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創(chuàng)新!利用渦流探傷儀進行高速自動化電導(dǎo)率測量

來源:儀景通光學(xué)科技(上海)有限公司   2022年06月02日 15:17  

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HPI (High Performance Industrietechnik GmbH)總部位于奧地利蘭斯霍芬,為輕金屬行業(yè)開發(fā)、設(shè)計、制造和交付交鑰匙設(shè)備。冶金制造商通常使用輕金屬(如鋁和鎂)來生產(chǎn)輕型合金類產(chǎn)品。


HPI為它的其中一個冶金客戶創(chuàng)新并開發(fā)了一種用于無損材料檢測的自動化電導(dǎo)率測量系統(tǒng)。HPI制造的電導(dǎo)率測量系統(tǒng)集成了我們的NORTEC™ 600渦流探傷儀,將我們的渦流探傷儀用于測量和測試以滿足質(zhì)量需求。


制造一款以生產(chǎn)線速度驗證電導(dǎo)率的系統(tǒng)


HPI制造了一款系統(tǒng)來進行電導(dǎo)率測試,用于評估鋁板的熱處理狀態(tài)。這些鋁板最寬4,200 mm,最長33,000 mm,厚度范圍為1 mm到210 mm 。這些鋁板會被加工成鋁鎂合金半成品,供應(yīng)給航空工業(yè)。


這家冶金公司需要為其新的軋鋼機組配備該系統(tǒng),其中包括冷軋機、熱軋機和板材熱處理。其制造工藝要求采用內(nèi)置的可靠NDT檢驗解決方案,在提高生產(chǎn)率的同時確保其材料符合標(biāo)準(zhǔn)。


HPI面臨的挑戰(zhàn)是開發(fā)這樣一款系統(tǒng):在保持一致的測試性能的同時,還需要實現(xiàn)高速測量鋁板電導(dǎo)率。


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正在生產(chǎn)線輥道上運輸?shù)拇笮弯X板


為什么制造商需要測量金屬電導(dǎo)率


通過測量電導(dǎo)率能夠確定材料允許電流通過的程度,即能夠確定材料的電流傳導(dǎo)性能。此測試使制造商能夠收集有關(guān)物質(zhì)成分的信息。通過這些測試數(shù)據(jù),用戶可以確定材料是否適合其預(yù)期用途。


許多行業(yè)都在其質(zhì)量控制和制造工藝中引入電導(dǎo)率測試。其目的是為了驗證金屬結(jié)構(gòu)是否完整性,以便能夠?qū)崿F(xiàn)最終產(chǎn)品所需的耐用性和性能。


必須測量飛機建造中使用的鋁材電導(dǎo)率以了解其放電能力,從而確保鋁材承受雷擊等事件時的材料應(yīng)力承受能力。電導(dǎo)率測試通過檢測合金硬度的變化可以確認(rèn)材料是否因熱處理而受損,令其脆性增加。


鋁材的優(yōu)點、缺點和典型缺陷


鋁材的密度低于其他常見金屬。例如,鋼材的密度大約比鋁材高三分之一。由于重量輕、強度高,鋁材是飛機制造的理想材料,一些統(tǒng)計數(shù)據(jù)估計,現(xiàn)代飛機制造中鋁材占比為75–80%。因為主要由鋁材制成,飛機可以承載更大的重量,并且更省燃油。


鋁合金的另一大優(yōu)點是耐腐蝕性,這增加了飛機的耐用性。飛機經(jīng)常受到惡劣天氣和氣候的影響,需要耐受從高空的冰凍溫度到包括雪和暴雨在內(nèi)的降水等因素。盡管鋁材具有高度耐腐蝕性,但它也是一種化學(xué)活性金屬,因此某些情況下也會發(fā)生腐蝕。


鋁制組件容易受到各種類型腐蝕,其中包括:


  • 表面點蝕

  • 晶間腐蝕

  • 剝離腐蝕

  • 應(yīng)力腐蝕開裂(SCC)

  • 疲勞開裂

  • 微振磨損


制造工藝(如機加工、成型、焊接或熱處理)可能會在鋁板(并因此在飛機零件上)留下應(yīng)力。超過應(yīng)力腐蝕閾值時,這種殘余應(yīng)力可能會在腐蝕性環(huán)境中導(dǎo)致開裂。


渦流NDT技術(shù)在航空航天應(yīng)用中的優(yōu)勢


渦流無損檢測(NDT)技術(shù)是一種非接觸式金屬零件檢驗方法。此技術(shù)廣泛應(yīng)用于航空和航天工業(yè)以及其他制造和維修環(huán)境中用于檢驗薄金屬材料是否存在潛在的安全相關(guān)或質(zhì)量相關(guān)問題。由于渦流檢測(ECT)使用電磁耦合,不需要與零件直接接觸,因此不需要耦合劑。


