Arten von Wirbelstromsonden
Standard-Sonden von Olympus gibt es in verschiedenen Ausführungen:
- Sonden mit Stiftgehäuse
- Oberflächen-Punktsonden
- Ring- und Umlaufsonden
- Sonden zur Prüfung von Nietlöchern
- Sonden für Rotationsscanner mit großem Durchmesser
- Spezielle Sonden
In diesem Tutorial wird jede Sonde ausführlicher beschrieben. Wir möchten Informationen bereitstellen, die Bedienern helfen, die richtige Wirbelstromsonde für eine bestimmte Prüfung auszuwählen.
Oberflächensonden mit Stiftgehäuse
Dies sind Sonden, die normalerweise zur Erkennung von Oberflächenrissen verwendet werden, auch als Hochfrequenz-Wirbelstromsonden (HFEC) bekannt. Sie haben eine kleine Spule, die abgeschirmt oder nicht abgeschirmt hergestellt werden kann. Es handelt sich hierbei in erster Linie um Absolutsonden, sie können aber auch mit im Sondengehäuse integrierter Referenzspule hergestellt werden, um einen guten Abgleich und einen größeren Frequenzbereich zu ermöglichen. Verfügbar sind die verschiedensten Typen, sowohl in gerader als auch in abgewinkelter Ausführung, sodass alle Anforderungen erfüllt werden können. Diese Sonden sind auch mit flexiblem Schaft erhältlich, die an verschiedene Formen angepasst werden können.
Sonden mit Stiftgehäuse können so ausgelegt sein, dass sie mit verschiedenen Frequenzen betrieben werden können, was vor allem abhängig vom Prüfmaterial ist. Bei Aluminium werden 100 kHz am häufigsten verwendet. Je nach Referenzspule und verwendetem Gerät sind aber auch bis zu 200 kHz oder mehr denkbar. Höhere Frequenzen ergeben einen besseren Abhebewinkel, auch wenn die Sonde bei 500 kHz empfindlicher auf das Abheben reagiert und die Signale nicht so tief in den Werkstoff dringen. Daher wird normalerweise die Arbeit mit niedrigeren Frequenzen bevorzugt.
Häufig werden für die Prüfung von Rissen in der ersten Schicht, die von der gegenüberliegenden Seite ausgehen und sich vergrößern, aber die Oberfläche noch nicht durchdrungen haben (insbesondere bei verkleideten Außenhäuten) inzwischen Sonden mit Stiftgehäuse unter 100 kHz verwendet. Ein Signal mit einer Frequenz zwischen 20 kHz und 50 kHz dringt in die Beschichtung ein und erkennt einen Fehler, der nur 50 % der Dicke beträgt. Einige Standard-Sonden für 100 kHz können mit 50 kHz betrieben werden, sofern dies durch höhere Verstärkungen kompensiert wird. Es ist jedoch besser, Sonden für niedrige Frequenzen zu verwenden, auch wenn ein etwas größerer Durchmesser akzeptiert werden muss.
Bei Werkstoffen mit geringer Leitfähigkeit, wie Titan oder Edelstahl, muss eine Frequenz von 1–2 MHz gewählt werden, um die Empfindlichkeit und den Phasenwinkel bei Oberflächenrissen zu verbessern. Für magnetische Stähle ist die Frequenz nicht so ein kritischer Faktor, doch mit der Minimierung von Sättigungsschwankungen werden häufig gute Ergebnisse bei 1 MHz oder 2 MHz erzielt. Wenn das Material eine Cadmiumbeschichtung aufweist, sind niedrigere Frequenzen erforderlich, um die Wirkung zu minimieren. Gelegentlich ist eine Frequenz von 25–50 kHz am besten, obwohl dies einen größeren Sondendurchmesser erfordert.
Oberflächen-Punktsonden
Punktsonden, auch als Niederfrequenz-Wirbelstromsonden bekannt, werden bei niedrigen Frequenzen zur Erkennung von Rissen und/oder Korrosion unter der Oberfläche verwendet. Sie sind ab 100 Hz (um dickere Teile zu durchdringen) in abgeschirmter und in nicht abgeschirmter Ausführung erhältlich. Abgeschirmte Sonden sind beliebter, da sie das Magnetfeld unter der Sonde konzentrieren und Störungen durch Kanten und andere Strukturen vermeiden. Sie sind jedoch empfindlicher gegenüber kleinen Fehlern. Reflexionssonden werden aufgrund des geringeren Drifts und der häufig höheren Verstärkung in den anspruchsvolleren Anwendungen ebenfalls häufig verwendet. Federbelastete Körper sind nützlich, um bei Bedarf einen konstanten Druck aufrechtzuerhalten, z. B. bei der Schweißpunktprüfung auf Leitfähigkeitsunterschiede.
