Lo spessimetro è uno strumento utilizzato per misurare uno spessore senza dovere tagliare, forare o smontare il componente da controllare. Dietro questa definizione, però, si nascondono strumenti abbastanza diversi tra loro. Uno spessimetro per vernice misura lo spessore di un rivestimento applicato sopra un materiale, mentre uno spessimetro a ultrasuoni può determinare lo spessore della parete di un tubo, di una lamiera o di un altro componente solido.
Capire come funziona lo spessimetro è quindi importante prima ancora di iniziare a utilizzarlo. Una lettura sul display, da sola, dice poco se non si conoscono il materiale sottostante, il tipo di sonda impiegato e le condizioni nelle quali viene effettuata la misurazione. Questo aspetto diventa particolarmente evidente quando lo strumento viene usato per controllare la vernice di un’automobile, verificare un rivestimento industriale oppure cercare zone assottigliate dalla corrosione. Vediamo quindi quali principi utilizza uno spessimetro, cosa misura realmente, come effettuare una prova corretta e soprattutto come interpretare i valori senza arrivare a conclusioni sbagliate.
Che cosa misura realmente uno spessimetro
La prima distinzione da fare riguarda ciò che si vuole misurare. Gli spessimetri per rivestimenti non determinano normalmente lo spessore complessivo dell’oggetto. Misurano invece la distanza tra la superficie esterna e il substrato sul quale si trova il rivestimento.
Immaginiamo una lamiera d’acciaio ricoperta da primer, vernice e trasparente. Appoggiando uno spessimetro per rivestimenti sulla carrozzeria, lo strumento rileva sostanzialmente lo spessore complessivo dei materiali che separano la sonda dal metallo. Il risultato viene generalmente espresso in micrometri, indicati con il simbolo µm, oppure in mil a seconda delle impostazioni dello strumento.
Questo significa anche che lo spessimetro non deve essere considerato una specie di scanner capace di vedere la stratificazione della vernice. Un valore elevato segnala semplicemente una maggiore distanza dal substrato metallico. Per capire perché quella distanza sia maggiore occorre interpretare la misura nel contesto.
Esistono poi spessimetri costruiti per uno scopo completamente diverso. Gli strumenti a ultrasuoni misurano lo spessore del materiale vero e proprio. Possono essere utilizzati, per esempio, quando si deve conoscere lo spessore residuo della parete di un tubo senza potervi accedere dal lato interno.
Come funziona lo spessimetro per vernice e rivestimenti
Gli spessimetri digitali più comuni per rivestimenti metallici utilizzano principalmente due principi: l’induzione magnetica e le correnti parassite, chiamate anche eddy current. La tecnologia utilizzata dipende dal materiale che si trova sotto il rivestimento.
Quando il substrato è magnetico, come nel caso di molti acciai, viene normalmente utilizzato il principio dell’induzione magnetica. La sonda genera un campo elettromagnetico e rileva come la presenza del metallo lo influenza. L’intensità della risposta cambia in funzione della distanza tra sonda e substrato. Lo strumento converte questa variazione in una misura dello spessore.
In termini molto semplici, più aumenta lo spessore del materiale non magnetico presente sopra l’acciaio, più aumenta la distanza tra la sonda e il substrato che influenza il campo magnetico.
Sui metalli non ferrosi conduttivi, come l’alluminio, viene invece normalmente utilizzato il principio delle correnti parassite. La sonda genera un campo elettromagnetico alternato che induce piccole correnti elettriche nel materiale sottostante. Queste correnti producono a loro volta un campo che modifica le caratteristiche elettriche della sonda. Lo strumento utilizza tali variazioni per determinare la distanza dal substrato e quindi lo spessore del rivestimento.
Molti spessimetri moderni destinati alla carrozzeria sono strumenti Fe/NFe. La sigla Fe identifica normalmente la misurazione su substrati ferrosi, mentre NFe indica quella su metalli non ferrosi. Alcuni apparecchi riconoscono automaticamente il substrato e scelgono il principio di misurazione appropriato.
Perché il materiale sotto la superficie è così importante
Uno degli errori più frequenti consiste nell’appoggiare lo spessimetro su qualsiasi superficie aspettandosi un risultato attendibile. Uno spessimetro elettromagnetico progettato per rivestimenti metallici ha invece bisogno di un substrato compatibile con il suo principio di funzionamento.
