Come funziona

Il metodo della cava anulare (ring core) permette un’accurata misura sperimentale delle tensioni ad una profondità di investigazione maggiore di quella massima consentita dagli altri metodi tradizionali (hole drilling, X ray ecc…).

E’ considerato un metodo meccanico semi-distruttivo per la misura delle tensioni residue mediante un’apposita rosetta estensimetrica.

Il metodo della cava anulare, in analogia con tutti i metodi meccanici usati per la misura delle tensioni residue, si basa sulla rimozione del materiale dal componente per liberare le sollecitazioni e quindi perturbare lo stato di equilibrio delle sollecitazioni residue; il restante materiale del componente si deforma di conseguenza per ripristinare l’equilibrio. Tali deformazioni vengono acquisite usando una rosetta estensimetrica: attraverso correlazioni matematiche le deformazioni vengono utilizzate per ricalcolare la sollecitazione residua presente originariamente.

Le tecniche semi-distruttive rimuovono solo una piccola quantità di materiale da un componente, mantenendo intatta la sua integrità strutturale complessiva per ulteriori prove, riparazioni e/o uso.

Più in particolare, il metodo del ring core consiste nell’esecuzione di una cava anulare usando un motore elettrico dedicato per indurre un’alterazione dello stato di sollecitazione che comporta un cambiamento ed una ridistribuzione delle tensioni all’interno della struttura. Questa variazione può essere misurata da una rosetta con tre griglie estensimetriche, acquisendo ed elaborando i dati per ottenere il valore delle tensioni residue.

Considerando il rapporto fra costo e profondità di analisi, questo è uno dei metodi non distruttivi più efficienti per la misura delle sollecitazioni residue: eseguendo una cava con un diametro interno di 14mm ed un diametro esterno di 18mm è possibile valutare le sollecitazioni residue fino alla profondità totale di circa 5mm.

Una tipica prova completa mediante il metodo della cava anulare è svolta seguendo questi passaggi:

  • Installazione di una rosetta estensimetrica a tre griglie e relative protezione degli elementi sensibili
  • Posizionamento del dispositivo di foratura nella zona di misura, successivo passaggio dei cavi della rosetta estensimetrica dall’albero cavo e determinazione della posizione di zero attraverso contatto elettrico
  • Foratura di una cava anulare intorno alla rosetta estensimetrica
  • Misura delle deformazioni causate dal rilassamento del materiale
  • Calcolo delle tensioni residue a partire dalle deformazioni misurate

Il metodo estensimetrico della cava anulare non è stato ancora standardizzato a livello mondiale, ma esistono diverse procedure, riconosciute in numerose applicazioni industriali (es. metodo KWU), per la valutazione delle sollecitazioni residue principalmente all’interno delle parti forgiate.

I principali vantaggi di questo metodo sono:

  • Maggiore profondità di investigazione
  • Sensibilità della rosetta più elevata
  • Minore influenza di eventuali errori di eccentricità

Grazie ai molti anni di esperienza nel campo delle misure con estensimetri, della progettazione meccanica e dello sviluppo di software, SINT Technology ha sviluppato e brevettato un sistema completamente automatizzato (MTS3000-RingCore) per la misura ed il calcolo delle sollecitazioni residue mediante questo metodo.

Sono inoltre disponibili numerosi lavori scientifici ed attività sperimentali riguardanti la valutazione delle tensioni residue con il metodo della cava anulare, basati sulle diverse strategie di calcolo. In particolare, è possibile valutare campi di sollecitazione residua non uniformi secondo il metodo Integrale: in questo caso, grazie alla collaborazione con rinomate università, sono stati valutati con il metodo agli elementi finiti (FEM) i coefficienti numerici per la determinazione del valore delle sollecitazioni residue a partire dalle deformazioni misurate.

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