Badania prądów wirowych

Badanie prądami wirowymi (w jęz. Pol. Metoda prądów wirowych ) jest elektryczną metodą nieniszczących badań materiałów . Służy do badania materiałów przewodzących prąd elektryczny.

zasada

Podczas testu jako przemienne pole magnetyczne jest generowane przez cewkę , które indukuje prądy wirowe w materiał do badania . Podczas pomiaru czujnik , który zwykle zawiera również cewkę wzbudzającą, wykrywa gęstość prądu wirowego poprzez pole magnetyczne wytwarzane przez prąd wirowy . Mierzone parametry to amplituda i przesunięcie fazowe sygnału wzbudzenia. Do pomiaru zwykle używana jest druga cewka czujnika. Mówi się wtedy o magnetometrze fluxgate , który w krajach niemieckojęzycznych jest również potocznie nazywany sondą Förstera . Czasami używane są również inne czujniki pola magnetycznego, takie jak czujniki GMR lub SQUID .

Testowanie prądów wirowych wykorzystuje efekt, że większość zanieczyszczeń i uszkodzeń w materiale przewodzącym prąd elektryczny ma również inną przewodność elektryczną lub inną przepuszczalność niż rzeczywisty materiał.

Ponieważ sygnał pomiarowy jest określany przez trzy parametry przewodnictwo, przepuszczalność i odległość między detektorem a powierzchnią materiału, testowanie prądów wirowych ma trzy różne obszary zastosowania:

Testowanie pęknięć

Podczas testowania pęknięć czujnik przesuwa się nad lub przez badany obiekt. Dopóki nie ma uszkodzeń w materiale, jego opór elektryczny jest również jednorodny, a prądy wirowe płyną równomiernie w materiale. Jeżeli badana część ma na przykład wtrącenie obcego materiału, którego rezystancja właściwa jest niższa niż rezystancji pozostałej części materiału, gęstość prądu elektrycznego we wtrąceniu będzie większa niż w otoczeniu. Odwrotnie jest w przypadku inkluzji o wyższej rezystancji właściwej lub włoskowatej szczelinie, wokół której musi płynąć prąd. W każdym razie gęstość prądów wirowych zmienia się w porównaniu z nieuszkodzonym elementem. W tym teście stosuje się czujniki, których cewki są przełączane w taki sposób, że niewielkie zmiany właściwości materiału lub odległości między czujnikiem a powierzchnią materiału są w dużym stopniu kompensowane .

Pomiar grubości warstwy

Rozróżnia się następujące przypadki pomiaru grubości powłoki (na podstawie):

  • nieferromagnetyczna, przewodząca prąd elektryczny oraz warstwa izolacyjna na materiale ferromagnetycznym (zazwyczaj żelazo)
typowe zastosowanie metody indukcyjności magnetycznej
  • nieprzewodząca elektrycznie, nieferromagnetyczna warstwa na metalu nieferromagnetycznym
tutaj odległość między czujnikiem a powierzchnią przewodzącą, która jest określana przez grubość powłoki, jest określana przez pomiar amplitudy.
  • folia / arkusz elektroprzewodzący z metalu nieferromagnetycznego
Wraz ze wzrostem grubości zwiększa się przekrój, przez który płynie prąd, a tym samym amplituda sygnału, którego ocena daje grubość.
  • przewodząca elektrycznie, nieferromagnetyczna warstwa na ferromagnetycznym materiale bazowym, ale ukryta pod farbą
Połączona metoda indukcyjności magnetycznej i prądów wirowych z oceną fazy
  • przewodząca elektrycznie warstwa nieferromagnetyczna na dowolnym materiale podłoża
Metoda prądów wirowych z oceną faz
Badanie właściwości materiału (badanie konstrukcji)
  • Zmiany przewodności lub przepuszczalności służą do określania stanu materiału, twardości , obróbki cieplnej , wykrywania szwów spawalniczych lub sprawdzania pod kątem pomyłek.

Zmieniając częstotliwość napięcia wzbudzenia zmienia się głębokość wnikania prądu wirowego ( efekt naskórkowy ), co oznacza, że ​​można ją dostosować do warunków badania.

Praktyczna realizacja testu sortowania konstrukcji

Celem jest wyjaśnienie, jak części mogą być sprawdzane pod kątem struktury lub pomieszania materiałów i sortowane.

