Nessun titolo diapositiva

Dipartimento di Ingegneria dei Materiali e della Produzione
Università di Napoli “Federico II”
Tecnologia dei materiali e sistemi di
lavorazione
Correnti parassite: (Eddy Current)
Basato sul principio dell’induzione elettromagnetica
Non richiede il contatto diretto con il pezzo
Consiste nell'indurre nel materiale dei campi magnetici alternati, creati
attraverso apposite bobine (o sonde).
Tali campi generano nella
zona di intervento, delle
correnti indotte (correnti
di Focault) che sono
deviate
da
eventuali
discontinuità
presenti
all'interno del pezzo.
CND: Eddy Current
1
Dipartimento di Ingegneria dei Materiali e della Produzione
Università di Napoli “Federico II”
Tecnologia dei materiali e sistemi di
lavorazione
Correnti parassite: (Eddy Current)
Campo primario: campo magnetico variabile prodotto dalle sonde.
Campo secondario: campo magnetico variabile generato dalle correnti indotte.
Corrente nella bobina: di eccitazione
Bobina
(alternata)
Pezzo in esame
CND: Eddy Current
Corrente sul
componente:
correnti parassite
(per induzione
elettromagnetica)
Corrente
indotta
nella
bobina
2
Dipartimento di Ingegneria dei Materiali e della Produzione
Università di Napoli “Federico II”
Tecnologia dei materiali e sistemi di
lavorazione
Correnti parassite: (Eddy Current)
I fattori di accoppiamento magnetico, l'ampiezza e la fase delle correnti indotte
variano continuamente dando luogo ad un ampio spettro di segnali; dipendono dal
campo magnetico primario indotto, dalle proprietà elettriche del pezzo, dai campi
elettromagnetici creati dalle correnti all’interno del pezzo.
Bobina
Corrente nella bobina
Corrente sul
componente
Pezzo in esame
Cricca o difetto
CND: Eddy Current
Corrente
indotta
3
Dipartimento di Ingegneria dei Materiali e della Produzione
Università di Napoli “Federico II”
Tecnologia dei materiali e sistemi di
lavorazione
Correnti parassite: (Eddy Current)
La fase delle correnti indotte, varia in dipendenza di:
Materiale analizzato (conducibilità elettrica e permeabilità magnetica)
Modalità di eccitazione (frequenza)
e delle caratteristiche geometriche del componente (compreso il difetto).
Di conseguenza anche il campo magnetico secondario, associato a tali correnti, varia
in maniera analoga e viene analizzato valutando i suoi effetti sulla corrente o sulla
tensione dell'avvolgimento primario, oppure sulla corrente o sulla tensione indotta in
un avvolgimento secondario (in base alle loro variazioni).
CND: Eddy Current
4
Dipartimento di Ingegneria dei Materiali e della Produzione
Università di Napoli “Federico II”
Tecnologia dei materiali e sistemi di
lavorazione
Correnti parassite: (Eddy Current)
Ad ogni campo magnetico compete un flusso di spostamento magnetico,
espresso in Weber (Wb) e quantitativamente misurabile in base al valore dei
volt-secondi indotti in una spira concatenata a tale flusso, quando questo la
taglia completamente nel tempo.
La quantità di flusso magnetico, riferita all'unità di area trasversale normale
alla direzione del flusso stesso, viene denominata "induzione magnetica",
indicata con il simbolo B ed espressa in Wb/m.
Nell'attuale sistema di misura S.I. l'unità Wb/m viene denominata Tesla;
inoltre nel sistema elettromagnetico viene misurata in Gauss.
L'intensità del campo magnetico è indicata, nel S.I., con il simbolo H e
misurata in Ampere/metro; nel sistema elettromagnetico l'unità di misura H è
l'Oersted.
CND: Eddy Current
5
Dipartimento di Ingegneria dei Materiali e della Produzione
Università di Napoli “Federico II”
Tecnologia dei materiali e sistemi di
lavorazione
Utilizzo
- Misura della conduttività elettrica e magnetica
- Misura della grandezza dei grani cristallini
- Tipo di trattamento termico
- Durezza e dimensioni geometriche
- Cricche, vuoti, inclusioni
- Individua il tipo di metallo
- Rileva le differenze di microstruttura e composizione
CND: Eddy Current
6
Dipartimento di Ingegneria dei Materiali e della Produzione
Università di Napoli “Federico II”
Tecnologia dei materiali e sistemi di
lavorazione
Correnti parassite: (Eddy Current)
Grazie al rapporto di reciprocità tra i due circuiti che generano il campo
primario ed il campo secondario, un unico strumento risulta in grado di
evidenziare un mutamento delle condizioni iniziali in uno qualsiasi dei due
circuiti, per il fatto che essi si influenzano a vicenda.
