Issue 22

D. Cerniglia et alii, Frattura ed Integrità Strutturale, 22 (2012) 93-101; DOI: 10.3221/IGF-ESIS.22.10 95 in un’unica ispezione, onde superficiali che si propagano in direzione circonferenziale; la seconda realizza un’ispezione continua sull’intera circonferenza, lungo la generatrice del disco. Il primo setup sperimentale è mostrato in Fig. 1. Le onde superficiali di Rayleigh sono generate tramite un laser pulsato e acquisite tramite due trasduttori piezoelettrici. Le onde superficiali si propagano solo nello strato superficiale dei solidi, seguendone il profilo, e penetrano nel materiale per una profondità pari alla lunghezza d’onda, in relazione quindi alla frequenza di ispezione utilizzata [2]. L’ampiezza dello spostamento delle particelle decresce dalla superficie verso l’interno del mezzo. Il laser utilizzato opera a 1064 nm con un’energia massima di 900 mJ, frequenza 10 Hz e durata dell’impulso di 5 nsec. I sensori registrano un segnale proporzionale alla pressione acustica, che è la deviazione locale della pressione rispetto a quella ambiente causata dall’onda ultrasonora. Hanno una frequenza nominale di 1.5 MHz, larghezza di banda (a -6 dB) 240 kHz e diametro 12 mm. La distanza di ciascun trasduttore dalla superficie del disco è 5.5 mm. I sensori hanno una disposizione simmetrica ( Fig. 1) rispetto al piano su cui è il fascio laser, con  1 =  2 =  . Si è assunto  140 °, definito in maniera arbitraria. Il trasduttore 1 è inclinato in modo da favorire la ricezione delle onde che viaggiano in verso orario, mentre il trasduttore 2 ( inclinato dello stesso angolo) favorisce la ricezione delle onde antiorarie. Il disco viene ispezionato per una profondità di 1.9 mm, pari alla lunghezza d’onda dell’onda superficiale data dal rapporto tra la velocità dell’onda superficiale nell’alluminio (V Al = 2.9 mm/  s) e la frequenza dell’onda (1.5 MHz). In condizioni statiche, in conseguenza alla loro disposizione simmetrica rispetto al punto di origine delle onde ultrasonore, i due trasduttori acquisiscono le stesse forme d’onda sul disco integro (Fig. 2). La prima onda (R1) ha il seguente tempo di volo (TOF): T      aria Al R1 Al aria S S 245.6 5.5 OF 101 μs V V 2.9 0.33 dove S Al ed S aria sono la distanza percorsa nel disco e in aria, Varia la velocità dell’onda in aria. La seconda onda (R2), ovvero la prima che si presenta nuovamente al sensore dopo aver percorso tutta la circonferenza del disco, ha tempo di volo pari a: 632 319 d T T      R2 R1 Al S OF OF 101 μs V 2.9 dove con S d si è indicata la lunghezza della circonferenza del disco. Il tempo necessario affinché l’onda percorra un giro completo della superficie del disco è pari a 218  s. Inoltre, nel caso statico, si hanno fenomeni di interferenza delle due onde propaganti in senso opposto, caratterizzate da identici tempi di volo, tali da provocare aumenti dell’ampiezza delle stesse ad ogni mezza rivoluzione (rilevabile con un sensore posto a 180°). Figura 1 : Configurazione per il rilievo di difetti superficiali con onda che si propaga in direzione circonferenziale. Figure 1 : Setup to detect surface defects using the wave propagating along the circumferential direction.