Per velocizzare il progetto, è possibile etichettare le pile di laminazione con dettagli quali tolleranza, materiale, finitura superficiale, se è necessario o meno un isolamento ossidato, quantitàe altro ancora.
Gli spessimetri a correnti parassite sono in grado di misurare lo spessore del rivestimento su laminazioni sono veloci, ma non sono automaticamente lo strumento più adatto per ogni lavoro di laminazione. Il problema principale è il substrato. Molti motori, generatori e laminati per trasformatori sono realizzati in acciaio elettrico magnetico, mentre i misuratori di spessore a correnti parassite standard sono spesso progettati per rivestimenti non conduttivi su metalli conduttivi non magnetici.
Nel caso dell'acciaio elettrico magnetico, l'induzione magnetica rappresenta spesso il principio più diretto per la misurazione dello spessore del rivestimento. I metodi basati sulle correnti parassite possono comunque funzionare in determinate configurazioni, specialmente se si utilizzano sonde adeguate e si effettua una corretta validazione, ma non devono essere considerati come soluzioni "plug-and-play".
La risposta concreta è piuttosto semplice: scegliere il principio di misurazione in base al substrato, verificarlo sul materiale di laminazione specifico, effettuare la misurazione prima dell’impilamento, ove possibile, e non confondere mai lo spessore del rivestimento con le prestazioni isolanti.
Questa è la versione “pulita”. Quella che circola in officina è più confusa.
Uno strato di laminazione è sottile. A volte misura solo pochi micrometri. Per questo è facile sottovalutarlo.
Il rivestimento contribuisce a separare le lamiere metalliche all’interno di una pila. Tale separazione riduce i percorsi di corrente interlaminari, favorisce l’isolamento elettrico, limita la corrosione e influisce sulla struttura della pila. Se il rivestimento è troppo sottile, possono verificarsi cortocircuiti locali tra le lamierine. Se è troppo spesso, il fattore di pila potrebbe diminuire, poiché una parte minore dell’altezza della pila è costituita da acciaio magnetico utile.
C'è poi anche quel caso intermedio piuttosto delicato: il rivestimento sembra accettabile nel complesso, ma risulta debole in prossimità dei bordi punzonati, delle bave, delle fessure o delle zone di pressione. È proprio lì che spesso hanno origine i guasti. Non, per così dire, al centro di un provino piatto. Di solito nella parte della laminazione che nessuno ha misurato.
Un misuratore a correnti parassite utilizza una bobina di sonda alimentata da corrente alternata. La sonda genera un campo elettromagnetico. Quando la sonda si avvicina a un materiale di base conduttivo, tale campo induce piccole correnti circolanti nel metallo.
Il rivestimento modifica la distanza tra la sonda e il substrato conduttivo. Questa variazione di distanza altera il segnale della sonda. Lo spessimetro converte tale segnale in spessore del rivestimento.
Questa spiegazione si applica a molti casi semplici: un rivestimento non conduttivo su una base conduttiva non magnetica.
Le laminazioni non sono sempre così semplici.
L'acciaio elettrico è conduttivo e magnetico. Il comportamento magnetico influisce sul segnale della sonda, a volte in modo significativo. Un misuratore può rilevare il distacco del rivestimento, la permeabilità del substrato, gli effetti dello spessore della lamiera, la rugosità superficiale o una combinazione di tutti e quattro questi fattori. Il valore visualizzato sul display può sembrare stabile, ma è comunque possibile che la misurazione non sia corretta.
Questo è l'aspetto che molte guide sullo spessore dei rivestimenti tendono a tralasciare, ma è importante.
Per i rivestimenti di laminazione, il principio di misurazione deve essere scelto in base alla coppia di materiali costituita dal rivestimento e dal substrato.