Ne consegue che, dati due circuiti elettricamente separati, uno solo dei quali
risulta alimentato direttamente con tensione alternata, risulta possibile
individuare con opportuna strumentazione le eventuali variazioni di
resistenza verificatesi nell'altro circuito.
CND: Eddy Current
7
Dipartimento di Ingegneria dei Materiali e della Produzione
Università di Napoli “Federico II”
CND: Eddy Current
Tecnologia dei materiali e sistemi di
lavorazione
8
Dipartimento di Ingegneria dei Materiali e della Produzione
Università di Napoli “Federico II”
Tecnologia dei materiali e sistemi di
lavorazione
Correnti parassite: (Eddy Current)
Due tipi di tecniche
Dipendono dalla metodologia utilizzata per generare le correnti parassite:
TECNICA A BOBINA PASSANTE: dove la bobina di eccitazione ha la
sola funzione di produrre il campo magnetico, mentre l'avvolgimento
secondario ha la sola funzione di ricevere la tensione indotta dal flusso
prodotto dalle correnti parassite.
TECNICA A TESTINA (PICK-UP): dove una sonda viene fatta scorrere
sulla superficie del componente in esame alla ricerca di eventuali difetti.
CND: Eddy Current
9
Dipartimento di Ingegneria dei Materiali e della Produzione
Università di Napoli “Federico II”
Tecnologia dei materiali e sistemi di
lavorazione
Correnti parassite: (Eddy Current)
TECNICA A BOBINA PASSANTE:
Materiale di base 10 V
Variazione del flusso 1 V
Totale letto 11 V
Materiale di base 10-10 = 0 V
Variazione del flusso 1 V
Totale letto 1 V
CND: Eddy Current
10
Dipartimento di Ingegneria dei Materiali e della Produzione
Università di Napoli “Federico II”
Tecnologia dei materiali e sistemi di
lavorazione
Correnti parassite: (Eddy Current)
TECNICA A TESTINA (PICK-UP):
CND: Eddy Current
11
Dipartimento di Ingegneria dei Materiali e della Produzione
Università di Napoli “Federico II”
Tecnologia dei materiali e sistemi di
lavorazione
Ispezione con correnti parassite: (Eddy Current)
In entrambi i casi il risultato dipende da:
 Metodologia di analisi (assoluta o differenziale);
 Filtro adottato
 Frequenza impiegata
 Dimensioni della bobina (tipo di sonda impiegata)
 Fase del segnale (rotazione imposta al segnale)
CND: Eddy Current
12
Dipartimento di Ingegneria dei Materiali e della Produzione
Università di Napoli “Federico II”
Tecnologia dei materiali e sistemi di
lavorazione
Ispezione con correnti parassite: (Eddy Current)
Assoluta
Minore sensibilità dello strumento
Migliore sensibilità ai difetti lunghi e uniformi
Differenziale
Maggiore sensibilità dello strumento
Migliore rapporto segnale rumore
Migliore sensibilità ai difetti piccoli
Nel caso di difetti di grosse dimensioni è in grado di segnalare
solo l’inizio e la fine del difetto
CND: Eddy Current
13
Dipartimento di Ingegneria dei Materiali e della Produzione
Università di Napoli “Federico II”
Tecnologia dei materiali e sistemi di
lavorazione
Correnti parassite: (Eddy Current)
Filtro
Possibilità di indagare l’effetto solo su determinate frequenze, e
quindi su determinate tipologie di difetti
Corrente eccitante
(60 Hz)
Correnti indotte
II e III armonica
I armonica (60 Hz)
(120 e 180 Hz)
CND: Eddy Current
14
Dipartimento di Ingegneria dei Materiali e della Produzione
Università di Napoli “Federico II”
Tecnologia dei materiali e sistemi di
lavorazione
Correnti parassite: (Eddy Current)
Frequenza impiegata
Determina la penetrazione delle correnti (effetto pelle)
Determina la fase del segnale indotto in funzione anche del difetto
In alcuni casi è necessario impiegare più valori di frequenza proprio per
evitare il difetto possa essere mascherato dal rumore
CND: Eddy Current
15
Dipartimento di Ingegneria dei Materiali e della Produzione
Università di Napoli “Federico II”
Tecnologia dei materiali e sistemi di
lavorazione
Fase del segnale
CND: Eddy Current
16
Dipartimento di Ingegneria dei Materiali e della Produzione
Università di Napoli “Federico II”
Tecnologia dei materiali e sistemi di
lavorazione
Ispezione con correnti parassite: (Eddy Current)
L'esame ET risulta essere essenzialmente un metodo di controllo superficiale in
quanto a causa "dell’effetto pelle" in un conduttore piano la corrente cade
esponenzialmente con la penetrazione e, in generale, maggiore sarà la frequenza,
la permeabilità e la conducibilità, minore sarà la profondità di penetrazione.