Ring- und Umlaufsonden
Diese ähneln den Oberflächen-Punktsonden, das Zentrum ist allerdings zu einem Loch vergrößert, um den Durchmesser des zu prüfenden Nietkopfs/-lochs zu umfassen. Sie bieten eine größere Empfindlichkeit gegenüber Rissen, da die Grenzfläche zwischen Befestigungselement und Loch das Eindringen unterstützt. Dies macht sich bei ferritischen Nietlöchern bemerkbar, aber Sättigungsschwankungen können auch hier zu Problemen führen. Der Innendurchmesser (ID) ist ein wichtiges Maß für die Sondenauswahl. Sie sollten einen ID wählen, der etwas größer als der Nietkopf ist. Der Außendurchmesser (AD) ist normalerweise nicht maßgeblich, sollte jedoch benachbarte Nietköpfe nicht überlappen. Die Sondenhöhe ist nicht wichtig. Bei eingeschränktem Zugang sind jedoch spezielle Sonden mit flachem Profil erhältlich, bei denen die Abschnitte der Testspule und Referenzspule der Sonde getrennt sind, um die Höhe der Sonde weiter zu verringern.
Sonden zur Prüfung von Nietlöchern
Nietlochsonden dienen der Prüfung von Bohrungslöchern nach dem Entfernen der Niete. Sie können in zwei Gruppen unterteilt werden:
Manuelle Sonden mit verstellbarer Manschette: Die Sonde wird auf die richtige Tiefe indexiert und manuell gedreht. Die typische Spulenkonfiguration, die mit manuellen Nietlochsonden verwendet wird, ist die Absolut-, Brücken- und Brückendifferenzkonfiguration.
Rotationsscannersonden: Diese Sonden sind so hergestellt, dass sie zu den verschiedenen verwendeten Scannern passen, und ermöglichen die beste Abdeckung und hohe Erfassungsgeschwindigkeiten. Rotationsscannersonden enthalten normalerweise Konfigurationen mit Reflexionsdifferenzspulen, da Differenzspulen weniger empfindlich gegenüber Grenzflächen sind und eine bessere Erkennung von Fehlern ermöglichen. Der Reflexionsmodus wird verwendet, um die Verstärkung zu maximieren, einen breiteren Frequenzbereich bereitzustellen und den Drift zu minimieren, der durch Wärmestau in der Sonde verursacht werden kann, wenn diese sich mit hohen Drehzahlen dreht.
Andere Sonden zur Prüfung von Nietlöchern
Bei der Prüfung von Löchern durch eine Muffe werden Niederfrequenzspulen in die Sonden integriert. Diese Sonden verwenden Spulen, die denen in den Oberflächen-Punktsonden ähnlich sind. Aufgrund der größeren Spulengröße sind sie typischerweise auf Nietlöcher mit größerem Durchmesser beschränkt.
Senksonden: Diese Sonden sind auf bestimmte Formen des Nietkopfs abgestimmt, um den offenen Eingang zu überprüfen. Sie können für den Betrieb mit manuellen oder Rotationsscannern mit denselben Spulenkonfigurationen hergestellt werden, die bei den Standardprüfungen von Schraubenlöchern verwendet wurden. Wenn eine große Anzahl Löcher geprüft werden muss, bietet der Rotationsscanner eine viel schnellere Abdeckung.
Rotationsscannersonden mit großem Durchmesser
Seit vielen Jahren werden Löcher mit großem Durchmesser mit manuellen Nietlochsonden untersucht, da die vorhandenen Sondendesigns zu schwer sind und unausgeglichen waren und sich deshalb nicht für die Verwendung mit handelsüblichen portablen Rotationsscannern frei drehen konnten. Manuelles Scannen und Indizieren ist nicht nur ein langsamer Prozess, sondern es ist auch schwierig, eine vollständige Abdeckung sicherzustellen. Zudem befinden sich große Löcher häufig in dicken Teilen, was bedeutet, dass eine große Anzahl Prüfungen erforderlich ist, um die gesamte Dicke abzudecken.
Neuere Sonden mit großem Durchmesser wurden gefertigt, um das Gewicht zu verringern und das mechanische Gleichgewicht zu optimierten. Auf diese Weise können die vergleichsweise kleinen Rotationsscanner sie ohne übermäßigen Geschwindigkeitsverlust und Wackeln antreiben. Durchmesser über 50 mm (2 Zoll) wurden erfolgreich getestet. Die Sondentypen mit einstellbarem Durchmesser ermöglichen, die Sonde auf den richtigen Durchmesser einzustellen, um möglichst viel Reibung zu vermeiden und die Empfindlichkeit gegenüber kleinen Fehler nicht zu verlieren.
Spezielle Sonden
Es gibt viele Sondentypen, die entsprechend bestimmter Kundenanforderungen hergestellt werden. Bitte senden Sie uns eine Zeichnung oder Skizze Ihrer Anwendung, und wir werden eine spezielle Wirbelstromsonde passend zum Prüfteil entwerfen.