| Condizioni del substrato e del rivestimento | Metodo solitamente adeguato | Perché | Avviso principale |
|---|---|---|---|
| Rivestimento non conduttivo su metallo conduttivo non magnetico | Correnti parassite | La sonda rileva il distacco dalla base conduttiva | Non è il caso tipico delle lamierine di acciaio elettrico |
| Rivestimento non conduttivo su acciaio magnetico | Induzione magnetica | La sonda rileva la distanza da una base ferromagnetica | Da verificare preferibilmente con campioni reali di laminazione |
| Strato molto sottile su acciaio elettrico magnetico | Induzione magnetica o sistema specializzato e convalidato a correnti parassite | Le piccole variazioni di spessore sono sensibili agli errori di calibrazione | Non affidatevi esclusivamente alla calibrazione di fabbrica |
| Rivestimento conduttivo o semiconduttivo | Metodo specifico o verifica dei riferimenti | Le ipotesi standard potrebbero rivelarsi errate | Confermare con dati di prove trasversali, basate sulla massa o elettriche |
| Pila di laminati finita | Misurazione limitata alla superficie | Lo stato del rivestimento interno non è visibile | Le letture esterne non dimostrano l'isolamento interlaminare |
Un errore comune è chiedersi: “Un misuratore a correnti parassite può misurare questo?”
La domanda migliore è: Quale risposta elettromagnetica viene effettivamente utilizzata dal misuratore, e tale risposta è stata verificata su questo acciaio elettrico rivestito?
Gli spessimetri a correnti parassite sensibili all’ampiezza possono risentire delle variazioni di permeabilità nei substrati magnetici. Gli strumenti sensibili alla fase o a doppio metodo possono distinguere alcuni effetti, ma solo entro il loro campo di misura previsto. L’induzione magnetica rappresenta spesso il punto di partenza più sicuro per i rivestimenti non magnetici su lamierini ferromagnetici.
Tuttavia, non basarti solo sulla teoria. Verifica.
Un coupon piatto e non perforato è facile da gestire. Una laminazione perforata è meno maneggevole. Una pila già pronta è ancora peggio.
Le laminazioni comportano diversi problemi di misurazione contemporaneamente:
Una misurazione effettuata sulla superficie esterna esposta di una pila non permette di capire cosa sia successo tra i fogli interni. Fornisce solo informazioni sulla superficie accessibile. Potrebbe essere utile. Ma forse non è sufficiente.
Per il controllo di processo, misurare le lamine sfuse, i nastri rivestiti in entrata, i campioni punzonati o i provini di riferimento. Se il pezzo è già impilato, utilizzare il valore di lettura con cautela. Non dare per scontato che lo strumento riesca a vedere attraverso la pila.
Ti serve lo spessore del rivestimento per lato? Il contributo totale del rivestimento all'altezza dello stack? Lo spessore locale minimo dopo la punzonatura? Lo spessore medio del rivestimento sulla lamiera in entrata?
Si tratta di questioni diverse. Una specifica vaga come “verificare lo spessore del rivestimento” genera dati di ispezione di scarsa qualità. L’operatore potrebbe misurare il centro. Al cliente potrebbe interessare il bordo. Il lotto potrebbe presentare difetti in un altro punto.
Un'istruzione più corretta dovrebbe essere la seguente:
“Misurare lo spessore del rivestimento sulle lamine sfuse prima dell’impilamento, in punti prestabiliti a una distanza di almeno 5 mm dai bordi tagliati, a meno che non sia specificata un’ispezione dei bordi. Indicare il valore medio, minimo, massimo, l’intervallo, il principio di misurazione, il riferimento di calibrazione e la quantità di campioni.”
Niente di sofisticato. Più difficile da fraintendere.
La calibrazione dovrebbe rispecchiare il più fedelmente possibile il lavoro reale:
Nel caso di rivestimenti sottili, anche una minima deviazione può comportare un errore significativo. Pochi micrometri possono determinare se un lotto risulti accettabile o meno. La calibrazione in fabbrica non è sufficiente quando il substrato è magnetico e la tolleranza è ristretta.
Utilizzate fogli di riferimento o campioni noti, ma assicuratevi che siano ben distesi. Polvere, olio, pieghe e l’inclinazione della sonda possono generare dati apparentemente corretti ma in realtà errati.
Impilare nasconde le prove.
Una volta che le lamine sono state compresse, incastrate, saldate, incollate o verniciate, lo spessore del rivestimento risulta influenzato dal contatto meccanico, dagli spazi d’aria, dal contatto con le sbavature e dalla pressione di assemblaggio. Lo spessimetro non è in grado di distinguere tutti questi fattori dall’esterno.
I punti di ispezione più utili sono solitamente:
Se in seguito dovesse sorgere una controversia con un cliente, i campioni conservati si rivelano preziosi. Forniscono infatti un elemento misurabile che non è rimasto sepolto all’interno della carota.
