed è comunemente conosciuto come “metodo del foro”. Può essere condotto su diversi tipi di configurazioni a seconda delle dimensioni della rosetta estensimetrica e della relativa fresa utilizzata: cambiando questi due parametri è infatti possibile aumentare l’accuratezza della misura vicino alla superficie o, in alternativa, la profondità totale analizzata. Più nello specifico, il metodo del foro può dare risultati su tensioni residue non uniformi fino a 2mm di profondità, oppure una risoluzione molto piccola vicino alla superficie (5-10 µm). La tipica configurazione utilizzata richiede un foro con un diametro di 2mm circa ed è in grado di fornire risultati di tensioni residue non uniformi fino ad 1mm di profondità.

Per effettuare un test completo utilizzando il metodo del foro è necessario eseguire le seguenti procedure:

  • Installazione di un’opportuna rosetta estensimetrica a tre rami
  • Esecuzione di un piccolo foro al centro della rosetta
  • Misura delle deformazioni prodotte dal rilassamento del materiale
  • Calcolo delle tensioni residue risultanti dalle deformazioni acquisite

Il metodo del foro tramite rosetta estensimetrica è stato standardizzato a livello mondiale secondo la normativa ASTM E837-20 per stati di tensioni uniformi e non.

Tale norma specifica il numero degli incrementi di foratura richiesti, i coefficienti necessari per determinare il valore delle tensioni residue e la tipica incertezza associata a questo tipo di misura.

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