Nonostante tale limitazione, il metodo delle correnti indotte risulta estremamente
versatile in quanto consente ogni tipo di applicazione che possa essere
proficuamente correlata alle variabili delle caratteristiche fisico-chimiche di un
qualsiasi materiale conduttore.
Tale metodo risulta una valida alternativa del controllo magnetoscopico per
l'esame dei componenti realizzati con materiali non magnetizzabili (Al, Ti, Cu...).
Particolare importanza assume il fatto che, non essendo necessario il contatto
fisico tra sonda e superficie in esame, risulta possibile il controllo di manufatti in
movimento e di componenti caratterizzati da particolari geometrie o temperature
superficiali molto elevate (controllo in process).
CND: Eddy Current
17
Dipartimento di Ingegneria dei Materiali e della Produzione
Università di Napoli “Federico II”
Tecnologia dei materiali e sistemi di
lavorazione
Correnti parassite: (Eddy Current)
Il metodo risulta particolarmente idoneo per rilevare discontinuità
associate alla geometria del componente, quali:
 Cricche,
 Deformazioni;
 Inclusioni;
 Variazioni di spessore
 Misura dello spessore dei rivestimenti (vernici, ossidi …..).
Analisi di qualsiasi variazione associata alla conduttività del materiale
(disomogeneità delle leghe, surriscaldamenti localizzati, errori di
trattamento termico, etc.) sulla superficie del componente in esame alla
ricerca di eventuali difetti.
CND: Eddy Current
18
Dipartimento di Ingegneria dei Materiali e della Produzione
Università di Napoli “Federico II”
Tecnologia dei materiali e sistemi di
lavorazione
Problematiche dell’analisi con Eddy Current
Difficoltà nell’interpretazione dei segnali (esige personale esperto)
Cattivo accoppiamento sonda materiale (necessità di sonde con
geometria particolare).
Il rapporto segnale-rumore dovrebbe risultare almeno di 3/1;
Anche variabili esterne possono influenzare il risultato, ad esempio:
 condizioni ambientali;
 fluttuazioni di tensione di rete;
 vibrazioni e/o vicinanze di campi magnetici.
CND: Eddy Current
19
Dipartimento di Ingegneria dei Materiali e della Produzione
Università di Napoli “Federico II”
Tecnologia dei materiali e sistemi di
lavorazione
Impiego dei blocchi di riferimento
Realizzazione di standards di riferimento
Sono oggetti simili a quelli da analizzare ma presentano una serie di
discontinuità con dimensioni e geometrie note.
Gli standard di riferimento servono per definire e registrare i
parametri significativi del segnale strumentale che risulterà di
riferimento durante l'ispezione.
CND: Eddy Current
20
Dipartimento di Ingegneria dei Materiali e della Produzione
Università di Napoli “Federico II”
Tecnologia dei materiali e sistemi di
lavorazione
Problematiche dell’analisi con Eddy Current
Esempio:
Nel caso del primo stadio "fan" viene utilizzata una paletta del compressore
anteriore con una incrinatura sulla radice ottenuta per elettroerosione
(questo componente costituisce lo standard di riferimento);
tutte le palette che sulla radice presentano segnali inferiori al 33% della
traccia di riferimento sono accettabili, a meno della presenza di particolari
indicazioni che richiedano una più approfondita interpretazione.
Nei casi in cui sia la strumentazione che la metodologia siano state
ottimizzate per un determinato tipo di ispezione, può risultare
particolarmente utile l'automatizzazione dell'intero processo di controllo
riducendo il fattore umano e svincolando i risultati dalla soggettività
dell'operatore.
CND: Eddy Current
21
Dipartimento di Ingegneria dei Materiali e della Produzione
Università di Napoli “Federico II”
Tecnologia dei materiali e sistemi di
lavorazione
Esempio di applicazione dell’analisi con Eddy Current in process
Particolare da
analizzare
Sonde impiegate
CND: Eddy Current
22
Dipartimento di Ingegneria dei Materiali e della Produzione
Università di Napoli “Federico II”
Tecnologia dei materiali e sistemi di
lavorazione
Esempio di applicazione dell’analisi con Eddy Current in process
Sistema completo
CND: Eddy Current
23
Dipartimento di Ingegneria dei Materiali e della Produzione
Università di Napoli “Federico II”
Tecnologia dei materiali e sistemi di
lavorazione
Esempio di applicazione dell’analisi con Eddy Current in process
Componenti per il settore medicale (STENT)
CND: Eddy Current
24
Dipartimento di Ingegneria dei Materiali e della Produzione
Università di Napoli “Federico II”
Tecnologia dei materiali e sistemi di
lavorazione
Esempio di applicazione dell’analisi con Eddy Current in process
Tubi saldati
CND: Eddy Current
25