Le termocamere FLIR ad alta velocità controllano la qualità dell'acciaio grezzo nel settore automobilistico.

Le termocamere FLIR rilevano i difetti dell'acciaio con la massima accuratezza.

Nell'odierno mondo industrializzato la richiesta di acciaio, particolarmente dal settore automobilistico, è diventata inarrestabile. Sebbene esistono già metodi efficaci per analizzare l'acciaio grezzo, l'esigenza di maggiore efficienza, sicurezza e qualità cresce continuamente. Per perfezionare i metodi attuali di analisi non distruttiva per le billette d'acciaio, lo specialista tecnologico sudafricano H. Rohloff (Pty) Limited ha sviluppato il Billet InspectIR, un sistema automatico, ad alta velocità per l'ispezione in-linea di billette e tubi d'acciaio. Il sistema avanzato si basa interamente sulla tecnologia termografica FLIR per rilevare i difetti di superficie su billette d'acciaio rotonde e quadrate.

Fondata nel 1946, la H.Rohloff (Pty) Limited è cresciuta fino a diventare una delle prime 100 aziende tecnologiche in Sud Africa. Rohloff™ ha ottenuto la certificazione ISO 9001:2008 ed è sinonimo di apparecchiature, sistemi e soluzioni tecnologici di elevata qualità per il collaudo e la misurazione dei materiali. Rohloff fornisce tecnologia e servizi di manutenzione per una gamma completa di prodotti high-tech di qualità per il collaudo e la misurazione volti a soddisfare le esigenze di una vasta gamma di settori. L'azienda offre soluzioni che spaziano dalle termocamere portatili o indipendenti a grandi progetti chiavi in mano per privati, aziende, distributori e rivenditori indipendenti

Requisiti di sistema

La richiesta di un sistema di ispezione automatico è emersa dalla stessa industria siderurgica. "Un cliente produttore di acciaio desiderava una soluzione adatta a sostituire l'esistente sistema di ispezione visiva e manuale", commenta il sig. Louie van der Walt, direttore tecnico presso H. Rohloff. "Il metodo applicato comportava un notevole dispendio di tempo e non offriva tracciabilità. La nuova soluzione doveva offrire tracciabilità e la relativa documentazione ai fini del controllo di qualità".

Altri requisiti esigevano che l'ispezione fosse rapida e sicura, sensibile, affidabile e preferibilmente senza contatto. Era inoltre importante la capacità di classificare rapidamente i difetti delle billette in base a orientamento, lunghezza e profondità. 

Essendo un'azienda con anni di esperienza nel campo della termografia, H. Rohloff sapeva che questa tecnologia era la chiave del successo. "Attraverso la moderna tecnologia a infrarossi abbiamo dimostrato che tutti questi criteri possono essere soddisfatti. La termografia ha chiaramente una sua applicazioni negli odierni processi di produzione, perché rientra perfettamente nel principio dei test non distruttivi (NDT)", commenta Louie Van der Walt.

Rilevamento ad alta velocità

Il sistema InspectIR comprende un involucro per termocamera, un sistema di elaborazione del segnale, un quadro di controllo operativo, un riscaldatore a induzione, bobine di induzione, un sistema di raffreddamento ad acqua, un nastro trasportatore e un apparecchio per la marcatura dei difetti. Billette, barre o tubi vengono caricati nei trasportatori e alimentati attraverso la cassa della termocamera. Al suo interno, una delle tre bobine di induzione di diverse dimensioni riscalda la superficie del materiale fino a un massimo di 20 °C e le incrinature superficiali si presentano più calde rispetto al resto della zona. A seconda dell'applicazione, in ciascuno degli angoli della cassa sono posizionate tre o quattro termocamere che acquisiscono alla velocità di un metro al secondo i dati generati dalla billetta riscaldata. Questi dati vengono poi analizzati da un sofisticato sistema di elaborazione del segnale che utilizza algoritmi per identificare, quantificare e visualizzare le anomalie. Il software di riconoscimento dei difetti, appositamente progettato, è stato sviluppato in collaborazione con diversi produttori di acciaio. Il Billet InspectIR® è stato concepito per funzionare in una linea di ispezione completamente automatizzata, eliminando il rischio di errore umano.  Una stazione di marcatura utilizza infine una vernice a base d'acqua per contrassegnare la posizione del difetto o, se necessario, contrassegnare il materiale come scarto. 

La cassa della termocamera è lunga 5 metri, larga 1 metro e alta 3 metri. Pesa 5 tonnellate ed è alloggiata in un telaio di alluminio. Può regolare automaticamente la propria altezza in base alla dimensione del materiale da ispezionare.

