Einführung in die Wirbelstromtechnik

Transkript

1 Einführung in die Wirbelstromtechnik

2 Einführung Was sind Wirbelströme und wodurch entstehen sie? Was liefern die Messgeräte? Darstellungen Wie setzen sich die Signale zusammen? Welche Darstellungsformen gibt es? Prüfung Wie macht man sich dieses Prinzip zu nutze? Vorteile der Messtechnik Wirbelstromprüfung am LTM

3 Die Wirbelstromtechnik basiert auf dem magnetischen Induktionsprinzip Durch eine Spule fließt ein Wechselstrom In das entstehende magnetische Wechselfeld wird das Prüfobjekt (leitend) gebracht Das mag. Wechselfeld induziert in dem Prüfstück Wirbelströme Diese Wirbelströme induzieren nun ihrerseits wieder ein entgegengesetztes Magnetfeld

4 Empfängerspule stromdurchflossene Spule Prüfgegenstand Wirbelstrombahnen Riss

5 U Z = I Experimentelle Mechanik Was misst die Empfängerspule? Das Messgerät liefert ein Impedanzsignal (Scheinwiderstand) Z = U I Das Impedanzsignal besteht aus zwei Teilen: 1. Realteil 2. Imaginärteil Z = R + jx Komplexer Blindwiderstand (Y-Signal) Realer Wirkwiderstand (X-Signal)

6 es wird also ein Widerstand gemessen Dieser Widerstand wird vom System als elektrische Größe ausgegeben. Einheit ist Volt [V] Diese Signale können von A/D- Wandlern genutzt und weiterverarbeitet werden Exaktere physikalische Beschreibungen der Vorgänge bitte aus entsprechender Fachliteratur entnehmen: Über die Prüfung auf Fehler in metallischen Werkstoffen und Bauteilen mittels eines zerstörungsfreien Mehrfrequenz- Wirbelstrom-Prüfverfahrens ; Rainer Becker, 1980

7 t 1 Experimentelle Mechanik X-Signal ,3 0,32 0,34 0,36 0,38 0, Y-Signal ,3 0,32 0,34 t 1 0,36 0,38 0, X über Y (Impedanz) 2 1,5 1 0, ,5-1 -1,5-2

8 Darstellungen Die Darstellung in der X/Y-Ebene wird als Impedanzebene bezeichnet Eine ideal glatte Probe liefert bei idealer Messung einen Punkt im Ursprung der Koordinatensystems Oberflächenrauhigkeiten sorgen für eine Punktewolke um den Ursprung Risse werden durch Schleifen gekennzeichnet, die aus der Punktewolke ausbrechen

9 Zeitdarstellung: X,Y oder das Betragssignal über der Zeit X-Signal Y-Signal Abstandssignal Betragssignal

10 Durch die Größe der Schleifen bzw. die Größe der Amplituden kann man auf die Schädigung von Oberflächen schließen Die Anzahl der Extrempunkte gibt ebenfalls Aufschlüsse über die Oberflächengüte Anhand des Winkels zwischen Signal und Koordinatenachse kann auf Schädigungsart und Werkstoff geschlossen werden In der Praxis werden z.b. Teile ausgesondert, bei denen das Prüfsignal einen vordefinierten Wert überschreitet.

11 Wirbelstromprüfung am LTM Zylindrische Proben werden in eine Drehmaschine eingespannt Einsatz von Differenzsensoren um die Störgrößen herauszufiltern

12 Probe Zentrierung Differenzsensor Der Abstand zwischen Probe und Sensor muss zwischen 0,2 und 0,7mm liegen, damit die Abstandskompensation funktionsfähig bleibt

13 Signalstärke mit definierten Schwellen Abstandssignal Datenausgabe zur Messkarte

14 Wesentliche Vorteile des Wirbelstromverfahrens gegenüber anderen Verfahren sind: Hohe Prüfgeschwindigkeit Hohe Prüfleistung Gute Automatisierbarkeit (LTM-Robotor) 100-%-Prüfung Objektive Fehlerbeurteilung Sehr hohe Reproduzierbarkeit Protokollierung der Prüfergebnisse

15 Beispiele für wirtschaftliches Prüfen anhand von Automobil-Komponenten: Bremsscheiben (60 Teile pro Stunde) Bremstrommeln (80/h) Kurbelwellen (120/h) Nockenwellen (180/h) Gelenkzapfen (240/h) Einspritzleitungen, Achszapfen, Getriebewellen (360/h) Ventilsitzringe (1500/h) Ventilstöße, Ventile (2000/h)

16 Vielen Dank für die Aufmerksamkeit!