Obecnie najnowocześniejszym sposobem jest testowanie części z kilkoma częstotliwościami. Konfiguracja testowa jest często taka, że ​​dwie pary cewek (każda składająca się z uzwojenia nadajnika i odbiornika) są połączone z uzwojeniami nadajnika w tym samym kierunku, a uzwojenia odbiornika w przeciwnych kierunkach. W jednej parze cewek (cewka kompensacyjna) duża część jest mocno umieszczona jako kompensacja w celu zaprojektowania typu sygnałów wyjściowych tak, aby w przypadku dużej części poziom pozostawał w zakresie 0 V; Ułatwia to rejestrowanie odchyleń w uszkodzonych częściach, czy to jako wysypka na urządzeniu wyświetlającym ( oscyloskop ), czy w celu przetwarzania cyfrowego (przetwornik A / D i cyfrowy procesor sygnału ), jak to zwykle ma miejsce w przypadku obecnych urządzeń. Druga para cewek jest obciążana częściami, które mają być testowane ręcznie lub automatycznie.

Przed przystąpieniem do sortowania należy najpierw przechowywać w urządzeniu testowym jako odniesienie pewną liczbę znanych dobrych części. Pewne częstotliwości są wybierane w eksperymentach i na podstawie doświadczenia użytkownika, dzięki czemu można uzyskać najlepsze warunki separacji dla danego zastosowania. Można to również zrobić automatycznie, używając możliwie najszerszego pasma częstotliwości z z. B. osiem częstotliwości testowych iz. B. stosuje się stosunek częstotliwości 1: 1000, typowe pasmo częstotliwości to z. B. 25 Hz do 25 kHz. „Reakcja” części jest zapisywana dla każdej częstotliwości, na podstawie której urządzenie testowe określa następnie pola tolerancji, w których muszą znajdować się testowane części. Jeśli ten zakres nie zostanie osiągnięty nawet dla jednej częstotliwości, część musi zostać uznana za część złą.

Ten rodzaj badania struktury materiału jest bardzo wrażliwy na nawet drobne odchylenia, przy użyciu kilku częstotliwości nieoczekiwane błędy są również dobrze rozpoznawane, a mimo to wydajność jest bardzo wysoka. W zależności od rodzaju kontroli oraz wielkości i geometrii części oraz wymaganej dokładności sortowania można sprawdzić i posortować do ok. 10 części na sekundę.

Testowanie ręczne jest szczególnie przydatne w przypadku prób losowych, prób i małych podzbiorów. Aby uzyskać 100% kontrolę, z linią produkcyjną jest zwykle zintegrowany automatyczny system. Idealnie byłoby, gdyby poprzednia przepustowość nie została zmniejszona przez dodanie takiego systemu, co oznacza zapewnienie jakości bez utraty wydajności.

Należy dokonać rozróżnienia między testowaniem dynamicznym i statycznym, zwłaszcza w przypadku testów automatycznych. Test dynamiczny pozwala na większą przepustowość, którą kupuje się z mniejszą dokładnością. Części są transportowane przez parę cewek w ciągłym przepływie (pojedynczo lub obok siebie), podczas gdy położenie części jest monitorowane przez odpowiednie czujniki w celu rozpoczęcia i zakończenia testu we właściwym czasie. Przy wielu testowanych typach części i kombinacjach materiałów ta procedura jest generalnie niemożliwa, ponieważ separacja jest zbyt nieprecyzyjna. Testy dynamiczne są często używane do sprawdzania kulek (w przypadku łożysk kulkowych) w celu określenia prawidłowej obróbki cieplnej lub utwardzania powierzchni. W tym przypadku nie stosuje się pary cewek przelotowych, ale sondę sondy bez cewki kompensacyjnej skierowaną do badanych obiektów z jednej strony. Zamiast tego w obudowie czujnika znajduje się uzwojenie kompensacyjne.

Podczas testu statycznego testowany element jest zatrzymywany w cewce czujnika i testowany. Chociaż rzeczywisty proces kontroli nie trwa dłużej, zatrzymanie części może znacznie zmniejszyć przepustowość.

Zobacz też

linki internetowe

Indywidualne dowody

  1. ↑ http://www.helmut-fischer.com/fileadmin/user_upload/default/Brochures/de-german/BROC_PMP10Duplex_911-025_de.pdf publikacja firmy Helmut Fischer GmbH