Penetracja materiału w technice prądów wirowych (eddy current) – magiczna liczba 30 mikronów

Wielu techników kontroli jakości pyta o minimalną głębokość wady, którą mogą wykryć urządzenia ET (Eddy Current), które oferujemy. Podawana jest magiczna liczba: 30 mikronów. Innymi słowy: czy technologia, którą oferujecie jest w stanie wykryć wady o głębokości 30 mikronów?

Przed udzieleniem odpowiedzi rozwińmy temat co oznacza głębokość penetracji. Zaznaczam, że to nie jest post naukowy, ale techniczny oparty na niektórych aspektach naukowych, konwencjach i wreszcie doświadczeniu producenta, którego reprezentujemy. Aby dobrze to zrozumieć, najpierw krótko przeanalizujmy pojęcie głębokości penetracji. Dobrze wiadomo, że gdy prąd elektryczny przepływa w materiałach przewodzących, jego gęstość maleje wgłąb materiału, będąc maksymalnym na powierzchni. Zmniejszenie to przebiega zgodnie z krzywą podobną do obrazu. Wynika to z faktu, że elektrony mają mniejszą odporność na swobodne ruchy na powierzchni, co nazywa się efektem naskórkowości (skin effect).

Standardowa głębokość penetracji to głębokość, na której gęstość prądu (A / m2) jest zmniejszona do 37% gęstości na powierzchni, i uważa się ją za maksymalną głębokość, dla której badanie za pomocą prądów wirowych pozwoli uzyskać wymierne pomiary. To ograniczenie jest zjawiskiem fizycznym i dotyczy wszystkich producentów dostarczających rozwiązania z zastosowaniem techniki prądów wirowych. Zatem nikt nie może dać gwarancji, że może wykryć defekty poza głębokością penetracji materiału, głównie dlatego, że nie ma wystarczającej gęstości prądu przepływającego w materiale.

Jak wspomniano wcześniej, nie jest to post naukowy, ale trzeba przyjrzeć się poniższemu równaniu, aby zrozumieć jakie czynniki wpływają na badanie prądami wirowymi. Dla danego materiału:

Standardowa głębokość penetracji zależy od częstotliwości zastosowanej w badaniu. Wraz ze wzrostem częstotliwości zmniejsza się standardowa głębokość penetracji (ST). Na przykład stal wysokostopowa przy 20 kHz ma głębokość penetracji (ST) około 120 mikronów. Ten sam materiał przy 200 kHz ma głębokość penetracji (ST) około 30 mikronów.
(ST) Głębokość penetracji zależy od przenikalności magnetycznej materiału. Gdy ta przepuszczalność wzrasta, głębokość penetracji maleje.
(ST) Głębokość penetracji zależy również od przewodności materiału. Gdy wzrasta przewodnictwo, głębokość penetracji maleje.
Istnieją jednak inne aspekty środowiskowe, które są jeszcze ważniejsze w kontroli prądów wirowych.

Warunki powierzchniowe. Każdy materiał podczas procesu produkcyjnego ma chropowatość (lub bardziej ogólnie stan powierzchni) i wibracje pochodzące z linii. Sprzęt wiroprądowy zarządza nimi jako „hałasem". Jednym z najważniejszych wskaźników w badaniach wiroprądowych jest stosunek szumu do sygnału. Poniżej poziomu „hałasu" bardzo trudno jest wykryć usterki, nie jest to niemożliwe, ale trudne w warunkach przemysłowych. W zastosowaniach przemysłowych stosunek sygnału do szumu musi być wystarczająco silny.

Kontrola oddalenia (ang. lift off). Inną ważną zmienną jest oddalenie (zwane również odstępem) między cewką testową a materiałem. Właściwa kontrola oddalenia jest niezbędna do wykrywania drobnych defektów.

Temperatura badanej próbki, która wpływa na przewodnictwo jak również na inne właściwości fizyczne, jest oczywiście bardzo ważna.

I wreszcie, i nie mniej ważne, zależy to również od szerokości badanej próbki. Jeśli głębokość penetracji jest większa niż szerokość, nasze testy mogłyby zostać zmienione przez efekt „drugiej strony".

Ten temat można by było rozwijać jeszcze długo ale biorąc pod uwagę tylko te kilka elementów, możemy odpowiedzieć na pytanie „Czy oferowane przez nas rozwiązania są w stanie wykryć wady głębokości 30 mikronów stosując swoją technologię?"

Odpowiedź brzmi: tak, firma ISEND może to zrobić. W dobrze kontrolowanych warunkach (zwykle laboratoryjnych).
Natomiast potencjalnemu użytkownikowi powinno się zadać pytanie, czy pozwalają jego warunki przemysłowe w których urządzenie ma być zastosowane można kontrolować? Na przykład:

jeśli chropowatość jest większa niż 50 mikronów
obecne są znaczące wibracje lub zmiany temperatury podczas testu
uchwyt cewki nie może kontrolować oddalenia ... itp. Itp.
Lepszą metoda jest wykrywanie dużych wad ze zmniejszonym ryzykiem fałszywych wskazań niż identyfikacja małych wad z

Nasze zalecenie, oparte na wszystkich, które zostały ujawnione, a przede wszystkim z naszego doświadczenia, brzmi: nie próbuj identyfikować małych wad bez dużego prawdopodobieństwa uzyskania prawdziwego wyniku pozytywnego; lepiej zacząć od większych wad ze zmniejszonym prawdopodobieństwem fałszywych trafień.

ISEND projektuje, produkuje i wdraża rozwiązania wiroprądowe do zastosowań przemysłowych.