Issue 12

C. Clienti et alii, Frattura ed Integrità Strutturale, 12 (2010) 37-47; DOI: 10.3221/IGF-ESIS.12.04 38 brevetto nazionale degli autori [17] d el 1988 ed un successivo brevetto sempre degli stessi autori [18] di aggiornamento e di applicazione della metodologia. La potenzialità e l’applicabilità della metodologia termografica per la caratterizzazione dinamica di materiali è ormai riconosciuta come tecnica utilizzabile anche fuori dai laboratori al punto tale che altri studiosi stranieri, anche sulla base di quanto fatto precedentemente dal 1983 ad oggi dal gruppo di Catania (le osservazioni di base già presenti nei brevetti nazionali [17-18] vengono quasi integralmente riportate) hanno brevettato negli Stati Uniti nel 2009 [19-21] procedure idonee alla caratterizzazione sia di materiali che di componenti. Le tecniche termografiche consentono la determinazione delle caratteristiche meccaniche attraverso l’osservazione dei transitori termici riconducibili agli effetti termoelastici e termoplastici dei materiali sottoposti a sollecitazioni statiche e/o dinamiche. Il rilievo termografico, inoltre, offrendo una visione a campo intero consente la determinazione della zona del componente che per prima subisce variazioni termiche riconducibili ad uno degli effetti sopracitati; tali transitori correlati con le cause che le hanno determinate consentono di stabilire se il componente rientra nelle indicazioni di progetto o se, al contrario, evidenzia un comportamento inatteso. I vari studi del gruppo hanno portato ad una progressiva evoluzione della metodologia con una serie di variazioni originali, permettendo non soltanto la valutazione del limite di fatica ma anche quella dell’intera curva di fatica e delle condizioni di danneggiamento. Inoltre, la metodologia si è ulteriormente sviluppata per consentire prove ancora più rapide, per valutare la vita residua ed estendere la tecnica non solo ai materiali ma anche ai componenti o addirittura ai sistemi meccanici nelle peculiari condizioni di esercizio. L’esperienza maturata in laboratorio, in cui i parametri di prova sono più facilmente controllabili, ha suggerito agli autori di sperimentare l’applicabilità in ambienti confinati di non difficile controllo. Di conseguenza, si è estrapolato il ragionamento ai controlli di qualità di prodotti/processi, dove è possibile mettere a punto metodologie di controllo che si basano sul rilievo termografico, sfruttando le peculiarità di tale tecnica: assenza di invasività, tecnica a campo intero, parametri di prova ripetibili. O BIETTIVO DEL LAVORO Sulla base delle precedenti considerazioni, dopo avere sperimentato l’applicabilità del metodo di base su elementi di macchina in laboratorio e dopo avere verificato la possibilità della stima del danno [22] si è sviluppato un sistema per il monitoraggio non distruttivo di componenti meccanici in produzione che, come già detto, è stato oggetto di brevetto [18] . Utilizzando le indicazioni prima descritte, si giunge alla conclusione che, sottoponendo il componente meccanico o industriale ad un opportuno sistema di carico (che può essere quello di esercizio, di collaudo o derivato da questi) per un numero di cicli limitato (poche centinaia o migliaia secondo il componente stesso e la sua durata in esercizio), è possibile evidenziare, mediante analisi termica della superficie, se il componente presenta difetti strutturali che lo porteranno a rottura precoce già all’interno della linea stessa di produzione o immediatamente a valle di essa. Creando ambienti controllati ed operando mediante analisi differenziale di immagini, è possibile evitare errori che applicazioni in ambiente esterno potrebbero introdurre. Il controllo permetterà, quindi, di regolare i parametri di processo perché i componenti prodotti rientrino nel campo di tolleranza strutturale ammesso e/o di definire le caratteristiche strutturali dei vari lotti di produzione, in modo da poterne controllare i percorsi successivi. Utilizzando tale sistema come controllo di qualità è quindi possibile definire le non conformità del componente o della linea di produzione. In tal senso, quindi, il presente lavoro vuole essere un contributo efficace per la definizione di procedure per il controllo di qualità strutturale, possibilmente direttamente nei processi di produzione in linea. La procedura adottata si articola secondo le seguenti attività. - Analisi del problema (determinazione delle specifiche, del target, della tempistica). - Definizione e scelta del componente. - Analisi delle condizioni di esercizio e definizione delle condizioni di carico e vincolo. - Campagna di prove in laboratorio per la definizione delle condizioni limite. - Definizione delle mappe termiche di riferimento in ambiente controllato. - Campagna di prove all’interno della linea stessa di produzione o immediatamente a valle di essa in ambiente controllato con parametri identici a quelli del punto precedente. Lo sviluppo di questo lavoro si colloca nell’ambito del progetto FIRB Smart Reflex “Sistemi di produzione intelligenti, flessibili e riconfigurabili” , che vede come partecipanti, oltre al DIIM dell’Università di Catania, il Centro Ricerche FIAT, l’IFAC-CNR di Firenze, il DIMEC dell’Università di Genova. Il progetto riguarda lo sviluppo di sistemi d’automazione orientati alla flessibilità in grado di soddisfare i requisiti di agile riconfigurabilità, adattabilità e riutilizzo delle soluzioni, favorendo la riduzione dei tempi e costi durante l’intero ciclo di vita.