EDT可用于執(zhí)行以下檢驗:


  • 表面檢驗

  • 次表層檢驗(通常3-4 mm)


渦流技術(shù)的優(yōu)點:


  • 保留漆層和涂層進行檢驗(無需除漆)

  • 較少的表面處理(可以保留污垢進行檢驗)

  • 易于使用,只需較少的培訓(xùn)

  • 提供快速結(jié)果,適合高速檢驗和大型零件檢驗

  • 適用于任何導(dǎo)電材料,包括飛機上常用的金屬,如鋁、不銹鋼和鋼


渦流檢測設(shè)備的工作原理


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(A) 流入線圈的交流電產(chǎn)生磁場(藍色)。(b) 當(dāng)線圈置于導(dǎo)電材料附近時,會引發(fā)材料中產(chǎn)生渦流(紅色)。(c) 零件中的缺陷會干擾渦流的路徑。這種干擾可以用儀器測量。


當(dāng)交流電通過ECT探頭總成中的一個或多個線圈,且探頭靠近由導(dǎo)電材料制成的零件時,會產(chǎn)生交變磁場,將渦流引入零件。這個磁場會產(chǎn)生耦合效應(yīng)。


測試部件中的間斷點或特性變化會改變渦流的流動,這會影響探頭的工作感抗。探頭可檢測到材料厚度的變化或缺陷,如受檢零件中的裂紋和腐蝕。這些變化以信號的相位和振幅反映在儀器屏幕上,然后由操作員進行解讀。


HPI的鋁板電導(dǎo)率測量解決方案



本視頻展示了HPI解決方案的演示,該解決方案是用于鋁板高速電導(dǎo)率測量的自動化系統(tǒng)。如您所見,NORTEC 600裝置集成在掃描儀上的HPI系統(tǒng)中,該掃描儀在檢測完軋輥將信息輸入測量站之后將ECT探頭在校準(zhǔn)站和鋁板上快速移動。


(可參考標(biāo)準(zhǔn)ASTME 1004-02、MIL STD1537C、EN2004-1和AMS 2772F,以及航空航天行業(yè)的客戶定制測試規(guī)范,為每個金屬板預(yù)定義測量程序?!薄朵X業(yè)時報》)


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集成NORTEC 600 ECT裝置的鋁板電導(dǎo)率測量系統(tǒng)


HPI過去曾使用手動設(shè)備進行此類生產(chǎn)線測試;但隨著速度和質(zhì)量要求的提高,尤其是對于航空和航天行業(yè),手動測試變得過時。 奧林巴斯的NORTEC 600渦流探傷儀通過與HPI的全自動檢驗系統(tǒng)相結(jié)合,以此提供了一個較為可靠并具有時間和成本效率的解決方案。


HPI為此解決方案配置了自己的應(yīng)用軟件,基本上就是將NORTEC 600裝置作為傳感器集成到系統(tǒng)中。HPI之所以特別選擇了NORTEC 600設(shè)備而不是其他渦流探傷儀,是因為該儀器提供了與可編程邏輯控制器(PLC)通信的接口。在電導(dǎo)率測量前后,系統(tǒng)會自動對每個金屬板進行校準(zhǔn)檢查。由于其檢測速度很快,手動測量需要花費數(shù)小時的數(shù)百個檢測點僅需幾分鐘即可完成測量。


HPI的客戶使用其中兩個系統(tǒng),每個系統(tǒng)上配備兩個NORTEC 600探傷儀。作為質(zhì)量控制流程,電導(dǎo)率質(zhì)量檢查有助于改進HPI的熱處理工藝和提高客戶滿意度。


關(guān)于NORTEC 600渦流探傷儀


NORTEC 600渦流探傷儀是一種便攜式設(shè)備,采用了先進的數(shù)字電路。

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NORTEC 600裝置可輕松無縫地集成到檢驗系統(tǒng)中。此裝置的宗旨是讓工業(yè)環(huán)境中的性能保持一致性。NORTEC 600規(guī)格和功能在設(shè)計時考慮到了HPI等集成商。


  • 設(shè)計滿足IP66要求

  • ?10°C至50°C工作溫度范圍

  • 持續(xù)平衡濾波器

  • 帶有掃頻報警的帶狀圖視圖

  • 6 kHz測量速率

  • 通過NORTEC PC軟件進行遠程控制

  • 報警輸出

  • 模擬輸出

  • 數(shù)字輸入

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質(zhì)量控制用NDT設(shè)備


HPI選擇將奧林巴斯NORTEC 600渦流探傷儀集成到其自動化NDT解決方案中,是因為該探傷儀可以在不接觸材料表面的情況下實現(xiàn)快速可靠的電導(dǎo)率測量。 




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