Fuori dal metallo il controllo a ultrasuoni cambia natura. La velocità del suono non è più un dato quasi costante come nell’acciaio: in plastiche, compositi, vetro, ceramica, calcestruzzo e legno varia da materiale a materiale e, spesso, all’interno dello stesso pezzo. Il confronto fra i metodi applicabili all’«ultrasuoni su materiali non metallici» parte da qui: non basta che la sonda emetta un impulso, serve che l’eco di fondo torni riconoscibile attraverso un mezzo attenuante, anisotropo o poroso.
Non esiste un metodo unico perché non esiste un comportamento acustico unico. Un composito a fibra lunga attenua e disperde il segnale in modo diverso da una lastra di vetro omogenea; un getto di calcestruzzo introduce porosità e granulometria variabili; il legno, anisotropo per struttura, propaga il suono diversamente lungo la fibra e trasversalmente ad essa. La scelta della tecnica dipende quindi dal materiale di base, non dallo strumento in sé.
In questo confronto restano fuori i metodi magnetici, già trattati altrove per il rivestimento: qui il tema è la propagazione dell’onda ultrasonora dentro il materiale di base non metallico, e i criteri con cui scegliere fra le tecniche disponibili caso per caso.
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Ultrasuoni su materiali non metallici: confronto fra i metodi disponibili
In un materiale non metallico la velocità di propagazione dell’impulso ultrasonoro non è un valore di catalogo ma un dato da verificare caso per caso, secondo UNI EN ISO 16809 per la taratura della velocità del suono. Le cause sono strutturali: densità disomogenea, porosità distribuita, presenza di rinforzi orientati. In un composito a fibra lunga l’onda si propaga in modo diverso lungo la fibra e trasversalmente ad essa; in un getto di calcestruzzo la porosità e la granulometria dell’inerte disperdono energia e allargano l’eco. L’attenuazione cresce con la disomogeneità del mezzo, e con essa cresce il rischio di perdere l’eco di fondo prima che raggiunga il ricevitore. Per questo il confronto fra tecniche non può prescindere dal materiale: uno spessore letto con sicurezza nel vetro può risultare indeterminabile nello stesso spessore di calcestruzzo poroso, semplicemente perché il segnale non torna leggibile.
Metodo a contatto diretto: principio e limiti reali
Il metodo a contatto diretto, descritto in ASTM E797 per la misura dello spessore, applica la sonda direttamente sulla superficie con un accoppiante adeguato al materiale. Funziona bene su plastiche omogenee e vetro, dove l’impedenza acustica è relativamente costante e l’eco di fondo torna netta. Il limite emerge sui materiali porosi o a struttura eterogenea: nel calcestruzzo il metodo a contatto singolo perde efficacia perché la dispersione dell’energia sulla superficie irregolare e nella massa interna disperde il fronte d’onda. Anche sui compositi a fibra lunga l’accoppiamento deve tenere conto dell’anisotropia: la lettura cambia a seconda dell’orientamento della sonda rispetto alla direzione delle fibre. Il metodo resta il punto di partenza per la maggior parte dei controlli, ma va sempre validato con una taratura specifica sul materiale in esame, non su un valore di libreria generico.
Trasmissione e impulsi incrociati: le alternative sulla stessa griglia
Quando il contatto diretto non basta, si passa a configurazioni con due sonde: trasmissione diretta attraverso il pezzo, o trasmissione incrociata su superfici non parallele, entrambe coerenti con i principi generali di UNI EN ISO 16810. Sul calcestruzzo, la trasmissione diretta è il metodo di riferimento per la velocità di propagazione secondo UNI EN 12504-4, perché attraversa l’intera massa e mediando le disomogeneità locali fornisce un valore rappresentativo. Sul legno, l’anisotropia impone di ripetere la misura lungo più direzioni per caratterizzare correttamente il materiale. Su ceramica e compositi rigidi, la trasmissione incrociata consente di raggiungere zone non accessibili in modo diretto. Rispetto al contatto singolo, queste configurazioni richiedono accesso a due facce o a geometrie particolari, con un impegno operativo maggiore ma un dato più affidabile nei materiali attenuanti.
Tabella comparativa e lettura dei criteri
Le sonde impiegate seguono i criteri costruttivi di UNI EN 12668-2, ma il criterio di scelta resta il materiale, non lo strumento. La tabella seguente confronta le tre configurazioni sugli stessi criteri, utili a orientare la scelta prima ancora di impostare la sonda.
| Criterio | Contatto diretto | Trasmissione (diretta/incrociata) |
|---|---|---|
| Accuratezza | Alta su materiali omogenei | Buona anche su materiali disomogenei |
| Limiti | Perde affidabilità su materiali porosi o anisotropi | Richiede accesso a due facce o geometrie idonee |
| Preparazione | Accoppiante adatto, superficie pulita | Allineamento delle sonde, accoppiante su entrambi i lati |
| Competenza richiesta | Media, con taratura sul materiale | Medio-alta, per l’interpretazione del percorso d’onda |
| Costo di applicazione | Basso, tempi rapidi | Più elevato, tempi maggiori |
Quale configurazione scegliere secondo lo scenario
Su plastiche omogenee e vetro il contatto diretto resta il metodo di elezione: veloce, economico, sufficientemente accurato quando la velocità del suono è nota e stabile. Sul calcestruzzo e sui materiali porosi conviene passare alla trasmissione diretta appena il contatto singolo mostra echi instabili o non ripetibili: è il segnale che l’attenuazione ha superato la soglia utile. Sui compositi a fibra lunga e sul legno la scelta dipende dall’orientamento richiesto dalla verifica: se serve un valore medio rappresentativo si preferisce la trasmissione, se serve una mappatura puntuale si resta sul contatto diretto ripetuto su più punti. Il caso limite è la ceramica spessa o irregolare, dove nessuna delle due configurazioni da sola basta e la trasmissione incrociata diventa necessaria per raggiungere la zona di interesse. Un quadro completo delle applicazioni e dei materiali trattabili è disponibile nella pagina dedicata agli ultrasuoni su materiali non metallici.
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