Un importante principio del sistema InspectIR è che l'aumento di temperatura rilevato sul difetto è correlato alla profondità del difetto superficiale. "Questa soluzione è unica - non c'è nulla di simile sul mercato", commenta van der Walt. "Il Billet InspectIR offre segnalazioni tracciabili e classifica i difetti in base a orientamento, lunghezza e profondità. Questo è particolarmente importante dal punto di vista del collaudo dei materiali perché consente agli utilizzatori di determinare se scartare il componente o sottoporlo a nuova lavorazione per rimuovere il difetto. La soluzione, inoltre, è senza contatto: questo assicura l'assenza di usura e richiede una manutenzione minima grazie alla mancanza di parti mobili".

Ogni termocamera FLIR esegue un totale di 76.800 misurazioni di temperatura sessanta volte al secondo. Questo significa che ogni secondo vengono analizzate 4.608.000 letture di temperatura tramite quattro processori di segnale di altissimo livello. Il software InspectIR distingue automaticamente variazioni di temperatura di appena 1 °C. Le anomalie vengono automaticamente classificate in base alla profondità del difetto, che è direttamente proporzionale al ΔT.

Aumento di produttività

"L'incremento di produttività che deriva dall'utilizzo del sistema Billett InspectIR è enorme", commenta van der Walt. Le barre d'acciaio venivano analizzate solo mediante ispezione visiva o con il test delle particelle magnetiche. L'ispezione visiva è limitata, perché è in grado di valutare solo le discontinuità visibili sulla superficie del materiale. È inoltre dispendioso in termini di tempo e limitata all'acutezza visiva e all'esperienza dell'operatore. Il test delle particelle magnetiche (MT) viene utilizzato per localizzare discontinuità o difetti in superficie e in strati poco profondi nei materiali ferromagnetici. Le anomalie presenti in un materiale magnetizzato causano fughe nel campo magnetico del componente. Se sulla superficie vengono applicate particelle magnetiche, esse sono mantenute in posizione dalla fuga del campo magnetico e forniscono un'indicazione visiva. Sebbene sia un efficace, il metodo richiede un dispendio di tempo. "L'ispezione visiva richiedeva due minuti per ciascuna barra d'acciaio. Con InspectIR, può essere eseguita a una velocità di sei secondi a barra", commenta van der Walt.

Termocamere ad alta sensibilità

Il sistema Billett InspectIR è già operativo in diverse imprese di produzione dell'acciaio in tutto il mondo. "Attualmente abbiamo consegnato un sistema in Sud Africa, un sistema in Germania e tre sistemi in Cina", conferma van der Walt. Il sistema in Sud Africa e uno in Cina utilizzano ciascuno quattro termocamere FLIR SC3000. Gli altri due sistemi per la Cina utilizzano le termocamere A315 e A615 di FLIR.

Le termocamere FLIR SC-Series sono molto flessibili, so no dotate di massima sensibilità, accuratezza, risoluzione spaziale e velocità. "Le termocamere FLIR ci aiutano a fornire un rigoroso controllo di qualità, assolutamente necessario perché le barre vengono tagliate in sezioni più piccole nel corso del processo e utilizzate per componenti di sicurezza nei veicoli automobilistici", commenta van der Walt. 

 "Abbiamo in particolare apprezzato la sensibilità e la velocità elevate della termocamera, dato che il nostro sistema Billet InspectIR deve essere in grado di monitorare barre di acciaio grezzo alla velocità di un metro al secondo".

Anche la FLIR A-Series conta modelli di termocamere estremamente sensibili, dotati di una finestra di windowing all'infrarosso ad alta velocità. La FLIR A-Series consente di registrare immagini termiche a frame rate elevate (ad esempio 200 Hz per la A615).

"Oltre all'elevata sensibilità, le termocamere FLIR sono anche facili da integrare in sistemi più grandi come il Billet InspectIR, perché hanno un design relativamente compatto e leggero", fa notare van der Walt. 

Un'altra caratteristica molto efficace è il fatto che FLIR offre a H. Rohloff gli strumenti idonei per il controllo della termocamera. "Ogni volta che nel sistema di ispezione delle billette InspectIR viene introdotta una barra di dimensioni diverse, la messa a fuoco delle termocamere deve essere adattata. Grazie al software FLIR dedicato, una posizione di messa a fuoco già utilizzata può essere salvata in memoria e richiamata secondo necessità. Anche questo dettaglio

consente di eseguire l'ispezione più rapidamente e in modo più efficiente".

Funzionalità documentali estese

Le immagini termiche sono visualizzate sullo schermo di test. Dopo che ogni billetta o barra di acciaio grezzo è passata attraverso il sistema, vengono generati un'immagine termica e un report della parte sottoposta a collaudo. Tutti i risultati sono memorizzati e possono essere scaricati o stampati in qualsiasi momento. I dettagli dei difetti, come posizione, profondità, lunghezza, orientamento e categorizzazione, vengono memorizzati nel database. Per controllare accuratamente la marcatura dei difetti viene utilizzato un calibro di misurazione laser veloce