Una sonda magnetica pensata per l’acciaio, per esempio, non può essere utilizzata nello stesso modo sull’alluminio. Analogamente, il principio delle correnti parassite richiede un substrato conduttivo adatto. Su plastica, vetroresina e numerosi altri materiali uno spessimetro Fe/NFe tradizionale non può effettuare la stessa misurazione.
Questo problema è particolarmente interessante sulle automobili moderne. Una stessa vettura può avere pannelli di materiali differenti. Cofano, portiere e parafanghi potrebbero quindi non comportarsi tutti nello stesso modo con lo strumento.
Se lo spessimetro visualizza un errore oppure non riconosce il materiale su un paraurti in plastica, non significa necessariamente che sia guasto. Semplicemente potrebbe non esserci il substrato metallico necessario alla misurazione.
Come funziona uno spessimetro a ultrasuoni
Lo spessimetro a ultrasuoni funziona secondo un principio completamente diverso. In questo caso una sonda, chiamata trasduttore, genera un impulso ultrasonoro che entra nel materiale e viaggia al suo interno. Quando l’onda incontra la superficie opposta, una parte dell’energia viene riflessa e torna verso la sonda.
Lo strumento misura con grande precisione il tempo impiegato dall’impulso per compiere il viaggio di andata e ritorno. Conoscendo la velocità con cui il suono attraversa quel particolare materiale, può ricavarne lo spessore.
Il principio può essere espresso con la relazione T = V × t / 2, dove T rappresenta lo spessore, V la velocità del suono nel materiale e t il tempo totale impiegato dall’impulso per andare dalla sonda alla superficie opposta e tornare indietro. La divisione per due serve proprio perché viene misurato un percorso di andata e ritorno.
Perché è necessario indicare allo strumento il materiale da controllare? Perché la velocità del suono non è identica in tutte le sostanze. Utilizzare un’impostazione errata significa quindi ottenere uno spessore errato anche se il tempo misurato dallo strumento è corretto.
Tra sonda e superficie viene normalmente utilizzato anche un liquido o gel di accoppiamento. Gli ultrasuoni impiegati per queste misurazioni attraversano male uno strato d’aria. Il couplant elimina praticamente l’intercapedine d’aria tra trasduttore e superficie e permette all’impulso di entrare nel materiale.
Uno dei vantaggi più importanti di questa tecnologia consiste nella possibilità di effettuare determinate misurazioni da un solo lato. È quindi particolarmente utile quando il lato opposto della parete non è accessibile.
Come si usa correttamente uno spessimetro per vernice
L’utilizzo materiale dello strumento sembra semplicissimo: si accende, si appoggia la sonda sulla superficie e si legge il valore. Per ottenere risultati utili serve però qualche attenzione in più.
La superficie dovrebbe essere ragionevolmente pulita e la punta della sonda deve appoggiare correttamente. Sporco, contaminazioni o un contatto irregolare possono rendere la misura meno affidabile. La sonda deve normalmente essere posizionata in maniera stabile e coerente con le istruzioni del produttore.
Prima di iniziare è inoltre opportuno controllare lo zero e, quando previsto dal modello utilizzato, effettuare l’aggiustamento sul substrato rappresentativo della superficie da misurare. Alcuni strumenti vengono forniti con piastre metalliche e spessori di riferimento che consentono di verificare il comportamento dello strumento.
È utile distinguere anche due termini che nell’uso quotidiano vengono spesso confusi. La calibrazione propriamente detta è una procedura controllata effettuata utilizzando standard di riferimento e, in ambito professionale, può essere eseguita dal produttore o da un laboratorio qualificato. L’utente effettua invece normalmente verifiche e regolazioni dello strumento per adattarlo alle condizioni reali di misurazione.
Una volta preparato l’apparecchio, non conviene affidarsi a una singola lettura. È meglio effettuare più misure nella stessa zona e confrontarle con quelle ottenute in aree vicine. Le superfici reali non sono perfettamente uniformi e variazioni moderate tra punti differenti sono normali.