Problembehandlung bei Wirbelstromsonden
Bei Schwierigkeiten beim Betrieb einer Sonde ist es ratsam, einige einfache Tests durchzuführen:
- Überprüfen Sie, ob die Betriebsfrequenz im Bereich der Sonde liegt. Wenn die Sonde nicht richtig abgeglichen ist, ist das Gerät möglicherweise in die Sättigung übergegangen. Dies kann leicht überprüft werden. Wenn sich die erzeugten Signale, durch Abheben und Fehler (oder eine Kante), überlagern, liegt kein Phasenwinkel vor, dies wird als Sättigung bezeichnet. Die Frequenz ist möglicherweise zu hoch oder die Sondenspule und die Referenzspule haben nicht den gleichen Wert. Versuchen Sie, die Steuerspannung der Sonde zu senken. Beachten Sie, dass einige Geräte sehr hohe Ausgangswerte aufweisen können, die für einige Sonden zu hoch sein können.
- Versuchen Sie, das Kabel zu bewegen, insbesondere dort, wo es mit dem Anschluss oder dem Sondengehäuse verbunden ist, da dort eher die Schwachpunkte sind. Wenn dadurch der Betrieb gestört wird, muss das Kabel ausgetauscht werden. Möglicherweise müssen auch die Anschlusskontakte gereinigt werden. Silikonspray oder ein elektrischer Kontaktreiniger helfen oft.
- Wenn der Punkt tot erscheint oder die Signale klein und/oder verzerrt sind, überprüfen Sie die Filtereinstellungen. Viele Geräte bieten jetzt eine Reihe von Hochpass - und Tiefpassfiltern. Diese sind sehr nützlich, eine falsche Einstellung verursacht jedoch verschiedene Störeffekte.
- Hochpassfilter bringen den Punkt immer zum Referenzpunkt und lassen ihn bei einer hohen Einstellung (wie bei Rotationsscannern) am Referenzpunkt als statisch erscheinen. Stellen Sie den Hochpassfilter für den Handbetrieb auf OFF (oder 0 Hz).
- Tiefpassfilter regeln die Anzeigegeschwindigkeit. Die beste Einstellung für die manuelle Verwendung ist normalerweise 100 Hz. Wenn das Signal jedoch zu verrauscht ist, muss diese Einstellung möglicherweise reduziert werden. In diesem Fall muss die Abtastgeschwindigkeit niedrig genug gehalten werden, um die Größe der Signale nicht zu verringern.
- Untersuchen Sie die Sondenankoppelfläche. Sie kann beschädigt oder abgenutzt sein. Achten Sie auf freiliegende Drähte oder andere Schäden. Verwenden Sie nach Möglichkeit Teflonband auf der Sondenankoppelfläche. Dies reduziert den Sondenverschleiß und verhindert auch einen möglichen Kontakt mit dem Ferrit, der häufig Geräusche erzeugt.
- Bei einem hohen Signal-Rausch-Verhältnis, das normalerweise bei Verwendung von Sonden für Rotationsscanner auftritt, empfiehlt es sich, ein kleines Stück Schwamm oder Schaumstoff einzuführen, um den Kontakt der Spule mit der Innenfläche des Lochs zu verbessern. Diese Technik kann das Rauschen erheblich reduzieren und erhöht die Empfindlichkeit.
Anmerkungen
Nicht alle portablen Scanner haben die gleiche Leistung. Sonden mit größerem Durchmesser benötigen mehr Leistung, da sonst die Prüfergebnisse unzuverlässig sind. Wenn Sie Fragen zu Ihrem Rotationsscanner haben, kontaktieren Sie uns und wir beraten Sie.
Bei der Prüfung von Löchern mit großem Durchmesser bewegt sich die Spule schneller über den Fehler. Dies ändert die Signaldauer und bedeutet, dass die Filtereinstellungen im Gerät möglicherweise auf höhere Werte zurückgesetzt werden müssen. Hochpassfilter verringern normalerweise den Effekt sich langsam ändernder Variablen wie Ovalität (Abhebungsänderungen), sie sind hier aber nicht so effektiv. Die Einstellung muss beispielsweise von 100 Hz auf 200 Hz oder mehr erhöht werden. Tiefpassfilter können einen Teil des Fehlersignals unterdrücken. Versuchen Sie erneut, die Einstellung zu erhöhen, um dies zu vermeiden, beispielsweise von 200 Hz auf 500 Hz oder mehr. Bandpassfilter sind eine Kombination aus beiden und in einigen Geräten verfügbar. Sie müssen auch auf einen höheren Wert zurückgesetzt werden. Stellen Sie die Filter immer auf das beste Signal-Rausch-Verhältnis ein. Einige Geräte verfügen möglicherweise nicht über genügend Filtereinstellungen, um Sonden mit großem Durchmesser voll auszunutzen.