Un'analisi casuale porta a una sicurezza casuale.
Creare una mappa. Utilizzare ogni volta gli stessi punti. Includere le regioni centrali, quelle periferiche e le zone a rischio note. Se è necessaria la misurazione dei bordi, separarla dalla normale misurazione della superficie, poiché il comportamento delle letture in prossimità dei bordi potrebbe differire.
Una semplice mappa di ispezione può includere:
Non bisogna sommare tutti questi dati in un’unica media senza tener conto del contesto. I dati relativi alla zona perimetrale e quelli relativi alla superficie aperta rispondono a domande diverse.
Lo spessore medio può nascondere il problema.
Un rivestimento che presenta diversi punti sottili in prossimità delle sbavature può comunque mostrare un valore medio soddisfacente. Un rivestimento troppo spesso nelle aree a basso rischio può compromettere il fattore di impilamento senza migliorare l'isolamento dove è davvero necessario.
Indica almeno:
Il valore minimo è spesso il primo dato che gli ingegneri prendono in considerazione. La media non è inutile, ma semplicemente non è sufficiente.
| Sintomo | Causa probabile | Cosa controllare per primo | Misure correttive più efficaci |
|---|---|---|---|
| Le letture si susseguono nel corso della giornata | Temperatura, usura della sonda, scostamento di calibrazione, pressione esercitata dall'operatore | Ricontrollare lo zero e i campioni di riferimento | Aggiungi controlli di verifica programmati |
| I valori sono elevati in prossimità dei bordi | Effetto di bordo, bave, sonda non posizionata correttamente | Confrontare separatamente i valori rilevati ai bordi e al centro | Utilizzare uno spostamento laterale definito o una microsonda convalidata |
| I valori sono inferiori alle aspettative | Rivestimento sottile, impostazione errata del substrato, metallo a vista, rivestimento danneggiato | Confrontare con un campione rivestito di cui si conoscono le caratteristiche | Verificare mediante sezione trasversale o provino di controllo |
| I valori rilevati si distribuiscono attorno allo stesso punto | Inclinazione della sonda, rugosità, sporco, contatto instabile | Pulire la superficie e utilizzare un supporto per sonda | Aggiungi un dispositivo di fissaggio o una guida di contatto |
| Da un lato si legge in modo diverso | Vero squilibrio del rivestimento o effetto della direzione di lavorazione | Misurare entrambi i lati con la stessa configurazione | Monitorare i dati specifici per lato |
| Buon spessore, ma scarso isolamento | Crepe, fori minuscoli, contaminazione conduttiva, cortocircuiti da sbavature | Eseguire la prova di isolamento superficiale o di resistenza interlaminare | Considerare lo spessore e l'isolamento come parametri di regolazione distinti |
| Il fattore di impilamento è cambiato, ma lo spessore sembra normale | Compressione, distribuzione del rivestimento, altezza delle sbavature, planarità della laminazione | Confronta i valori relativi all'altezza della pila e ai pezzi sciolti | Aggiungere controlli di bava e planarità |
Non si tratta di una distinzione di poco conto.
Uno strato di rivestimento può essere spesso e screpolato. Può essere sottile e continuo. Può apparire integro al centro e presentare difetti in prossimità del bordo di una fessura. Lo spessore aiuta a spiegare il comportamento isolante, ma non lo dimostra.
Per le lamierine di acciaio elettrico, la misurazione dello spessore dovrebbe essere abbinata a prove relative all’isolamento quando l’applicazione lo richiede. La resistenza di isolamento superficiale, la resistenza interlaminare, il comportamento in caso di rottura di isolamento e i controlli post-lavorazione possono evidenziare problemi che uno spessimetro non è in grado di rilevare.
Lo spessore risponde a una domanda: Quanto rivestimento sembra esserci?
Il collaudo elettrico pone un’altra domanda: La superficie laminata mantiene le sue proprietà isolanti in determinate condizioni?
Entrambe le questioni devono essere inserite in un piano di qualità serio.
Inizia dal sistema dei materiali. Non dal nome del prodotto. Non dalla risoluzione dello schermo.
