Applicazione della termografia attiva per la caratterizzazione dei trattamenti superficiali negli ingranaggi = Application of Active Thermography for Surface Treatment Characterization in Gears

La termografia a infrarossi (IRT) è una metodologia di analisi non distruttiva che consente di rilevare l'energia termica emessa dagli oggetti all'interno della banda infrarossa dello spettro elettromagnetico. Si distingue in attiva e passiva, in base alla presenza o meno di una sorgente di eccitazione termica, ed ha utilizzo nei campi più svariati, dal settore meccanico a quello aerospaziale, fino ad arrivare alla medicina. Nella seguente tesi viene proposto l’utilizzo della termografia attiva di tipo lock-in per l’analisi non distruttiva delle tensioni residue presenti in ingranaggi meccanici trattati superficialmente. La termografia attiva viene qui utilizzata per stimare i valori di diffusività termica dei campioni. Le modifiche locali della microstruttura, indotte da trattamenti termici (tempra ad induzione e cementazione) e meccanici (pallinatura), sono responsabili della nascita di tensioni residue e contemporaneamente influenzano le proprietà di trasporto termico all’interno del campione. Si crea, di conseguenza, un’interdipendenza tra diffusività termica, microstruttura e tensioni residue e il valore di diffusività termica diventa un indicatore della presenza di un trattamento, termico o meccanico, ben eseguito. Di seguito, dopo aver effettuato un’accurata indagine sulle tecniche di misurazione convenzionali delle tensioni residue riportate in letteratura, dei trattamenti superficiali e della termografia attiva, si sono effettuate le misure di diffusività termica, le valutazioni della microstruttura e le ispezioni di microdurezza sugli ingranaggi in materiale base e sugli ingranaggi trattati. L’approccio all’indagine sperimentale è stato effettuato con un Design Of Experiments (DOE) di primo e secondo ordine, rispettivamente il Taguchi designs e il response surface designs. I risultati ottenuti dallo studio delle risposte termiche del sistema, grazie all’ausilio di software dedicati come IRTA2, ResearchIR e Matlab, sono in grado di confermare i risultati ottenuti con tecniche più convenzionali (Hot disk per la diffusività termica e diffrattometro per le tensioni residue) e quindi di validare tale metodologia termografica per l’analisi delle tensioni residue, senza dover ricorrere a tecniche distruttive e permettendo una buona caratterizzazione dell’ingranaggio a 360°.