Come interpretare lo spessimetro su un’auto
Uno degli utilizzi più conosciuti dello spessimetro riguarda l’ispezione delle automobili usate. Lo scopo è individuare differenze nello spessore della vernice che potrebbero essere compatibili con interventi di riverniciatura o riparazione.
Qui bisogna evitare una scorciatoia molto comune: cercare su Internet un unico valore di riferimento e considerare sospetta qualsiasi misura che lo superi. Lo spessore originale può variare tra costruttori, modelli, pannelli e processi produttivi. Anche sulla stessa automobile possono esistere differenze.
La strategia più utile consiste quindi nel confrontare molti punti tra loro. Si può iniziare da pannelli che sembrano omogenei e misurare, per esempio, zone differenti della stessa portiera, quindi confrontare portiera destra e sinistra, parafanghi, cofano e altri elementi metallici.
Supponiamo che numerose zone comparabili restituiscano letture relativamente uniformi mentre un solo pannello presenti valori sistematicamente molto differenti. Questa anomalia merita un approfondimento. Non dimostra automaticamente che il veicolo abbia subito un incidente, ma può essere compatibile con un intervento successivo sulla superficie.
Una variazione localizzata ancora più marcata può suggerire la presenza di uno strato maggiore di materiale tra sonda e metallo. Anche in questo caso lo strumento non dice direttamente che cosa sia presente sotto la vernice. Per distinguere una semplice riverniciatura da una riparazione più importante servono ulteriori controlli.
Per questo motivo chi ispeziona un’automobile dovrebbe osservare anche allineamento dei pannelli, differenze di tonalità, bordi verniciati, guarnizioni, punti di fissaggio, saldature e altri eventuali segni di intervento. Lo spessimetro è uno strumento diagnostico, non una sentenza.
Perché bisogna effettuare più misurazioni
Una singola lettura può essere influenzata dalla posizione della sonda, dalla geometria del pezzo o da una piccola irregolarità della superficie. Un insieme di misure permette invece di capire se esiste realmente una tendenza.
Questo principio è valido sia nell’automotive sia nelle applicazioni industriali. Se cinque misure effettuate in un’area sono coerenti tra loro e una sesta è molto diversa, conviene ripeterla prima di attribuirle un significato particolare.
La ripetibilità è un indizio importante. Se appoggiando più volte la sonda nello stesso punto si ottengono risultati estremamente differenti, prima di analizzare il componente bisogna verificare la tecnica di misura, il contatto della sonda, le impostazioni e le condizioni della superficie.
Molti strumenti professionali possono inoltre memorizzare serie di valori e calcolare statistiche come media, minimo e massimo. Anche senza queste funzioni, il principio rimane lo stesso: osservare un gruppo di dati è generalmente più utile che concentrarsi su un numero isolato.
Curvature, bordi e superfici ruvide possono falsare la lettura
Lo spessimetro non lavora in condizioni ideali su qualsiasi forma. Curvatura, geometria, composizione del substrato, spessore del metallo e rugosità superficiale possono influenzare il risultato di uno strumento per rivestimenti.
È facile verificarlo quando si passa da un’ampia superficie piana a uno spigolo o a una zona fortemente curva. La sonda interagisce con il substrato in condizioni differenti e, a seconda dello strumento, può essere necessario utilizzare una procedura specifica di regolazione o una sonda più adatta.
Anche le superfici metalliche sabbiate richiedono particolare attenzione. Il substrato presenta picchi e avvallamenti e il riferimento geometrico percepito dallo strumento non coincide necessariamente con la sommità del profilo superficiale. Nelle applicazioni professionali la compensazione della rugosità deve quindi seguire la procedura prevista per lo strumento e per il metodo di controllo utilizzato.
Per un uso occasionale la regola pratica è semplice: se la superficie cambia molto per materiale, forma o rugosità, non bisogna presumere che la regolazione effettuata su un’altra zona rimanga automaticamente valida.
Errori comuni quando si utilizza uno spessimetro
Il primo errore è non sapere quale tecnologia utilizza il proprio strumento. Uno spessimetro magnetico, un modello combinato Fe/NFe e uno spessimetro a ultrasuoni possono essere chiamati tutti semplicemente “spessimetri”, ma non sono intercambiabili.