Prima di scegliere un manometro, poniti le seguenti domande:
Per la maggior parte dei rivestimenti non conduttivi su lamine magnetiche, occorre considerare innanzitutto l’induzione magnetica. I metodi basati sulle correnti parassite possono essere validi, ma devono essere verificati sul pezzo reale. Se il rivestimento è conduttivo o la geometria è complessa, non dare per scontato che uno dei due metodi funzioni senza aver prima effettuato prove di correlazione.
Utilizza questo flusso di lavoro per il controllo della produzione:
Sì, ma solo se lo spessimetro, la sonda, il substrato, il rivestimento e la calibrazione sono adeguati. Gli spessimetri a correnti parassite standard funzionano solitamente in modo più semplice su substrati conduttivi non magnetici. Le lamierine di acciaio elettrico sono magnetiche, pertanto il metodo deve essere validato con attenzione.
Per i rivestimenti non conduttivi su acciaio elettrico magnetico, l’induzione magnetica è spesso il metodo più diretto. Le tecniche basate sulle correnti parassite possono comunque funzionare in determinate configurazioni specializzate, ma la loro accuratezza non deve essere data per scontata senza aver effettuato prove di correlazione.
I bordi tagliati possono interferire con il campo di rilevamento della sonda. Possono inoltre presentare bave, bordi arrotondati, acciaio a vista, rivestimento incrinato o deformazioni locali. Questi effetti possono alterare la lettura anche quando il rivestimento lontano dal bordo risulta stabile.
È possibile misurare le superfici esterne accessibili, ma ciò non dimostra lo spessore del rivestimento né le condizioni dell’isolamento tra le lamine interne. Per un controllo effettivo del rivestimento, misurare le lamine sfuse o i campioni di riferimento prima dell’impilamento.
No. In alcuni casi, uno strato più spesso può migliorare la separazione, ma può ridurre il fattore di impilamento e potrebbe non risolvere il problema di crepe, cortocircuiti da sbavature o contaminazione. L’obiettivo dovrebbe essere un intervallo di spessore controllato, supportato da dati sulle prestazioni isolanti.
Misurare campioni di riferimento noti realizzati con lo stesso substrato e lo stesso sistema di rivestimento. Successivamente, confrontare le letture dello spessimetro con un metodo di riferimento attendibile, come la misurazione della sezione trasversale, il calcolo dello spessore del rivestimento basato sulla massa o una prova di isolamento elettrico concordata.
Lo spessore non garantisce la continuità. Crepe, fori minuscoli, residui conduttivi, bordi danneggiati o sbavature possono creare percorsi elettrici anche quando lo spessore medio del rivestimento sembra accettabile.
Non esiste un numero universale. Effettuare un numero sufficiente di misurazioni per rilevare le variazioni presenti sul pezzo. È preferibile utilizzare una mappa fissa con punti centrali, esterni e di zona a rischio piuttosto che poche misurazioni casuali.
Includere il numero di campioni, i punti di misurazione, il valore medio, il minimo, il massimo, l'intervallo, il principio di funzionamento dello strumento, le dimensioni della sonda, il metodo di taratura, il tipo di substrato, il lato rivestito e le condizioni del pezzo. Se sono incluse letture ai bordi, indicarle separatamente.
La misurazione dello spessore del rivestimento sulle lamine non consiste semplicemente nell’appoggiare una sonda sull’acciaio e registrare un valore.
Il substrato potrebbe essere magnetico. Il rivestimento potrebbe essere molto sottile. Il bordo potrebbe essere danneggiato. La struttura a strati potrebbe nascondere i veri punti di contatto. Lo spessimetro potrebbe essere preciso ma non adatto al pezzo in questione.
Utilizzare misuratori a correnti parassite ove opportuno. Ricorrere all’induzione magnetica quando la combinazione di materiali lo richiede. Convalidare il metodo su campioni reali di laminati. Tenere separati i dati relativi ai bordi. Abbinare i controlli di spessore alle prove di isolamento quando le prestazioni sono fondamentali.
Una pila di laminati di solito mostra segnali di allarme prima che si verifichi un guasto più grave. Una misurazione più accurata del rivestimento consente di individuare tali segnali mentre i componenti sono ancora misurabili.
Per velocizzare il progetto, è possibile etichettare le pile di laminazione con dettagli quali tolleranza, materiale, finitura superficiale, se è necessario o meno un isolamento ossidato, quantitàe altro ancora.
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