Il secondo è ignorare il substrato. Prima di interpretare qualsiasi valore bisogna sapere cosa si trova sotto il rivestimento. Una misura ottenuta su acciaio non deve essere confrontata alla cieca con una ottenuta su una struttura di materiale differente.
Un altro errore frequente consiste nel premere o inclinare male la sonda. La posizione deve essere stabile e ripetibile. Effettuare misurazioni veloci trascinando la punta sulla superficie non equivale necessariamente a eseguire correttamente una serie di letture puntuali.
Bisogna inoltre evitare di trasformare un valore anomalo in una conclusione immediata. Se il risultato appare strano, la prima operazione dovrebbe essere ripetere la misura. Successivamente conviene verificare zone vicine, controllare lo strumento e confrontare il risultato con parti equivalenti.
Infine, non bisogna dimenticare che la precisione dichiarata dello strumento e la ripetibilità delle misure sono concetti diversi. Un apparecchio può fornire letture molto simili tra loro ma comunque presentare uno scostamento sistematico se non è correttamente verificato o adattato alla superficie da controllare.
Come verificare se lo spessimetro sta misurando correttamente
La procedura esatta dipende sempre dal modello e deve essere verificata sul relativo manuale, ma molti spessimetri per rivestimenti possono essere controllati utilizzando una superficie metallica non rivestita e spessori campione di valore conosciuto.
Una verifica iniziale dello zero permette di controllare il comportamento dello strumento direttamente sul substrato. Successivamente uno spessore di riferimento può essere collocato sopra il materiale per verificare se la lettura ottenuta è compatibile con il suo valore nominale e con le tolleranze previste.
È preferibile utilizzare un substrato rappresentativo del componente reale. Regolare perfettamente uno strumento su una piastra piana di acciaio e utilizzarlo subito dopo su un piccolo componente curvo realizzato con un’altra lega può introdurre differenze che non dipendono dal rivestimento.
Se lo strumento cade, subisce danni oppure inizia improvvisamente a fornire risultati poco plausibili, è opportuno verificarlo nuovamente prima di continuare a utilizzare le misure raccolte.
Quale spessimetro serve davvero
La scelta dipende soprattutto dalla domanda alla quale si vuole rispondere. Se bisogna controllare lo spessore della vernice su una carrozzeria con elementi sia in acciaio sia in alluminio, è normalmente più versatile un apparecchio capace di operare su substrati ferrosi e non ferrosi.
Se invece si deve controllare quanto materiale rimane nella parete di un tubo, conoscere lo spessore di una lastra accessibile da un solo lato oppure verificare componenti nei quali interessa la sezione del materiale e non il rivestimento superficiale, occorre considerare uno spessimetro a ultrasuoni adatto al materiale e all’applicazione.
Esistono poi situazioni più particolari nelle quali servono sonde dedicate, strumenti per substrati non metallici o tecniche differenti. Prima dell’acquisto conviene quindi partire dal componente e non dallo strumento: qual è il materiale di base? Che cosa deve essere misurato, il rivestimento o l’oggetto? Da quanti lati si può accedere? Quale precisione è realmente necessaria?
Queste domande evitano l’errore di acquistare un apparecchio apparentemente adatto solo perché viene genericamente venduto come spessimetro.
Come ottenere una misurazione realmente utile
Capire come funziona lo spessimetro significa soprattutto capire che lo strumento non produce una diagnosi, ma una misura. Il valore diventa utile solo quando viene associato al giusto substrato, a una corretta procedura di controllo e a un confronto significativo.
Con uno spessimetro per rivestimenti bisogna identificare il materiale sottostante, verificare lo strumento, effettuare più letture e confrontare zone equivalenti. Con uno spessimetro a ultrasuoni diventano invece fondamentali la corretta velocità del suono impostata per il materiale, la scelta del trasduttore e un buon accoppiamento tra sonda e superficie.
Il passo successivo, quindi, non è semplicemente appoggiare la sonda e fidarsi del primo numero che compare sul display. È stabilire esattamente cosa si vuole misurare e con quale tecnologia. Una volta chiarito questo punto, anche uno strumento relativamente semplice può fornire informazioni molto più affidabili e realmente utili.
